Lad os snakke lidt om hvad jeg synes er en af de mere mærkelige kræfter i universet. Faktisk synes jeg alle typer kræfter i universet er ret mærkelige, så lad os snakke lidt om ladning. Og vi har alle hørt om ladning. Lad batteriet op. Denne partikel har ladning. Men når du tænker efter, så er alt hvad ladning betyder, at der er denne egenskab kaldet ladning, og vi ved at hvis noget indeholder en positiv ladning - og at kalde den positiv er lidt tilfældigt - Det er jo ikke sådan, at protonen har et lille "plus" skrevet på sig. Vi kunne kaldt dem negativ. Men hvis noget har en positiv ladning og når noget andet har en positiv ladning, så frastødes de. Vi ved også, at hvis jeg havde noget andet, en anden partikel som tilfældigvis er en negativ ladning, og igen ordet "negativ" som bruges, er aldeles tilfældig. De kunne have kaldet den blå ladning og rød ladning, men alt vi ved er, at når et andet objekt har den modsatte ladning - i dette tilfælde kalder vi det negativ - så bliver den tiltrukket til en positiv ladning. Så hvad ved vi om ladning? Ladning er en egenskab som partikler har, og hvis du samler nok partikler sammen, så har vel hele objekter de samme egenskaber, også. Så det er altså bare en egenskab. Og det er bare en anden måde at sige, at jeg egentlig ikke ved hvad det er. Og helt ærligt - ingen ved hvad det egentlig er. Faktisk ved ingen egentlig noget om noget. Men ladning er en egenskab for partikler og objekter, ligesom masse. Jeg mener, hvis du tænker over det, så er masse bare en egenskab. Og til en vis grad, så virker det lidt mere virkeligt end ladning, fordi vor hjerner er lavet så den på en måde fatter hvad masse er - men vi opfatter nok endnu bedre vægt og volumen bedre end masse, men vi kan tænke mere over dette en anden gang. Ladning er lidt mere abstrakt fordi, inden vi begyndte at gnubbe rav i vort hår, så oplevede vi ikke meget ladning med mindre vi blev ramt af lynet. Så ladning er en egenskab som partikler eller objekter har, og vi ved at der er to slags ladning, hvilket vi har navngivet lidt tilfældigt positiv og negativ. Og vi ved at ens ladninge frastøder og modsatte ladninge tiltrækkes, eller ulige ladninge tiltrækkes, ik'? Så hvad kan vi udføre med dette? Vel, hvis vi har denne egenskab, så vil det være brugbart at kunne måle egenskaben, og derfor skal vi bruge enheder, og enheden for ladning er coulomb. Den er opkaldt efter en videnskabsmand fra sidste ende af 1700-tallet, som legede en del med ladning. Du kan slå op mere om ham på Wikipedia. Men det er kaldet coulomb, og coulomb - der er en flok definitioner, men jeg kan lide at tænke på det som elementarpartikler, kun fordi, til en vis grad, med mindre man går ind i kvante teori og begynder at blande kvarker og lignende ind, så er elementarladningen lig ladningen for en proton (oa: korrekt) eller en neutron. (oa: forkert!) Så jeg vil gå ind i flere detaljer i fremtiden om den egentlige opbygning af atomer og den slags, men lad mig lige tegne et lille eksempel. Så et atom har det med at have nogle neutroner i sig, som ikke har disse ladning-egenskaber. De vil have nogle protoner i sig, som har en positiv ladning. Igen, det er lidt en tilfældig defineret positiv. Vi kunne havde kaldet en rød ladning. Og så har den disse ting svævende rundt som er meget, meget, meget lettere end protonerne og neutronerne i kernen, og de kaldes elektroner. Det er ikke en gang klart om de er egentlige objekter. De er næsten ligesom energi, men nogle gange er det brugbart at betragte dem som objekter. Nogle gange er det brugbart at betragte dem som - vel, ikke som objekter. Og vi vil gå mere ind i dette senere, men elektroner har en negativ ladning. Og den mindste enhed for ladning, så vidt vi arbejder med, inden vi begynder at tale om kvarker og andre mulige subatomare partikler, er den ladning som en elektron eller proton har. Og de har nøjagtig den samme ladning, og denne mindste ladning skrives e. Og for at være ærlig, så er jeg ikke sikker på hvad e