Sissejuhatus Magnetismi
Me oleme õppinud veidi gravitatsiooni.
Me oleme õppinud veidi elektrostaatikat.
On käes aeg õppida uut universumi alusjõudu.
See on teile tuttavuse poolest ilmselt teisel kohal peale gravitatsioonijõudu.
Selleks on magnetism.
Kust see sõna magnetism tuleb?
Mitmed tsivilisatsioonid leidsid kive, mis tõmbasid enda suguseid objekte.
Nad tõmbasid enda külge teisi magneteid.
Nad tõmbasid külge metalseid objekte nagu raud.
Rauda sisaldavaid objekte.
Ja neid kutsuti inglise keeles loadstone.
See on lääne termin.
Põhjus, miks neid kutsutakse magnetiteks, on
see, et neile anti nimi kivide järgi, mis leiti Kreeka lähedal
Magnesia provintsis.
Minu meelest kutsuti seal elavaid inimesi Magneetideks.
Igal juhul võite seda lähemalt uurida WIkipediast.
Kuid keskendme siis sellele, mis magnetism ikkagi on.
Ma usun, et enamusel meist on vähemalt mingisugunegi ettekujutus sellest,
mis magnet on; me oleme kõik ju lapsepõlves magnetitega mänginud ning
kokku puutunud kompassidega.
Ütlen teile kohe ka ära, et magnetismi tegelik mõiste on väga sügav ja keeruline.
Me võime sellest matemaatiliselt aru saada,
seda manipuleerida ning
vaadata, kuidas see seondub elektriga.
Me näitame teile, et tegelikkuses elektrostaatiline jõud ja
magnetjõud on üks ja see sama, ainult
vaadatud teise nurga alt.
Ma saan aru, et see kõik kõlab üsna keeruline.
Meie klassikalises Newtoni maailmas vaatame me neid kui kahte erinevat jõudu.
Kuigi me oleme harjunud
magnetite ja gravitatsioonijõugu, just nagu gravitatsioonijõu puhul,
on ka magnetism salapärane,
kui selle üle mõtiskleda.
Hakkame siis pihta ning üritame
mingilgi määral aru saada, kuidas magnetitega toimetada.
Me oleme kõik tuttavad magnetitega.
Ma ei tahtnud, et see kollane oleks.
Ma teen piirjooned kollaseks.
Ma ei tahtnud ka, et see selline välja näeks.
Oletame, et see on magnet.
Me teame, et magnetitel on kaks poolust.
Magnetil on põhja ja lõuna poolus.
Need nimetused määrati lihtsalt tava kohaselt.
Selle pärast, et kui inimesed avastasid esimest korda need kivid
või nad võtsid ühe taolise kivi ja magnetiseerisid nõela sellega,
siis panid nad nõela korgi sisse ning selle korgi
panid nad vette.
Peale seda nõel näitaks alati Maa põhja pooluse suunas.
Selle peal ütlesid nad, et nõela pool, mis osutab põhja
suunas, saab olema põhja poolus.
Nõela pool, mis osutas lõuna
poole-----selle all mõtlen ma
Maa geograafilist lõunat, seda kutsume me
lõuna pooluseks.
Veel üks viis seda sõnastada on järgmine.
Kui meil on magnet, siis see poole,
mis ennast ise geograafilise
põhja poole suunab, seda nimetame
me põhja pooluseks.
Ja teist poolt nimetame me lõuna pooluseks.
Ilmselgelt me kutsume Maa
ülemist otsa põhja pooluseks.
See on põhja poolus.
Seda kutsume me lõuna pooluseks.
On veel üks teine magneetilise põhja mõiste.
Siin kohal võib öelda, et see on koht, kuhu kompassi põhja osuti näitab.
Tegelikkuses magnetiline põhi liigub pidevalt ringi,
sest Maa sees on see liikuv vedelik.
Peale selle on seal veel mõned koostoimed.
See on vägagi keeruline koostoime.
Tegelikult asub magneetiline põhi põhja Kanadas.
Magneetiline põhi on umbes siin.
Ehk magneetiline põhi on umbes siin.
Ma küll ei tea kus magneetiline lõuna täpselt on.
Aga igal juhul nagu põhigi, on ka lõuna veidike nihkes.
See ei asu sama koha peal.
See on veidike geograafilise lõuna ja põhja pooluse
teljest eemal.
See on veel üks segadusse ajav aspekt.
Magnetiline põhi on punkt, mille
suunas magneti põhja poolus näitab.
Kuid mis tegelikult oleks lõuna poolus, kui me
vaataksime Maad kui magnetit?
Kui Maa oleks suur magnet, siis
vaataksime me seda kohta, kui magneti lõuna poolust.
Ja geograafiline lõuna on
magneti põhja poolus.
Ma tean, et see kõik on segadust tekitav.
Võite sellel teemal rohkem lugeda Wikipedias.
Üldjuhul kui inimesed viitavad magnetilisele põhjale
või põhja poolusele, siis nad räägivad
gografilisest alast.
Ning lõuna poolus on geograafiline lõuna ala.
Põhjust, miks ma eristan neid, on see, et
kui me tegeleme magnetitega nagu ka elektri või
elektrostaatikaga----näitan teile kohe kohe olulist
erinevust--- siis vastanduvad pooled tõmbuvad.
Kui see magneti pool tõmbub Maa põhja
pooluse suunas, siis Maa põhja poolus või Maa magnetiline põhi
peab tegelikult olema magneti lõuna poolus.
Ja vastu pidi.
Magneti lõuna poolus siin tõmbub
Maa magnetilise lõuna poole.
