Electromagnétisme et relativité restreinte

a marqué ce sujet comme résolu.

Salut à tous,

dans cette vidéo : https://youtu.be/9o-g1FNoX40?t=289, ScienceClic explique l’electromagnétisme par la relativité restreinte. En bref, si j’ai bien compris, une charge (disons positive) se déplace à proximité d’un fil où du courant circule (disons dans le sens opposé). Eh bien, du point de vue de l’objet, les charges positives du fil sont dilatées, et les négatives contractées, d’où déséquilibre des charge, et d’où magnétisme.

Ai-je bien compris ?

Si oui, alors j’ai deux questions :

1/ Même si l’objet chargé ne se déplace pas, les électrons devraient avoir une contraction des distances ? Donc même sans dilatation des protons, on devrait voir apparaître un déséquilibre des charges, donc du magnétisme ?

2/ Ne faudrait il pas que l’objet se déplace à une vitesse relativiste pour que ces phénomènes de contractions apparaissent ?

Merci d’avance pour vos explication ! :)

… En bref, si j’ai bien compris, une charge (disons positive) se déplace à proximité d’un fil où du courant circule (disons dans le sens opposé). Eh bien, du point de vue de l’objet, les charges positives du fil sont dilatées, et les négatives contractées, d’où déséquilibre des charge, et d’où magnétisme.

Ai-je bien compris ?

Oui, c’est bien le sens du texte de la vidéo.

1/ Même si l’objet chargé ne se déplace pas, les électrons devraient avoir une contraction des distances ? Donc même sans dilatation des protons, on devrait voir apparaître un déséquilibre des charges, donc du magnétisme ?

D’où proviendrait cette contraction des distances ?

2/ Ne faudrait il pas que l’objet se déplace à une vitesse relativiste pour que ces phénomènes de contractions apparaissent ?

En effet, ces effets sont minimes à basse vitesse.

Je doute de la validité du discours. Cette histoire de photons virtuels ne marche pas, car il faut de l’énergie pour émettre un photon, même virtuel. Mais d’où viendrait cette énergie ? De plus, les photons n’ont pas de masse, donc l’émission d’un photon ne produit pas de recul.

Par ailleurs, les protons ne circulent pas dans un conducteur électrique. Ils sont confinés dans les noyaux des atomes.

Bref, ces propos sont assez originaux, mais ne tiennent pas la route.

+1 -2

Salut,

Je me permets de corriger deux points.

Par ailleurs, les protons ne circulent pas dans un conducteur électrique. Ils sont confinés dans les noyaux des atomes.

Dans la vidéo, il s’agit de se placer dans le référentiel de la pomme. Dans ce référentiel, les protons se déplacement bel et bien. C’est la relativité du mouvement, au sens de la mécanique classique.

De plus, les photons n’ont pas de masse, donc l’émission d’un photon ne produit pas de recul.

Les protons n’ont pas de masse, mais ont une quantité de mouvement, donc l’émission d’un photo à un effet sur la vitesse. L’interaction lumière matière est à l’origine de la pression de rayonnement et doit être pris en compte sur certains satellites, ou alors exploité explicitement (voile solaire).

Salut,

Et je me permets de corriger un autre point:

Bref, ces propos sont assez originaux, mais ne tiennent pas la route.

C’est en fait une façon ultra-classique de dériver la force de Lorentz, pour montrer que la relativité restreinte est cohérente avec les équations de Maxwell.

On peut montrer très facilement que les équations de Maxwell ne sont pas auto-cohérentes si on considère qu’une échelle de temps absolue existe. C’est un cas d’école assez standard de faire ressortir le facteur de Lorentz (celui de dilatation du temps), et de montrer qu’on peut retrouver la force de Lorentz en l’interprétant comme une conséquence de la relativité restreinte. Ce n’est pas une explication physique très satisfaisante en soi, mais c’est probablement pas déconnant de la voir dans une vidéo de vulgarisation : il faut bien voir que les équations de Maxwell sont plutôt des axiomes venant d’observations que des choses qu’on sait dériver depuis des principes plus fondamentaux. De même avec la relativité restreinte. Ce qui est remarquable, ce que toutes ces choses sont auto-cohérentes, même si évidemment elles ne peuvent pas s’expliquer les unes les autres sans en accepter un sous-ensemble large.

+4 -0

En effet, ces effets sont minimes à basse vitesse.

Minimes mais pas inexistants, dans le contexte d’un fil électrique, la densité de charge est telle que l’effet est bien visible.

Je doute de la validité du discours.

Pourtant c’est parfaitement démontré. La relativité restreinte explique parfaitement l’apparition du champ magnétique dans ce contexte par cet effet qu’on peut calculer.

Par exemple http://clea-astro.eu/lunap/Relativite/relativite-restreinte-principes-et-applications/Diagrammes_Espace-Temps.pdf à partir de la page 14.

La relation entre relativité restreinte et électromagnétisme est forte. En fait les équations de Maxwell ont permis l’émergence des transformations de Lorentz que Einstein a su exploiter pour inverser les choses : tu peux retrouver les équations de Maxwell avec la loi de Colomb en appliquant les phénomènes relativistes.

C’est très élégant, très complexe et perturbant aussi mais c’est ce qui fait de la relativité restreinte une théorie puissante et solide et non juste un jouet pour faire des paradoxes bizarres avec des jumeaux dans une fusée ou des trains qui n’iront jamais aussi vite. Ce n’est pas un hasard si la relativité est un fondement de la physique au même titre que la mécanique quantique, son champ d’application est plus large qu’on pourrait le penser.

+1 -0

Mais je n’ai pas l’impression d’avoir un réponse à mes questions, ou est-ce que je n’ai pas compris ?

Lis le document que j’ai pointé, il explique de manière un chouilla plus formel. De plus on a répondu à ta question : les effets relativistes existent à toute vitesse de déplacement. Mais l’effet est souvent mesurable à de hautes vitesses. Sauf dans le cas d’un fil car il y a tellement de charges que ces micro changements ont un impact non négligeables.

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