står for elementar eller e står for elektron. Men faktisk er e lig protonens ladning, så sandsynligvis står det for elementar ladningen for en proton. Og elektronens ladning er det negative af dette, så minus e er elektronens ladning. Men hvis vi var ligeglade med fortegn, så er størrelsen den samme. Så det er den mindste, så vidt vi ved eller så langt i vor fysik. Det er elementarladningen. Den mindste mulige ladning er præcis protonens ladning. eller neutron (oa: FORKERT!) Så hvor stor er en coulomb i forhold til det? Vel en coulomb, som vi skriver med et C, er lig - og dette er lidt et tilfældigt tal, men når vi begynder at gøre ting med elektricitet, vil vi se hvorfor coulomb blev defineret på den måde, men en coulomb er 6.24 gange 10 i attende e'er. Eller du kan sige det er 6.24 gange 10 i attende gange elektronens ladning - eller - gange protonens ladning, og underforstået, talværdien Fordi hvis jeg kun siger coulomb, giver jeg egentlig ikke nogen retning. Så hvis man ser på det modsat, kan man sige at elementarladningen er lig med - i det mindste talværdien - 1.6 gange 10 i minus nittende coulomb. Så fair nok. Dette er nok et godt tal at huske, men det normalt blive opgivet hvis du skal bruge det. Så hvad kan vi gøre? Vi siger at disse objekter har denne egenskab kaldet ladning. Lige ladninger frastødes Ulige ladninger tiltrækkes. Hvis vi har tilstrækkelig antal protoner samlet, så har hele objektet ladning. Hvis der er flere protoner end elektroner, så har vi en positiv ladning. Hvis der er flere elektroner end protoner, så har vi en negativ ladning. Og vi ved vi har defineret denne enhed for ladning kaldet coulomb, hvilket består af en flok elementarladninger. Så lad os lege lidt med dette og se om vi kan måle ladning. Så en del af den første - jeg antager vi kunne kalde det - definition på hvad ladning er, sagde jeg at lige ladninger frastødes, ik'? Lige ladninger frastødes så begge disse er positive. De vil støde hinanden væk. Og ulige ladninger .. hvis denne er negativ, så er denne positiv De vil tiltrække hinanden, ik'? Så pr. definition, hvis de skubber hinanden, så vil disse to partikler accelerere væk fra hinanden. Disse to partikler vil accelerere mod hinanden. Ladningen mellem disse partikler eller ladningen i hver af disse partikler må generere en slags kraft, ik'? Hvis der ikke blev genereret nogen kraft, ville de ikke støde eller tiltrække hinanden, og det er her vi kommer til Coulombs Lov, dette er grunden til vi opkaldte ladninger efter Coulomb. Coulomb forstod, at kraften mellem to ladninger er lig med - og dette bliver en vektor, og om ca. 30 sekunder fortæller jeg hvad der sker med retningen - er lig med en konstant ganget med den første ladning ganget med den anden ladning divideret med afstanden mellem dem, i anden. Og dette er ret smukt, for det ligner ret meget - så hvis jeg kalder dette kraften, den elektriske kraft, det ligner ret meget ligningen for gravitationskraften. Lad mig skrive det. Kraften fra gravitation mellem to masser er lige med gravitationskonstanten ganget med m1 ganget med m2 divideret med afstanden mellem dem, i anden. Så langt har vi arbejdet med gravitation, og nu med elektrisk kraft og vi vil senere udvide dette til elektromagnetisk kraft, ser det ud til at de opfører sig ens med hensyn til afstand, og begge kræfter virker i vakuum. Så det spiller ingen rolle at du ikke har luft, hvis du ikke har et stof mellem de to partikler, så ser det ud til de kommunikerer med hinanden, hvilket er lidt imponerende, ik'? Der kan være ingenting mellem de to partikler, men på en eller anden måde så ved denne partikel at den anden er der og den partikel ved at den partikel er der, og de begynder at bevæge sig uden nogen - det er jo ikke fordi der er et reb mellem dem og nogen fortæller den anden partikel, hey, der er en partikel der. Begynd at bevæge dig! Så jeg ved ikke om du synes det er lige imponerende som jeg, men tænk over det, og måske vil du. Og det helt ligesom gravitation. Jeg