Wie werden Magnetfelder "erfasst"?

Question

Während ich Griffiths Elektrodynamik las, verstand ich nicht ganz, wie Magnetfelder eingeführt wurden.

Elektrische Felder wurden als Zwischenberechnung zur Ermittlung der elektrostatischen Kraft eingeführt, und ihre Erfassung ist in gewisser Weise sinnvoll, da Feld und Kraft in die gleiche Richtung weisen. Insbesondere ist das elektrische Feld (eine eigene physikalische Einheit) die Kraft pro Ladungseinheit.

Magnetfelder wurden jedoch als "das eingeführt, was von Stabmagneten erfasst wird". Wir haben den Stabmagneten verwendet, um zu schließen, dass das Magnetfeld außerhalb eines geraden stromführenden Drahtes konzentrische Kreise bildet, und dann einen weiteren stromführenden Draht gebracht, um die Richtung der "Kraft" zu sehen. Wir haben dann gefolgert, dass das Kraftgesetz die Form haben muss$q(v \times B)$.

Meine Frage lautet: Wie sind wir zu dem Schluss gekommen, dass der Stabmagnet das Feld und nicht die Kraft erfasst, und wie erkennt er das Feld und nicht die Kraft? Was ist der Unterschied zwischen dem, was in einem stromführenden Draht und einem Stabmagneten bei Vorhandensein eines Magnetfelds passiert?

Answer 1

Wenn wir also Stabmagnet sagen, ist es nützlich, sich daran zu erinnern, dass die frühesten Beispiele dafür Kompasse waren. Es war bekannt, dass Kompasse nach Norden zeigten, aber der genaue Grund, warum sie nach Norden zeigten, war etwas mysteriös. Man kann vernünftigerweise auf ein seltsames Feld schließen, das in Nord-Süd-Richtung zeigt.

Es gibt technisch keinen Grund, warum es nicht so funktionieren könnte, wie sich ein elektrischer Dipol in einem elektrischen Feld orientiert, nehme ich an. Ich denke daher, dass die Frage nur durch die Berufung auf das Fehlen detektierter magnetischer Monopole und die Tatsache beantwortet wird, dass jeder Magnet sowohl einen Nord- als auch einen Südpol zu haben scheint. Wenn Sie beispielsweise einen Stabmagneten halbieren, erhalten Sie nicht nur einen Nordpol und einen Südpol getrennt, sondern zwei kleinere Stabmagnete. Dies macht es viel schwieriger zu argumentieren, dass die Kraft von einer Seite des Magneten kommt, die zum Nordpol gezogen wird, und von der anderen Seite, die durch direkte Kräfte zum Südpol gezogen wird.