En un sentido profundo, realmente no hay diferencia, excepto los nombres que usamos.
- Las cargas eléctricas son fuentes de campos eléctricos.
- Las cargas magnéticas son fuentes de campos magnéticos.
- Un campo eléctrico ejerce una fuerza sobre una carga eléctrica, que es proporcional a la magnitud tanto del campo como de la carga, y paralela al campo.
- Un campo magnético ejerce una fuerza en una carga magnética, que es proporcional a la magnitud tanto del campo como de la carga, y paralela al campo.
- Por lo tanto, las cargas eléctricas opuestas se atraen y las cargas eléctricas similares se repelen, y también las cargas magnéticas opuestas se atraen y las cargas magnéticas similares se repelen.
- Las cargas eléctricas en movimiento generan campos magnéticos.
- Las cargas magnéticas en movimiento generan campos eléctricos.
- Los campos magnéticos ejercen fuerzas sobre las cargas eléctricas que son perpendiculares tanto al campo como a la velocidad de la carga, y proporcionales a la magnitud tanto del campo como de la carga.
- Los campos eléctricos ejercen fuerzas sobre las cargas magnéticas que son perpendiculares tanto al campo como a la velocidad de la carga, y proporcionales a la magnitud tanto del campo como de la carga.
- Por lo tanto, las corrientes eléctricas paralelas atraen y las corrientes eléctricas antiparalelas se repelen, y también las corrientes magnéticas paralelas atraen y las corrientes magnéticas antiparalelas repelen.
- La energía almacenada en el campo eléctrico es proporcional al cuadrado de la magnitud del campo.
- La energía almacenada en el campo magnético es proporcional al cuadrado de la magnitud del campo.
- Un campo eléctrico cambiante está acompañado por un campo magnético.
- Un campo magnético cambiante está acompañado por un campo eléctrico.
Todos los hechos anteriores se pueden rastrear al hecho de que las hipotéticas ecuaciones de Maxwell en presencia de cargas magnéticas:
[math] \ begin {align} \ nabla \ cdot \ mathbf {E} & = k \ rho_e \\\ nabla \ cdot \ mathbf {B} & = k \ rho_m \\\ nabla \ times \ mathbf {E} & = – \ frac {1} {c} \ frac {\ partial \ mathbf {B}} {\ partial t} – \ frac {k} {c} \ mathbf {J} _m \\\ nabla \ times \ mathbf { B} & = \ frac {k} {c} \ mathbf {J} _e + \ frac {1} {c} \ frac {\ partial \ mathbf {E}} {\ partial t} \ end {align} [/ mates]
combinada con la ley de fuerza de Lorentz en presencia de cargas magnéticas: [math] \ mathbf {F} = q_e \ left (\ mathbf {E} + \ frac {\ mathbf {v}} {c} \ times \ mathbf {B } \ right) + q_m \ left (\ mathbf {B} – \ frac {\ mathbf {v}} {c} \ times \ mathbf {E} \ right) [/ math] son invariantes bajo una transformación de dualidad de lo siguiente formar:
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[math] \ begin {align} q_e ‘& \ leftarrow q_e \ cos \ theta + q_m \ sin \ theta \\ q_m’ & \ leftarrow q_m \ cos \ theta – q_e \ sin \ theta \\\ mathbf {E} ‘ & \ leftarrow \ mathbf {E} \ cos \ theta + \ mathbf {B} \ sin \ theta \\\ mathbf {B} ‘& \ leftarrow \ mathbf {B} \ cos \ theta – \ mathbf {E} \ sin \ theta \ end {align} [/ math]
(Nota: como las unidades SI y cgs-Gaussian son una succión, estoy usando un sistema de unidades híbridas, que se describe aquí. El campo magnético se amplía en un factor de [math] c [/ math], y [math] k [/ math] es [math] 4 \ pi [/ math] multiplicado por la constante de Coulomb.)
En otras palabras, la carga electromagnética de una partícula puede considerarse como un punto en un plano EM. Partículas puramente cargadas eléctricamente se encuentran a lo largo del eje x, y partículas puramente cargadas magnéticamente a lo largo del eje y. (Un neutrino, que no tiene carga eléctrica o magnética, se encontraría en el origen). Si rotáramos todas las partículas de manera uniforme en un ángulo fijo, todo continuaría como lo hacía antes. Por ejemplo, podemos elegir que [math] \ theta [/ math] sea 90 grados, lo que cambiaría una partícula de carga E / M [math] (q_e, q_m) [/ math] a una con carga E / M [ math] (q_m, -q_e) [/ math]. En otras palabras, convertiría un monopolo eléctrico (como un electrón) en un monopolo magnético y viceversa.
Entonces, si de alguna manera todas las partículas cargadas en el universo fueran reemplazadas de alguna manera por monopolos magnéticos, no podríamos notarlo. Entonces, en ese sentido profundo, no hay diferencia entre la carga eléctrica y magnética.
Lo que es interesante es que todas las partículas que son conocidas por la humanidad parecen estar a lo largo de una sola línea a través del origen en el plano EM. Podemos elegir el eje E como queramos, y las transformaciones de dualidad garantizan que las leyes del electromagnetismo tomen la misma forma. Para mayor comodidad, elegimos nuestro eje E a lo largo de esa línea. Medido en relación con la elección de los ejes, entonces, todas las partículas cargadas electromagnéticamente que conocemos están puramente cargadas eléctricamente y no tienen carga magnética. Sin embargo, también podría elegir el eje M para estar a lo largo de esa línea. O puede elegir que los ejes E y M no estén a lo largo de esa línea, en cuyo caso todas las partículas cargadas que conocemos tienen una combinación de carga eléctrica y magnética (pero la proporción es la misma para todas ellas; a lo largo de una línea en el plano EM, un hecho que no se cambia por nuestra elección de ejes).
En resumen, la diferencia es puramente de convención. Para distinguir entre carga eléctrica y carga magnética, definimos el electrón a cargar eléctricamente, no a carga magnética. Esa es la respuesta real.