mener, de to masser er ikke i kontakt. De kan sidde i et vakuum, men på en eller anden måde ved de, at den anden partikel er der. Og når vi begynder at lære om speciel relativitet og alt det, vil vi lære, at der er intet der, men måske former masserne på en eller anden måde hele universet. Og måske sker det med de elektriske ladninger også. Men alt vi ved lige nu, er, at vi har disse ladninger og at de skaber en kraft på hinanden som er proportional med produktet af deres respektive ladning divideret med afstanden mellem dem, i anden. Og denne konstant lige her, den er .. jeg glemmer den altid. Hvad var den? Jeg tror den er 6 .. jeg glemmer altid hvad den er. Den er 9 gange 10 i niende. Det er afrundet, selvfølgelig. Det ville være imponerende hvis den var præcis 9. 9 gange 10 i niende, og enheden er newton meter i anden pr. coulomb i anden. Hvorfor er dette enheden? Vel, mere eller mindre fordi vi skal, vi har coulomb, coulomb, så vi skal have coulomb i anden divideret med meter i anden, og vi ønsker at ende op med newton, så vi ønsker at forkorte coulomb ud ved sætte det i nævneren. Vi ønsker at meter forkortes ud ved at sætte det i tælleren, dermed ender vi op med newton som giver kraften, så det derfra enhederne kommer. Så når vi har det, lad os beregne kraften mellem to partikler. Lad os sige jeg har - og jeg har brugt 10 minutter med en ret lang forklaring, mens det egentlige problem vil du opdage i dit fysik-hold, er ret ligetil når det kommer til Coulombs Lov. Så de vil sige, hey, vi har en positiv - vi har en partikel her som har en positiv ladning på - lad mig tænke et godt tal - plus 5 gange 10 i minus tredje coulomb, så det er en positiv ladning. Og så har vi en negativ ladning her, lad os sige at - jeg ved ikke .. Hvor langt fra hinanden vil jeg sætte dem? Lad os sige at de er en halv meter, 0.5 meter fra hinanden og så har jeg en negativ ladning som er minus 10 gange 10 i minus anden coulomb. Så hvad er kraften mellem disse to ladninger? Hvis vi sætter tallene ind i Coulombs Lov, får vi kraften fra de elektriske ladninger. Den elektriske kraft. Ikke fra elektricitet. Det har vi ikke arbejdet med, endnu. Den statiske elektriske kraft mellem to partikler er lig med konstanten 9 gange 10 i niende ganget med den første ladning - ganget 5 gange 10 i minus tredje ganget med den anden ladning - lad mig skrive i en anden farve - gange minus 10 gange 10 i minus anden - jeg skrev det lige om selvom du nok ikke kan se det - divideret med afstanden i anden, så 0.5 i anden, Vi har lige indsat i formelen. Så det giver - lad mig se 9 ganget med 0.5 ganget med 10 Jeg regner 10-potenserne separat Så det giver minus 10 dette er 0.5 ganget minus 10 er minus 5 ganget med 9 er minus 45 og derefter 10 i niende minus 3, altså 10 i sjette, og så minus 2, så 10 i fjerde - ganget 10 i fjerde - divideret med - og hvad er 0.5 i anden? Det er 0.25 ik'? Og dette giver hvad? Det giver 4 ganget dette - 160 - plus dette er lig med minus 180 ganget med 10 i fjerde newton. Og det kan faktisk se ud som et stort tal, men disse ladninger som jeg benyttede er faktisk ret store ladninger, og forhåbentlig vil du få en fornemmelse for hvad som er en stor eller en lille ladning senere. Men disse er ret store ladninger, og det er derfor der er en relativ stor kraft mellem disse to partikler Vi fik et negativt svar, så hvad betyde det? Vel, vi ved at ulige ladninger tiltrækkes, ik'? Næsten pr. definition. I dette tilfælde havde vi en positiv og en negativ, så når vi ender med en negativ kraft når vi bruger Coulombs Lov, så betyder det at kraften vil trække de to partikler til hinanden langs den korteste afstand mellem dem. Jeg mener, det får dem ikke til at bevæge sig i en kurve. Det giver lidt mening. Hvis vi havde en positiv der, ville det betyde at kraften frastødte de to partikler. Og hvis du bliver forvirret, så tænk over det. Hvis de begge er negative, vil de frastødes. Hvis de begge er positive, vil de tiltrækkes. Vi ses i næste video.