我們學過一些關於重力的內容
我們學過一點靜電學的知識
所以 現在應該學
一種新的宇宙中的基本力
這一個對我們來說是第二熟悉的
僅次於重力
這就是磁力
這個詞來源於哪裏？
我認爲幾個文明- 我不是歷史學家
發現了這些磁石
這些物體可以吸引一些相似的東西
別的磁鐵
或者甚至可以吸引金屬物體 比如鐵
含鐵的物體
它們被叫做磁石
這是 我猜 這是西方的說法
它們被叫做磁鐵的原因是
它是以一個
希臘Magnesia附近的地方命名的
我認爲實際上 住在這裡的人
被叫做Magnetes
但是不管怎樣 你們可以在維基百科上查一下
學到比我知道的更多的知識
但是不管怎樣 我們關注一下磁力是什麽
我認爲我們大多數
至少知道它是什麽
我們都用過磁鐵 用過指南針
但是我現在要告訴你們
它到底是什麽 很有深度
我認爲這很- 我不認爲有人-
我們可以在數學上理解 然後計算
看一下怎麽與電學有聯係
實際上 我們要給你們展示 靜電力
和磁力實際上是相同的
只是從不同的參考係觀察
我知道所有這些聽起來
非常複雜
但是在經典牛頓世界
我們把這看做兩個不同的力
但是我要說的是
盡管我們習慣於磁力
就像我們習慣重力
就像當我們考慮重力是什麽
它也很神秘 磁力也是
所以根據這種說法 我們至少試著
得到一些可行的知識 可以用來計算磁力
我們對磁鐵都很熟悉
我不想用黃色
我可以讓邊界是黃色的
不 我也不想這樣
所以如果這是磁鐵
我們知道磁鐵總是有兩極
一個是北極 一個是南極
它們是按照慣例標記的
因爲當人們第一次發現磁石
當它們拿著磁石
用磁石磁化一根針
然後把針放到水中的軟木上
針就會指向地球的北極
然後說 針的這一邊
指向地球的北邊
我們把這叫做北極
針的這一端指向南極
不好意思 指針的這一端
指向地球的地理南極
我把這叫做南極
或者另一種方法 如果有一個磁鐵
磁鐵的方向或者磁鐵的一邊
讓它自己-
如果它被允許無摩擦轉動
就會朝向地理北極 我們把這叫做北極
另一頭就是南極
這實際上有點-
顯然我們把地球的上面叫做北極
我們知道 這是北極
這叫做南極
地磁北極有另一個符號
這就是- 我猜 你們可以說
這就是指南針
指南針的北極 指的方向
實際上 地磁北極一直在移動是因爲
地球內部是流動的液體
有很多其他的相互作用
這是一種非常複雜的相互作用
但是地磁北極實際上大概在加拿大北部
所以地磁北極大概在這裡
所以這可能是地磁北極
地磁南極 我不確切知道在哪
但是它可以稍微移動
不在同一個地方
所以它有點偏離
地理北極和地理南極的軸線
這是另一個有點令人迷惑的東西
地磁北極是
磁鐵北極指向的位置
但是如果把地球看做一個磁鐵
這實際上應該是南極
所以如果地球是個大的磁鐵
你們實際上可以把這看做磁鐵的南極
地理南極是磁鐵的北極
你們可以在維基百科上看到更多
我知道這有點令人不解
但是通常 當大多數人說到地磁北極
或北極
它們說的都是地理上的北極地區
南極就是地理上的南極地區
但是我做這個區分的原因是
我們知道 當說到磁鐵 就像電學
或靜電學-
但是我馬上要告訴你們一個關鍵的不同
這就是不同的場磁極互相吸引
所以磁鐵的這一邊
被地磁場的北極吸引
那麽地球的北極- 或地磁北極
實際上就一定是這個磁鐵的南極
反之亦然
磁鐵的南極