Mis on tegelikkuses magneti, mida me kutsume Maaks,
põhja poolus.
Igal juhul ma lõpetan selle Maa jutu, sest
see on segadust tekitav.
Joonistena kasutame me "kange", sest need
tunduvad arusaadavamad olevat.
Kustutan selle ära.
Nonii.
Kustutan ära ka Magnesia.
Huvitav, kas element magneesium avastati ka
Magnesias.
Ilmselt küll.
Kusjuures ma uurisin sellise asja kohta nagu
Magnesia Piim, mis on kõhulahtisti.
Seda ei avastatud Magnesias, aga
see sisaldab magneesiumi.
Ma arvan, et see on päris Magnesiast, juhul
kui magneesium avastati Magnesias.
Igal juhul aitab meile Magnesiast.
Tagasi magnetite juurde.
Joonistan veel ühe magneti.
Tegelikult ma kustutan kõik korraks ära.
Olgu.
Joonistan nüüd kaks magnetit.
Me teame oma lapsepõlve kogemustest, et
see on magneti põhja poolus ja see on lõuna poolus.
See põhja poolus tõmbub mõne
teise magneti lõuna pooluse juurde.
Kui ma pööraksin magneti tagurpidi, siis
see ots tõukuks põhjast.
Kaks põhja üksteise vastas olevat põhja poolust tõukuvad.
Niisiis meil on mõiste täpselt nagu elektrostaatikaski,
et magnet tekitab välja.
See tekitab vektorid selle ümber.
Kui sellesse välja panna midagi, mis on mõjutatav selle poole, siis
mingisugune resultantjõud mõjutab seda.
Niisiis tegelikult, enne kui me asume magnetväljade juurde,
tahan ma selgeks teha ühe suure vahe
magnetismi ja elektrostaatika vahel.
Magnetism on alati vastaspoolsuse mõistes.
Mida tähendab vastaspoolsus?
See tähendab seda, et meil on kaks poolust.
Põhja poolsus ja lõuna poolsus.
Elektrostaatikas on teil kaks laengut.
Teil on positiivne ja negatiivne laeng.
Niisiis teil on kaks laengut.
Sellele vaatamata, esineb neid ka üksikult.
Teil võib olla ainult üks prooton.
Seal ei pea olema elektroni kõrval.
Meil võiks olla vaid üks ainuke prooton ja see tekitaks
positiivse elektrivälja.
Jõujooned on need, mis oleks positiivse
laengu tulemuseks.
Ja seda tõugataks eemale.
Kokkuvõttes sellisel juhul ei ole alati vaja negatiivset laengut.
Sarnaselt võiks teil olla ka vaid elektron.
Ilma et teil oleks prooton.
Teil võiks olla ükspoolsus.
Elektrostaatikas kutsutakse monopoolseks seda,
kui on vaid üks laeng.
Magnetismi puhul on teil aga alati kahepoolsus.
Kui ma võtaks ja lõikaks selle magneti pooleks,
siis ime väel
mõlemad need magneti jupid
muutuvad omaette magnetiteks.
See on lõuna, see on põhi.
Olen lugenud, et teoreetiliselt
võib olemas olla selline asi nagu
magnetiline ainupoolsus, kuigi
seda pole veel looduses nähtud.
Kõik loodusest leitud magnetid on siiamaani olnud kahepoolsed.
Idee poolest võiksimegi me
seda magnetit tükeldama jääda, kuni jääb alles vaid üks elektron.
Ja tuleb välja, et ka üks elektron
oleks sel juhul magnetiliselt kahepoolne.
Sellel on ikkagi põhja ja lõuna poolsus.
Tuleb välja, et magnetväli
on tegelikkuses tekitatud selle sees olevate elektronide poolt.
Elektronide tiirlemise poolt.
Kui kujutate ette elektrone tiirlemas, siis
meile tekib pilt laenguga pallikesest tiirlemas.
Aga elektronidel on mass.
Segadust tekitav on küsimus, kas
nad on energia või mass.
Ja kuidas siis energia pall tiirleb?
Ja nii edasi.
See arutelu muutub peaaegu et metafüüsikaks.
Selle pärast ma liiga palju sellest ei räägigi.
Ja ausalt öeldes, see ei tundukski teile loogiline.
Sest see on ala, kus
me tavaliselt ei tegutse.
Isegi suuremate magnetite puhul,
magnetväli on tekitatud elektronide tiirlemise tulemusena ja
ka tegelikult magnetväljade poolt, mis on tekitatud
elektronide liikumise poolt ümber prootonite.
Loodan, et see ei ole teie jaoks liiga palju.
Teil võib tekkida küsimus, miks mõnikord metallist eset
saab magnetiseerida ning mõnikord mitte.
Kui elektronid teevad suvalisi
asju selles metallist esemes, siis see ei ole magnetiseeritud.
Seda selle pärast, et magnetite pöörlemine või elektronide
poolt tekitatud magnetism nullivad üksteist ära, sest
see toimub suvaliselt.
Aga kui me ühtlustame elektronide tiirud ja
ühtlustame ka nende pöörded, siis
meil on magnetiliselt laetud ese.
Igal juhul minu aeg on otsa saamas ja ma siiralt loodan, et
antud video andis teile hulganisti uusi teadmisi
magnetitest ning sellest, kuidas nad töötavad.
Järgmises videos näitan ma teile nende efekti.
Esiteks ma seletan, kuidas me mõistame magnetvälja.
Teiseks räägin ma sellest, mis mõju avaldab
magnetväli elektronile.
Või liikuvale laengule.
Näeme järgmises videos.