«В результате обобщения экспериментальных данных был получен элементарный закон, определяющий поле B точечного заряда q, движущегося с постоянной нерелятивистской скоростью v. Этот закон записывается в виде B = m0q[vr]/4pr3, ...»
Электромагнетизм. И.Е.Иродов. 2000. С.155.
На самом деле не было необходимости в обобщении экспериментальных данных, так как, зная, что магнитный поток представляет движущийся электрический поток, этот закон просто выводится из двух формул: B = m0[vD] и D = qr/4pr3. Аналогичным образом, зная, что с каждым движущимся зарядом связан движущийся электрический поток, выводятся и другие формулы для расчета магнитной индукции. Например, плотность движущегося электрического потока вокруг прямого бесконечного провода с током. D = P/2pr = q/2prL, где P - плотность движущихся зарядов в проводе (P = q/L), r - расстояние от провода. Согласно B = m0[vD], получим B = m0qv/2prL = m0I/2pr, где I - сила тока (I = Pv = qv/L). По аналогии выводится и формула для вычисления магнитной индукции в центре кругового тока B = m0qv/4pr2 = m0I/2r, где I - сила тока (I = qv/2pr), r - радиус кругового тока.
«Следовательно, магнитная индукция поля прямого тока B = m0I/2pr.»
Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.208.
Точнее, - магнитная индукция движущегося электрического потока (поля), связанного с электрическим током, который течет в прямом бесконечном проводе. Например, если остановить ток в проводе, то из-за того, что электрическое смещение распространяется со скоростью света, в окружающем пространстве еще некоторое время будут двигаться электрические потоки и будет существовать магнитное поле. Т.е. магнитное поле связано с движением электрических потоков и может существовать без движения зарядов, например, при торможении зарядов электрические потоки могут начать распространяться (двигаться) самостоятельно в виде электромагнитных волн. Надо заметить, что для теоретической физики в принципе нет необходимости в магнитной индукции, так как ее всегда можно представить как произведение плотности электрического потока на его скорость движения (движущийся электрический поток условно называется магнитным потоком B = m0[vD]), т.е. магнитная индукция введена искусственно для наглядности и удобства в практических расчетах. Но, с другой стороны, во многих случаях магнитные поля проще и удобнее рассчитывать, если рассматривать их как движущиеся электрические потоки, например, при вычислении магнитной энергии, которая возникает между обкладками движущегося заряженного конденсатора, т.е., зная плотность электрического потока между обкладками, скорость движения и объем, легко вычислить магнитную энергию. Также, например, можно найти плотность электромагнитной энергии движущегося поперечного электрического потока:
w = D2/2e0 + B2/2m0 = D2(1 + v2/c2)/2e0,
соответственно, плотность электромагнитной массы:
m = m0D2(1 + v2/c2)/2,
где e0 и m0 - электрическая и магнитная постоянные e0m0 = 1/c2. Если же электрический поток ориентирован продольно движению, то в нем магнитная индукция и, соответственно, магнитная энергия не возникают:
B = m0[vD] = m0vD sin a,
где a - угол между направлением движения и вектором D. Таким образом, если рассматривать магнитную энергию как кинетическую энергию движущегося электрического потока, то надо учитывать, что она также зависит от ориентации электрического потока относительно направления движения. Плотность энергии магнитного потока:
w = mv2 sin2a,
где m - плотность массы электрического потока, v - скорость движения, соответственно, энергия магнитного потока:
Wм = Mэv2 sin2a,
где Mэ - масса электрического потока. Т.е. магнитную энергию можно трактовать как кинетическую энергию движущихся электрических потоков. Например, у движущегося заряженного шара, где электрическая индукция имеет как продольную, так и поперечную ориентацию, магнитная энергия равна:
Wм = Mэv2 ·2/3.
«Благодаря наличию магнитного поля энергия шара увеличилась на величину Wм. Это увеличение можно трактовать как увеличение кинетической энергии ...»
Общий курс физики. Электричество. Д.В.Сивухин. 1996. Т.3. Ч.2. С.61.
Плотность магнитной энергии вокруг движущегося заряда:
w = B2/2m0 = (m0vq sin a/4pr2)2/2m0 = m0v2q2 sin2a/32p2r4.
Впереди и позади движущегося заряда магнитная (кинетическая) энергия отсутствует, так как движущиеся продольно ориентированные электрические потоки не обладают магнитной индукцией.
