¿Cómo se 'detectan' los campos magnéticos?
Mientras leía Electrodinámica de Griffith, no entendí muy bien cómo se introdujeron los campos magnéticos.
Los campos eléctricos se introdujeron como un cálculo intermedio para encontrar la fuerza electrostática, y su detección tiene sentido en cierto modo, porque el campo y la fuerza están en la misma dirección. Específicamente, el campo eléctrico (una entidad física por derecho propio) es la fuerza por unidad de carga.
Sin embargo, los campos magnéticos se introdujeron como "lo que es detectado por imanes de barra". Usamos la barra magnética para inferir que el campo magnético fuera de un cable conductor de corriente recta forma círculos concéntricos, y luego trajimos otro cable conductor de corriente para ver la dirección de la 'fuerza'. Luego inferimos que la ley de fuerza debe tener la forma$q(v \times B)$.
Mi pregunta es la siguiente: ¿Cómo llegamos a la conclusión de que la barra magnética detecta el campo y no la fuerza, y cómo detecta el campo y no la fuerza? ¿Cuál es la diferencia entre lo que sucede en un cable portador de corriente y una barra magnética en presencia de un campo magnético?
Respuestas
Entonces, cuando decimos barra magnética, es útil recordarnos que los primeros ejemplos de estos fueron las brújulas. Se sabía que las brújulas apuntaban al norte, pero la razón exacta por la que apuntaban al norte era un poco misteriosa. Se puede inferir razonablemente un campo extraño apuntando en dirección norte-sur.
Técnicamente, no hay ninguna razón por la que no pueda funcionar de la manera en que un dipolo eléctrico se orientará en un campo eléctrico, supongo. Por lo tanto, creo que la pregunta solo se responde apelando a la ausencia de monopolos magnéticos detectados y al hecho de que cada imán parece tener un polo norte y un polo sur. Por ejemplo, cuando cortas un imán de barra por la mitad, no obtienes solo un Polo Norte y un Polo Sur por separado, obtienes dos imanes de barra más pequeños. Esto hace que sea mucho más difícil argumentar que la fuerza proviene de un lado del imán que es atraído hacia el Polo Norte y el otro lado es atraído hacia el Polo Sur por fuerzas directas.