למדנו קצת על גרביטציה.
למדנו גם קצת על אלקטרוסטטיקה.
הגיע הזמן ללמוד על כוח חדש
ובסיסי ביקום.
הוא בטח מוכר לכם, אולי קצת פחות
מכוח הכובד.
מדובר על מגנטיות.
מה מקור המילה?
אני אמנם לא היסטוריון, אך אני חושב
שבכמה תרבויות מצאו את האבנים, את העצמים
האלה המושכים עצמים אחרים כמוהם, מגנטים.
הם מושכים אפילו עצמים מתכתיים, כגון ברזל.
עצמים המכילים ברזל.
קוראים להם אבני מגנט.
ככה זה, לפחות, במערב.
הסיבה שהם נקראים מגנטים היא
כי הם נמצאו לראשונה ליד מחוז
מגנזיה שביוון.
אני חושב שלאנשים שחיו שם
קראו מגנטים.
אתם יכולים לקרוא ב"וויקויפדיה" ותדעו
על זה יותר ממני.
בואו נתמקד במה זה מגנטיות.
אני חושב שלרובנו יש ידע מעשי
בנידון; אנו כולנו שיחקנו עם מגנטים והתעסקנו
עם מצפנים.
מה זה באמת מגנטיות, זה נושא
מאד עמוק.
אני חושב שלאף אחד אין את ההבנה המתמטית,
המאפשרת לו לראות איך
זה מתקשר לחשמל.
ניתן להוכיח שהכוח האלקטרוסטטי
והכוח המגנטי הם בעצם אותו דבר, כשמסתכלים
עליהם ממערכות ייחוס שונות.
אני יודע שכל זה נשמע מאד
מסובך.
אך, בעולם הניוטוני שלנו, אנו מטפלים בהם
כבכוחות שונים.
מה שאני אומר הוא שאמנם אנחנו מכירים
מגנטים, כפי שאנו מכירים את הגרביטציה, אך
גם הגרביטציה וגם המגנטיות, הם
די מסתוריים.
בואו עכשיו ונתחיל
לעסוק במגנטיות.
כולנו מכירים מגנטים.
אני לא רוצה שיהיה צהוב.
יכולתי לצייר את המסגרת צהובה.
לא, אני גם לא רוצה את זה.
אם זה מגנט, אנו יודעים שלמגנט
יש תמיד שני קטבים.
יש לו קוטב צפוני, וקוטב דרומי.
השמות הם מוסכמה.
כי כשבני האדם גילו לראשונה את אבני המגנט,
או שהם לקחו אבן ומיגנטו בעזרתה מחט,
ותקעו את המחט בפקק שעם,
בתוך דלי עם מים, המחט הזאת הצביעה
לכוון הקוטב הצפוני הארצי.
הם אמרו, או-קיי, נקרא לצד של המחט הפונה
לכוון הקוטב הצפוני הארצי, קוטב צפוני.
וקצה המחט הפונה לכוון הקוטב
הדרומי הארצי,
נקרא קוטב
דרומי של המגנט.
במילים אחרות, אם יש לנו מגנט,
הצד של המגנט שמכוון - אם הוא
יכול להסתובב חופשית, ללא חיכוך -
כלפי הקוטב הצפוני הגיאוגרפי, נקרא
קוטב צפוני.
והצד השני נקרא קוטב דרומי.
אנו קוראים לחלק "העליון"
של כדור הארץ, קוטב צפוני.
זה הקוטב הצפוני הגיאוגרפי,
וזה הקוטב הדרומי הגיאוגרפי.
יש דרך אחרת לזהות את הצפון המגנטי.
זה הכוון שאליו יפנה
מצפן, הנקודה הצפונית
של מצפן.
בעצם, הצפון המגנטי זז קצת, בגלל
כל הזורמים הנעים בתוך כדור הארץ,
ועוד כל מיני אינטרקציות.
זה נושא מאד מורכב.