Полевая материя, так же как и вещественная, обладает массой, но их кинетическая энергия, которая связана с движением массы, вычисляется по-разному. Для движущегося электрического потока кинетическая энергия вычисляется по формуле Wк = Mэv2 sin2a, а не по формуле Wк = Mэv2/2, так как необходимо учитывать угол между направлением движения и вектором D. Также необходимо учитывать, что, когда электрический заряд, например, под действием электрического поля начинает двигаться, то энергия (масса) потенциального электрического поля заряда уменьшается, так как энергия переходит в вихревые электрические и магнитные поля. При приближении к скорости света энергия (масса) электрического поля почти вся становится вихревой, а при скорости света потенциальная энергия (масса) электрического поля вообще отсутствует. Например, если поперечный электрический поток движется со скоростью света, то энергия вихревого магнитного поля равна Wм = Mэc2, т.е. равна энергии электрического потока, который является полностью вихревым.
Хотя из электродинамики следует, что магнитное поле образовано движущимися электрическими потоками и связанными с ними токами смещения, в учебной литературе эти вопросы почти не рассматриваются. Преподавание электродинамики без рассмотрения процессов, связанных с движением полевых потоков, не дает последовательного представления о физической природе магнетизма и приводит к простому заучиванию формул и правил. Максвелл не зря ввел токи электрического смещения для рассмотрения электродинамических процессов, но в учебной литературе о токах смещения, возникающих при движении электрических зарядов и электромагнитных волн, почти не упоминается. Например, ни в одном учебнике даже нет рисунка, где наглядно, в виде линий, указывающих направление тока, был бы изображен ток электрического смещения вокруг движущегося заряда. Также нигде не говорится, что для токов смещения, как и для полевых потоков, действует принцип суперпозиции и, соответственно, нет ни одного примера, где бы рассматривалось сложение в пространстве токов смещения от нескольких движущихся зарядов на основе этого принципа. Говоря о дискретности энергии электромагнитных волн (фотонов), как бы забывают, что вся энергия электромагнитных волн - это энергия движущихся электрических и магнитных потоков, которые также дискретны, соответственно, дискретны и токи смещения. О том, что энергию отдельных фотонов, согласно электродинамике, можно рассчитывать, исходя из дискретности потоков, - вообще не упоминается.
«... плотность энергии электромагнитного поля складывается из плотностей энергии электрического и магнитного полей.»
Физика. В.Ф.Дмитриева. 2001. С.258.
«Релятивистская природа магнетизма является универсальным физическим фактом, и его происхождение обусловлено отсутствием магнитных зарядов.»
Электромагнетизм. И.Е.Иродов. 2000. С.225.
«Таким образом, появление магнитного поля токов есть чисто релятивистский эффект и никакой новой физической субстанции (например, в виде магнитных зарядов) появляться не должно, что и подтверждается экспериментально.»
Основы физики. Л.А.Грибов, Н.И.Прокофьев. 1995. С.299.
Таким образом, магнитные потоки - это всего лишь движущиеся электрические потоки, а магнитную энергию можно рассматривать как кинетическую энергию движущихся электрических потоков (кинетическая энергия, так же как и магнитная, представляет релятивистский эффект). Можно считать, что магнитный поток - это одна из форм проявления электрического потока, т.е. при движении электрического потока у него появляется такое физическое свойство, как магнитная индукция. Тело при движении обладает кинетической энергией, также и электрический поток при движении обладает магнитной энергией (магнитным полем B = m0[vD]), т.е., если тело остановилось, то исчезает и кинетическая энергия, также, если электрический поток остановился, то исчезает и магнитная энергия. Получается, что, если рассматривать магнитные поля естественным образом в виде движущихся электрических потоков, то становится понятно, почему при изменении магнитного поля возникает вихревое электрическое поле. Движущийся электрический поток с изменяющейся плотностью - это и есть вихревой электрический поток. Вихревое электрическое поле возникает при изменении плотности или скорости движущегося электрического потока (потока электрического смещения), т.е. когда в пространстве происходит изменение плотности тока электрического смещения, так как движущиеся электрические потоки представляют токи смещения.
«Всякое возмущение в пространстве распространяется со скоростью не выше скорости света. В частности, электрическое поле при смещении точечного заряда не просто переместится вместе с зарядом, как в случае бесконечно большой скорости распространения поля, а меняется более сложным образом. Возникают эффекты, связанные с запаздыванием появления поля на больших расстояниях от заряда, которые могут быть описаны введением индукции магнитного поля.»