Az elektromos és mágneses mező mértékegységei - 5. Az elektromágneses rendszer. A Coulomb-törvény.

Az áramerősségből kiindulva felépítjük az elektromágneses mértékegységrendszert (emu). Definiáljuk a mágneses indukciót. Felismerjük, hogy az emu-ban sebességnégyzet jellegű mennyiséggel kell szorozni a Coulomb-törvény praktikus alakját. A sebességnégyzetet megkapjuk, ha az elektromos Coulomb-törvény k(e) arányossági tényezőjét elosztjuk a Biot-Savart-törvény k(BS), illetve a Lorentz-erő k(L) arányossági tényezőjének a szorzatával: v² = k(e)/[k(BS)·k(L)].
A sebességnégyzetet Wilhelm Weber és Rudolph Kohlrausch határozták meg 1855-ben. A sebességre 439450 km/s-ot kaptak, amely még a fénysebességnél is jóval nagyobb. Weberék azonban még kétféle töltés áramlásával számoltak. Maxwell 1862-ben kimutatta, hogy egyféle töltés mozgása esetén a kapott sebességet el kell osztani √2-vel. Így éppen a fénysebesség (akkor ismert értéke) adódik: v = 310773 km/s = c.
A Coulomb-törvény tehát az elektromágneses rendszerben: F = c²·Q1·Q2/r^2. Ha a töltések helyére 0,1 abC-t (azaz 1 C-ot), a távolság helyére pedig 100 cm-t (azaz 1 m-t) írunk, akkor a szorzótényezőre 9·10^9-ent kapunk. Ezt akartuk megmagyarázni.
A videóban a k(e)/[k(BS)·k(L)] = c² összefüggésre alapozva felírjuk a Biot-Savart-törvény, illetve a Lorentz-erő képletének SI-ben érvényes alakját is. Ezekből következik a hosszú egyenes vezető mágneses terének, illetve a két vezető egymásra hatásának SI-ben szereplő képlete.
A fénysebesség felbukkanása az elektromágneses törvényekben arra késztette Maxwellt, hogy megalkossa az elektromágneses jelenségek egységes elméletét. A Maxwell-egyenletekkel a következő sorozatban foglalkozunk.
A Maxwell-egyenletekből következik az elektromágneses hullámok létezése. Levezethető, hogy a hullámok fénysebességgel terjednek.
Az elektromágneses hullámok létezése, a fénysebesség levezetése azonban alaposan megrengette a 19. századi fizikát. A felmerülő kérdésekre csak Albert Einstein speciális relativitáselmélete adott megnyugtató választ. Az érdeklődőknek ajánljuk a Relativitáselmélet középszinten lejátszási lista videóit.

[@FiloFizika]

02:59 Az F(max) értékek egy síkban vannak. Erre a síkra merőleges a B, a jobbkézszabály szerint.
03:20 A forgatónyomatékkal a sorozat következő részében foglalkozunk.
03:52 Az elhangzó szöveggel ellentétben a B indukció dimenziója helyesen: dB = √(DF)/L (ahogy a dián látható).
04:02 Az emu-ban mind a mágneses térerősség (H), mind pedig a mágneses indukció (B) mértékegysége √dyn/cm-rel egyenlő. A mágneses térerősségnél azonban oerstednek, az indukciónál viszont gaussnak nevezzük. Az oersted mindig a vákummra vonatkozik, a gauss esetén pedig a számértéket már szoroztuk a környező közeg (relatív) mágneses permeabilitásával. Ezt fejezi ki az egymással megegyező dimenziójú mennyiségek mértékegységének eltérő elnevezése.
13:22 A fénysebesség néhány mérését lásd például:
en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_light
Fizeau mérésének ismertetését lásd például:
en.wikipedia.org/wiki/Fizeau's_measurement_of_the_speed_of_light_in_air
14:31 1857-ben Gustav Kirchhoff, német fizikus megállapította, hogy az elektromos impulzus terjedési sebessége függ a vezeték ellenállásától. Az egyre kisebb ellenállású vezetékekben az áramok terjedésének sebessége egyre jobban közelít a fénysebességhez.
A fémes vezetők áramának természete csak a 20. század elejére derült ki egyértelműen, amikor John Ambrose Fleming (1849-1945), angol villamosmérnök és fizikus feltalálta a vákuumcsövet (diódát), illetve William Thomson (lord Kelvin, 1824-1907) igazolta, hogy a katódsugárcsőben elektronok áramlanak. Ezzel vált bizonyossá, hogy a fémes vezetőkben csak a negatív töltések mozgása képviseli az áramot.
15:02 Egyes fizikatörténészek szerint a fénysebesség jele a latin celeritas, azaz sebesség szó kezdőbetűjéből származik. Lehetséges, hogy így van, bár ezt a feltételezést semmilyen bizonyíték nem támasztja alá.
18:21 Nikola Tesla változatos és kalandos életútját érdemes elolvasni a Wikipédián:
hu.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla_(feltaláló)
en.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla