Die Zusammenhänge von elektrischen Feldern und magnetfelder sind eine der Grundideen der Physik, und dieses Konzept ist eng mit der Relativitätstheorie verbunden. In diesem Artikel werde ich erklären, wie es möglich sein kann, dass das Magnetfeld als ein elektrisches Feld betrachtet werden kann, für das die Relativitätstheorie gilt.

Elektrische Felder und Magnetfelder

Elektrische Felder kommen von elektrischen Ladungen, sie üben auch Kräfte auf andere elektrische Ladungen aus, während Magnetfelder von sich bewegenden elektrischen Ladungen ausgehen und diese auch auf andere sich bewegende Ladungen wirken.

Spezielle Relativitätstheorie

Die spezielle Relativitätstheorie hat zwei Postulate: dass die Gesetze der Physik unter Lorentz-Transformationen zwischen Inertialbezugssystemen invariant sind (d.h. sie sind kovariant), und dass die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum unabhängig von jeder Bewegung oder Lichtquelle konstant ist.

Relativitätstheorie und Elektromagnetismus

Wenn wir jedoch den Elektromagnetismus in Bezug auf diese Prinzipien betrachten, wie sie von Einsteins Relativitätstheorien angewendet werden, stellen wir fest, dass dieser Prozess zwei getrennte Aspekte aufweist, die als elektromagnetische Felder bekannt sind – nämlich elektrisches Feld und magnetisches Feld. Ein Magnetfeld kann in einem anderen Rahmen wie ein elektrisches Feld erscheinen, je nachdem, ob sich der Beobachter oder die Quelle relativ zueinander bewegt.

Magnetfeld als relativistisches elektrisches Feld

Betrachten wir ein positiv geladenes Teilchen, das sich in einem Draht bewegt; Im Bezugssystem für einen solchen Draht existiert ein elektrisches Feld um dieses Teilchen. Wenn wir jedoch in den Blickwinkel wechseln, der von einem laufenden Objekt kommt, beginnen sich neutrale Atome im Draht zu bewegen, während negativ geladene Teilchen aufgrund der Längenkontraktion dichter gepackt erscheinen (eine Konsequenz, die durch die spezielle Relativitätstheorie hervorgerufen wird). Folglich existiert ein elektrisches Feld, wenn man es vor seinem stationären Rahmen betrachtet, aber es erscheint als Magnetismus in ihm.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein Magnetfeld mit relativistischen Mitteln als elektrische Kraft verstanden werden kann. Diese Verbindung, die Elektrizität mit Magnetismus durch die Relativitätstheorie verbindet, trägt nicht nur wesentlich dazu bei, dass wir mehr über Elektromagnetismus verstehen, sondern enthüllt auch die tiefgründige Natur von Einsteins Relativitätstheorie in unserer Wahrnehmung der physikalischen Realität.