בכל מקרה, הצפון המגנטי הוא בערך בצפון קנדה.
הצפון המגנטי הוא בערך כאן.
זה יכול להיות הצפון המגנטי.
אני לא יודע איפה בדיוק נמצא הדרום המגנטי.
אך, הוא גם זז במקצת. הוא לא באותו
מקום כמו הדרום הגיאוגרפי.
הציר המגנטי, נמצא בדקלינציה מסוימת, ביחס
לציר שבין הקטבים הגיאוגרפיים.
זה גם נושא די מבלבל.
הצפון המגנטי הוא המיקום הגיאוגרפי,
שאליו הקוטב הצפוני של המגנט מצביע.
אבל, מה יהיה בעצם הקוטב הדרומי, אם מסתכלים על
כדור הארץ כמגנט.
אם כדור הארץ היה מגנט ענק,
הייתם רואים את זה כקוטב הדרומי של המגנט.
והקוטב הגיאוגרפי הדרומי הוא
הקוטב הצפוני של המגנט.
אני יודע שזה קצת מבלבל, אך אתם יכולים
לקרוא על כך ב"וויקיפדיה".
באופן כללי, כשרב האנשים מתייחסים לצפון
המגנטי, או לקוטב הצפוני, הם מדברים
על האזור של הצפון הגיאוגרפי.
והקוטב הדרומי הוא האזור של הדרום הגיאוגרפי.
הסיבה שבגללה אני עורך את ההבחנה הזאת,
היא שכאשר אנו עוסקים במגנטים, כמו בחשמל,
או אלקטרוסטטיקה - נראה הבדל מהותי
בהמשך - קטבים הפוכים מושכים זה את זה.
אם הצד הזה של המגנט שלי נמשך על ידי הקוטב
הצפוני של כדור הארץ, אז הקוטב הצפוני המגנטי
של כדור הארץ חייב להיות הקוטב הדרומי של המגנט ולהיפך.
הקוטב הדרומי של המגנט שלי יימשך
לקוטב הדרומי המגנטי של כדור הארץ.
שהוא בעצם הקוטב הצפוני של המגנט
ששמו כדור הארץ.
בכל אופן, אוציא את כדור הארץ מהדיון שלנו,
כי זה מתחיל לבלבל.
אנו נעסוק במוטות מגנטיים
כי זה יותר ברור.
אמחק את זה.
הנה זה בא.
אמחק את מגנזיה.
מעניין אם היסוד מגנזיום התגלה גם הוא
במגנזיה.
יתכן מאד.
הסתכלתי על חלב מגנזיה,
שהוא חומר משלשל,
והוא לא התגלה במגנזיה, אבל
הוא מכיל מגנזיום.
אני חושב ששורשיו יכולים להיות במגנזיה, אם
המגנזיום התגלה במגנזיה.
מספיק עם מגנזיה.
חזרה למגנטים.
אם זה מגנט. הרשו לי לצייר מגנט אחר.
בעצם, אני אמחק את כל זה.
או-קיי.
אצייר שני מגנטים.
אנו יודעים מההתנסות שלנו כילדים - זה הקוטב
הצפוני, וזה הקוטב הדרומי - שהקוטב
הצפוני יימשך על ידי הקוטב הדרומי
של המגנט השני.
ושאם אסובב את המגנט הזה, הוא
ידחה את הקוטב הצפוני - שני קטבים צפוניים של
מגנטים, דוחים אחד את השני.
בנוסף לזה, כמו שהיה באלקטרוסטטיקה,
מגנט יוצר שדה מסביבו.
הוא יוצר וקטורים כאלה מסביבו, שאם
מציבים משהו שיכול להיות מושפע על ידם,
יהיה איזשהו כוח הפועל עליו.
לפני שאני נכמס לשדה המגנטי, אני רוצה
לציין הבחנה חשובה בין מגנטיות לבין
אלקטרוסטטיקה.