被地磁南極吸引
實際上就是地球這個磁鐵的北極
不管怎樣 我要把地球單獨拿出來
因爲這有點令人迷惑
以後我們只關心條形磁鐵
因爲這更加一致
我把這些擦掉
繼續
我把Magnesia擦掉
我也不知道鎂是不是首先
在Magnesia發現的
可能
我實際上查了一下鎂乳
這是一種瀉藥
它不是在Magnesia發現的
但是它含有鎂
所以我猜它的起源應該在Magnesia
如果鎂是在Magnesia發現的
不管怎樣 關於Magnesia就講這麽多
回到磁鐵上
所以如果這是磁鐵 我們畫另外一個磁鐵
實際上 我把這些擦掉
好了
所以我再畫兩個磁鐵
當我們還是孩子 我們從經驗中知道
這是北極 這是南極
北極會
吸引另一個磁鐵的南極
如果我把這個磁鐵翻轉
它實際上就會排斥北極-
兩個磁鐵的北極會相互排斥
所以我們有了這樣的概念
就像我們在靜電學中畫的
這個磁鐵形成了一個場
它形成了周邊的向量
如果在這個場裏放上東西
就會被它影響
會有力作用在上面
所以實際上 在我畫磁場之前
我實際上想要
區分一下磁力和靜電力
磁力經常以磁偶極子的形式出現
磁偶極子是什麽意思？
這就是說 有兩極
一個北極 一個南極
在靜電學中 有兩種電荷
正電荷和負電荷
所以有兩種電荷
但是它們可以獨立存在
可以只有一個質子
不用非要在它邊上有個電子
可以只有一個質子
它就會形成一個正的電場
電場力線就是正電荷形成的
是向外的
所以這裡不一定非要有負電荷
同樣 你們可以只有電子
沒必要一定有質子
所以你們可以有單極子
當你們只有一個電荷
當你們談論靜電學時 就有單極子
但是對於磁鐵 總是有磁偶極子
如果我們看這個磁鐵 這一個
如果把把它切成兩半
不知怎麽 很神奇 這個磁鐵的每一半
都變成了兩個磁鐵
這是南極 這是北極
實際上 理論上 我讀過-
我自己的能力不可能研究這麽深入
可能會有磁單極子
盡管在宇宙中還沒有被發現
所以我們在自然界中能見到的都是磁偶極子
所以你們可以一直切割
繼續下去 直到只剩一個電子
這實際上
即使一個電子也是磁偶極子
這仍然會發生
它仍然有一個北極和一個南極
實際上 這變成了- 所有的磁鐵
磁場實際上是
內部的電子形成的
電子的旋轉 你們知道
當我們說到電子旋轉
我們假設是一個帶電的小球旋轉
但是電子是- 你們知道 很難-
它們確實有質量
但是它們是能量還是質量就有點模糊了
一個能量球怎麽旋轉？
等等等等
所以這就變得形而上學了
所以我不想太深入
坦白的講 我不認爲你們有這種直覺
這幾乎 這是個我們不了解的領域
但是即使你們研究的大的磁鐵
它的磁場也是
裏面的電子旋轉形成的
通過實際的電子繞著質子旋轉
形成磁場
我希望沒有讓你們不解
你們可以說
爲什麽一個金屬棒能被磁化
別的不行？
當所有金屬棒中
所有的電子隨機運動時
它沒有被磁化
因爲磁旋
或者電子旋轉形成的磁場
相互抵消了
因爲這是隨機的
但是如果把電子的旋轉排列一下
如果排列這些旋轉
那麽就會得到一個有磁性的棒
但是不管怎樣 我已經過了10分鍾的限制了
但是希望這能讓你們知道一點
磁鐵的工作原理
在下個影片中 我要告訴你們它會帶來什麽作用
首先 我要解釋怎麽考慮磁場
然後磁場對電子的影響是什麽
或者不是電子 是移動的電荷
下個影片再見