電界の計算式の適用限界

 
 
「高校物理の発想の基本」
高校物理で教わる電磁気は、アインシュタインの相対性理論を組み込んだ正確な式からの誤差がありますので、その式の適用には限界があります。

　上図のように、電荷ｑが分布した線同士が平行な方向に速度Ｖで運動すると、その電荷線同士には磁界による力が働きます。

　上の計算で、
εμ＝１／（光速度）^２
という関係を使いました。

　一方、その線同士は電荷を持っているので、その電荷同士に電界による力（第１項）が働きます。
　電荷が運動すると、その電荷が生じる電界の大きさが（運動速度／光速度）の２乗程度の大きさで変化します。これを正確に知るには、大学で相対性理論を学ぶ必要があります。

　その電界により電荷に働く力（第１項）の、速度Ｖによる相対論効果による変化が、その磁界による力（第２項）程度あります。

　そのため、上図のような事例で、電荷が自らの運動で発生する磁界による相手の電荷との相互作用を、電界による相互作用と合わせて正確な力を求めようとすると、電界による相互作用の力の誤差が多きすぎて、上の式が使えなくなってしまいます。

　高校で教わる電磁気の式は、電界に限らず磁界についても、（運動速度／光速度）の２乗程度の誤差があります。上図のような特殊な事例を考えるときは、その誤差が無視できなくなります。

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