מגטים תמיד באים בצורה של דיפול.
מה פירוש הדבר?
פירוש הדבר שיש לנו שני קטבים (poles)
צפון ודרום.
באלקטרוסטטיקה יש לנו מטענים.
יש מטען חיובי ומטען שלילי.
ישנם שני מטענים.
אך, הם יכולים להתקיים לבד.
יכול להיות לנו פרוטון.
לא חייב להיות אלקטרון
בקירבתו.
יכול להיות לנו פרוטן, היוצר שדה
אלקטרוסטטי חיובי.
וקווי השדה ייצאו ממנו
החוצה,
וזה ידחה מטען חיובי אחר.
לא חייב להיות מטען שלילי שם.
באותה צורה, יכול להיות לנו אלקטרון.
לא חייב להיות פרוטון בקירבתו.
יכולים להיות לנו מומופולים.
אלה נקראים מונופולים, כשיש לנו רק מטען
אחד, כשמדברים על אלקטרוסטטיקה.
אבל, אם מגנטיות, תמיד יש לנו דיפול.
אם הייתי לוקח את מגנט הזה,
וחותך אותו באמצע, באורח פלא
כל אחד מהחצאים של המגנט יהפוך
לשני מגנטים נוספים.
זה יהיה הדרום וזה יהיה הצפון, זה יהיה
הדרום וזה יהיה הצפון.
תיאורטית, יתכן שניתן ליצור מונופול
מגנטי - אני לא מסוגל לעשות זאת -
אף על פי שזה עוד לא
נצפה בטבע.
כל מה שנצפה בטבע הוא דיפול.
אפשר לחתוך את המגנט עוד ועוד
עד שיישאר רק אלקטרון אחד.
מסתבר שהאלקטרון עצמו הוא
דיפול מגנטי.
יש לו עדיין קוטב צפוני,
וקוטב דרומי.
מסתבר שבכל המגנטים, השדה המגנטי
נוצר בעצם על ידי האלקטרונם שבתוכו.
על יד הספין (הסיבוב העצמי) של האלקטרונים.
כשאנו מדברים על הספין של האלקטרון, אנו
מדמיינים כדור קטן טעון, המסתובב סביב צירו.
לאלקטרונים יש מסה,
זה נושא קצת מעורפל,
האם יש להם
מסה
או אנרגיה.
וכו', וכו'.
זה הופך לנושא מטה-פיזי.
איני רוצה להרחיק לכת כל כך.
קשה להבין את זה.
זהו תחום בו
לא תתעסקו בדרך כלל. בכל זאת,
אפילו במוטות המגנטיים שאנו מכירים, השדה
המגנטי שלהם נוצר ע"י הספינים של האלקטרונים
שבתוכם, וע"י השדות המגנטיים הנוצרים
על ידי תנועת האלקטרונים סביב הגרעין.
אני מקווה שאני לא מעמיס עליכם יותר מדי.
ניתן לשאול, איך זה שלפעמים ניתן למגנט מוט
מתכת, ולפעמים אי אפשר.
כשהאלקטרונים מסתובבים באקראי
בתוך מוט מתכת, הוא לא מתמגנט.
כי הספינים המגנטיים של האלקטרונים
מבטלים אחד את השני,
בגלל האקראיות.
אך, אם מסדרים את הספינים של האלקטרונים,
כך שהסיבובים העצמיים יהיו באותו כוון, אז
המוט יתמגנט.
בכל מקרה, עברתי את גבול עשר הדקות.
אני מקווה שהסירטון נתן לכם ידע מעשי
בקשר למהו מגנט.
בסירטון הבא, אראה לכם את ההשפעה של
המגנט. אסביר איך אנחנו תופסים מה זה שדה
מגנטי, ומהי ההשפעה של שדות מגנטיים
על אלקטרון.
לא רק אלקטרון, אלא על כל מטען בתנועה.
להתראות בסירטון הבא.