Variantă a experimentului Ampere

 Variantă a experimentului Ampere 

Cadrul experimental 

Experimentele lui Ampere arată că forța magnetică dintre două conductoare paralele parcurse de curenți electrici, are forma :

(2.1) 

unde: I₁, I₂ sunt intensitățile curențiilor din cei doi conductori, r distanța dintre conductoare, și l reprezintă lungimea conductorului pe care are loc interacțiunea magnetică.
Pe baza experimentală Ampere face următoarele observații :
• conductoare paralele, pentru care curenții circulă în aceeași direcție se atrag reciproc;
• conductoare paralele, pentru care curenții circulă în direcții opuse se resping reciproc.

Electrodinamica clasică, nu este în măsură să ofere o explicație coerentă pentru această realitate experimentală; doar in cadrul teoriei relativității restrânse care consideră magnetismul ca un efect secundar al deplasării sarcinilor electrice, se oferă o explicație cât de cât plauzibilă. 

 Experimentul propus

 Experimentul constă în două conductoare parcurse de curenți electrici cu semn opus ca direcție și care interacționează magnetic pe o porțiune mică ca în fig. 2.1. Comparativ cu primul conductor considerat fix, al doilea conductor are posibilitatea de a se mișca liber  și viteza de deplasare a acestui conductor poate fi modificata liber în intervalul 0-0,5 m/s; pentru a fi mai exacți, conductorul trebuie sa aiba posibilitatea de a se mișca liber cu viteză cuprinsă între 1 mm/s si 10 cm/s. 

Pentru simplitate,  să considerăm I₁ = I₂, și atunci când ambele conductoare sunt staționare o forță de respingere este observată și măsurată .

În a doua etapă, al doilea conductor este deplasat către stânga cu o viteză mică (V)  de câțiva mm/s până la câtiva cm/s (experimentele au fost facute cu 3 mm/s, 8 mm/s, 13 mm/s, 20 mm/s and 10 cm/s). 
La această viteze, experimental se observă  că forța de respingere între conductori rămân aceleași ca și în cazul unor conductoare staționare.

Figura 2.1 Experimentul Ampere modificat

 Dacă viteza de mișcare a conductorului este modificată până la m/s sau sute de m/s, deși sună destul de ciudat, rezultatele experimentului sunt aceleași; mai precis o forță de respingere între conductori iar forța de respingere ramane constantă la modificarea .

 Interpretarea relativistă a experimentului

 O piatra de temelie a teoriei relativității speciale este reprezentată de explicația  efectelor magnetice ale curentului electric. Potrivit acesteia, curentul electric în conductoare constă într-un flux de electroni care se  deplasează în raport cu nucleele atomice considerate staționare. Viteza reală efectivă de deplasere a unui electron individul  este de numai aproximativ câțiva mm/s. Cu toate acestea, există aproximativ numarul lui Avogadro de electroni care circula pe centimetru cub de conductor. Prin urmare, efectul general relativist este destul de mare atunci când se insumează contribuția fiecarui electron.

Fără a intra în detaliile tratamentului  matematic, modelul fizic al efectului magnetic generat de curenții electrici, în conformitate cu teoria specială a relativității este:
În cazul a două curenți de intensități egale care au aceeași direcție, electronii se deplasează cu aceeași viteză în ambele conductoare, în aceeași direcție ( opusă direcției formale a curentului electric); deși electronii in ambele conductoare se deplasează în raport cu nucleele atomice, viteza relativă a electronilor dintr/un  conductor raportată la viteza relativă a electronilor din cellalt conductor este zero, și ei apar staționari unii în raport cu ceilalți (fig. 2.2). În scopul experimentului propus, nu este important a lua în considerare contracția Lorentz și modul interacție electron nucleu atomic. Forța care apare e de atracție (fig. 2.2)

Figura 2.2 Interacțiunea magnetică dintre doi curenți, cu aceeași orientare 

În cazul a doi curenți egali dar opusi ca orientare, electronii se mișcă în direcția opusă ca în fig. 2.3 iar forța care apare e de natură repulsivă. 

Figura 2.3 interacțiunea magnetică între doi  curenți  cu direcția opusă

Ce ar trebui sa se întâmple în experimentul nostru cu doi curenți opuși ca direcție, atunci când conductorul secundar este deplast cu o viteză de până la 10 cm/s ( în realitate, dupa formulele relativiste, efectul ar trebui să apară la o viteză de tragere de 2 mm/s ) ?

Cand viteza V = 0, adică ambele conductoare sunt statice, o forță de respingere între conductoare e măsurată și valoarea acestei forțe e dată de formula Ampere mai sus menționată. 
Când conductorul secundar este deplasat cu o viteză variabilă și crescătoare, ar trebui să apară unele fenomene speciale, în confomitate cu actuala electrodinamică.
Cu v₁ și v₂ sunt indicate vitezele electronilor în conductoare și pentru I₁ = I₂ există v₁ = v₂ ca valoare și opusă ca direcție.
Pentru a avea o imagine intuitivă și usor de interpretat vom considera doar cazul particular cand V = 2v₂.
Când V = 2v2 și curenții sunt opuși ca direcție, viteza de electronilor în conductorul 2 devine aceeași ca valoare și orientare ca aceea a electronilor din conductorul 1, și în acest caz, electronii din ambele conductoare devin staționari unii în raport cu ceilalți.
Dar, în cazul în care electronii sunt staționari ar trebui ca să avem o schimbare a orientării forței dintre cei doi conductori. În consecință la o simpla glisare a unui conductor  în raport cu celalalt, la o viteză relativ redusă (după teoria specială a relativității aproximativ 2 mm/s , dar sa zicem maxim 10 cm/s) forța magnetică trebuie să se schimbe în mod semnificativ ca valoare și semn.
În realitate, acest efect nu se observă, și atunci ideea că efectele magnetice ale curentului electric sunt datorate mișcării sarcinilor electrice în conductori e falsă. 
Valoarea unei teorii este direct proporțională cu costul unui experiment discriminatoriu necesar pentru a elimina acea teorie ...și oricine poate aprecia costul experimentului sus propus.

 Explicație propusă pentru experiment 

O teorie a relativității nu are nimic de-a face cu bazele electromagnetismului. 
Așa cum a fost deja prezentat în structura cărții atomice, curent electric și magnetismul sunt fenomene legate de momentele magnetice ale  electronilor și nu de deplasarea de sarcini electrice.  Fluxul secundar de sarcini electrice ce poate aparea în zona de conducție poate afecta conductibilitatea electrică și poate da alte efecte secundare. 
Desigur, doi observatori în diferite referențiale vor percepe efecte diferite (cel putin ca valoare) pentru interacțiunea dintre două conductoare și acest lucru reprezintă o aplicație a relativității. Dar, în teoria propusă ambii observatori vor  vedea aceleași fenomene mai precis o interacțiune magnetică.