Solo el campo magnético variable induce EMF, ¿por qué?
Es más fácil responder a esta pregunta en términos de corrientes y fuerzas. La EMF de un cable es solo el camino integral de la fuerza que sienten las cargas en el cable. Un campo magnético cambiante es causado por corrientes cambiantes. Las corrientes cambiantes son causadas por cargas aceleradas. Entonces, su pregunta puede escribirse como: “¿Por qué las cargas aceleradas causan una fuerza sobre las cargas en un cable distante?”
Que puedo responder. Considera la figura. Inicialmente, un electrón había estado en reposo en el origen durante mucho tiempo y su campo eléctrico llenó todo el espacio cercano. Luego, en t = 0, el electrón se aceleró durante 1 nanosegundo a la mitad de la velocidad de la luz. Se movió 0.25 nanosegundos de luz durante ese tiempo. Luego se le permitió continuar a la mitad de la velocidad de la luz durante otro nanosegundo. La aceleración se comunica al universo por una onda saliente en el campo.
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El círculo discontinuo externo está centrado en el origen y tiene un radio de dos nanosegundos. El círculo exterior es el borde de ataque de la ola. Le dice al universo que la carga que estaba en el origen se está acelerando y el campo está cambiando. El círculo interno está centrado 0.25 nanosegundos de luz a la derecha del origen, que coincide con el punto en que estaba el electrón cuando cesó la aceleración. Le dice al universo que la aceleración se ha detenido y que se están estableciendo nuevos valores de campo.
La aceleración se aplica suavemente, por lo que esperamos que el campo E sea continuo durante toda la onda. Las líneas del flujo E deben ser continuas. Puedes ver lo que pasa. Cuando el electrón se acelera hacia la derecha, el campo E se mueve hacia la derecha en casi todas partes. Cuando la onda encuentra un electrón, sentirá una fuerza a la izquierda (opuesta al campo E). Sentirá una fuerza hacia la izquierda de todos los electrones que se aceleran hacia la derecha, ya sea hacia la derecha o hacia la izquierda o arriba o abajo.
Nota: La cifra es cruda y no del todo precisa. Es solo para transmitir la esencia de la explicación. A la mitad de la velocidad de la luz, los efectos relativistas serían evidentes. Las líneas de campo dentro de la onda probablemente no serían líneas rectas y su forma probablemente dependería del perfil de aceleración.