Introduction to Magnetism

Nauczyliśmy się trochę o grawitacji.

Nauczyliśmy się trochę o elektrostatyce.

Więc, czas nauczyć się o nowych podstawowych

siłach wszechświata.

A te jest prawdopodobnie drugim najbardziej nam znanym

obok grawitacji.

I to jest magnetyzm.

Skąd pochodzi to słowo?

Myślę, że kilka cywilizacji- - Nie jestem

historykiem- -znalazło te magnetyty, te obiekty które

przyciągają inne obiekty takie jak te, inne magnesy.

Lub może nawet przyciągnąć metalowe obiekty jak żelazo.

Żelazne obiekty.

I nazywa je się magnetytami.

To, jak sądzę, zachodnie określenie dla tego.

I powodem nazywania je magnesami jest to,

wcześniej nazywane były magnetytami , które znaleziono niedaleko Greckiej

prowincji Magnezja.

I rzeczywiście uważam, że ludzie tam mieszkający

nazywali je magnesami.

Ale tak czy inaczej, możesz nauczyć się o tym więcej

z Wikipedii.

W każdym razie skupmy się na tym czym jest magnetyzm.

I uważam, że większość z nas posiada co najmniej praktyczną wiedzę

co to jest; wszyscy bawiliśmy się magnesami i posługiwaliśmy się

kompasami.

Ale powiem wam teraz, co to naprawdę jest, jest

dość trudne.

I myślę, że jest to dość - -nie sądzę, ktoś- -

możemy matematycznie zrozumieć, manipulować tym i zobaczyć

jak to odnosi się do energii elektrycznej.

Obecnie pokażemy wam, że siły elektrostatyczne i

magnetyczne oznaczają to samo, tylko oglądane

z różnych układów odniesienia.

Wiem, że to wszystko brzmi bardzo

skomplikowanie.

Ale w naszym klasycznym Newtonowskim świecie traktujemy je jako dwie

różne siły.

Ale to co mówię, choć jesteśmy przyzwyczajeni do

magnesów tak jak do grawitacji, tak jak grawitacja

jest to także dość tajemnicze, kiedy myślisz co to

jest, więc to magnetyzm.

Więc jak powiedziałem, przynajmniej spróbujmy zdobyć trochę praktycznej

wiedzy jak poradzić sobie z magnetyzmem.

Tak dobrze nam znanym z magnesu.

Nie chcę być żółty.

Mogę stworzyć granicę żółtego.

Nie, nie chcę być jak ten.

Więc jeśli to jest magnes, wiemy że magnes

ma zawsze dwa bieguny.

Ma biegun północny i biegun południowy.

I te właśnie zostały opisane w oparciu o (ogólnie przyjętą) konwencję.

Ponieważ kiedy ludzie odkryli te magnetyty,

albo gdy wzięli magnetyt i namagnetyzowali nim igłę,

a później położyli tę igłę na korku

pływającym w wiadrze wody i ta igła wskazywała

kierunek północny.

Powiedzieli: cóż, koniec igły skierowany w stronę

północną Ziemi nazwijmy biegunem północnym.

A koniec skierowany w stronę bieguna południowego

- - przepraszam, koniec igły skierowany w stronę

południa, nazwiemy

biegunem południowym.

Albo tłumacząc to w inny sposób, gdy mamy magnes,

kierunek magnesu ,albo jego koniec który

sam się ukierunkowuje- - jeśli może robić to swobodnie

bez pocierania—w kierunku naszej geograficznej północy, wówczas nazywany

jest biegunem północnym.

Zaś drugi koniec to biegun południowy.

A teraz pewna drobnostka- -oczywiście biegunem północnym nazywamy

górną część globu ziemskiego.

Widzisz, to jest biegun północny.

A to nazywamy biegunem południowym.

Istnieje także inne pojęcie magnetycznej północy.

I tutaj właśnie- -można chyba tak powiedzieć- -

kompas wskaże kierunek północny

( skieruje się północny koniec igły kompasu).

Właściwie magnetyczna północ kręci się wkoło z powodu

płynnych substancji znajdujących się wewnątrz Ziemi.

I z powodu grupy innych oddziaływań.

To bardzo złożone oddziaływanie.

Ale magnetyczna północ znajduje się mniej więcej na obszarze północnej Kanady.

Zatem magnetyczna północ może znajdować się tutaj.

A zatem to może być magnetyczna północ.

Co do magnetycznego południa, nie wiem gdzie ono się dokładnie znajduje.

Ale może się jakby troszkę przemieszczać.

Nie znajduje się w stałym miejscu.

Więc znajduje się troszkę poza obszarem osi łączącej

biegun północny z południowym.

I to jest kolejne, troszkę niejasne pojęcie ( I to jest kolejna, nie do końca jasna, sprawa).

Magnetyczna północ to położenie geograficzne, na które

będzie wskazywał biegun północny magnesu.

Ale to byłby tak naprawdę biegun południowy gdyby spoglądać

na Ziemię jak na magnes.

Więc gdyby Ziemia była dużym magnesem, w rzeczywistości

spoglądałbyś na południowy biegun magnesu.

A geograficzny biegun południowy jest

północnym biegunem magnesu.

Można poczytać o tym więcej na Wikipedii, wiem, że

to troszkę niejasne

Ale ogólnie rzecz biorąc, kiedy większość ludzi mówi o magnetycznej

pólnocy, albo biegunie północnym, mają oni na myśli

geograficzny obszar północy.

A biegun południowy jest geograficznym obszarem południowym

Ustanowiłem(łam) takie rozróżnienie ponieważ jesteśmy świadomi

kiedy mamy do czynienia z magnesami, tak jak ma to miejsce w przypadku elektryczności, czy też

elektrostatyki- -ale zademonstruję bardzo

krótko kluczową różnicę—która polega na tym, że przeciwnie bieguny przyciągają się.

Czyli jeśli ta strona mojego magnesu jest przyciągana przez

biegun północny Ziemi, zatem biegun północny Ziemi- -lub magnetyczna północ Ziemii,

w rzeczywistości musi być biegunem południowym magnesu.

Podobnie w drugą stronę.

Biegun południowy mojego magnesu będzie przyciągany

przez magnetyczne południe Ziemi.

Które jest w rzeczywistości biegunem północnym

magnesu który zwiemy Ziemią.

W każdym razie, umieszczę Ziemię poza tym równaniem, bo robi się ono

troszkę niezrozumiałe.

I będziemy się trzymać stałych punktów, bo to powinno być

bardziej spójne.

Pozwólcie, że to wymażę.

O właśnie.

Wymażę moją Magnezję.

Ciekawe czy magnez jako pierwiastek też został odkryty

w Magnezji.

Prawdopodobnie.

Tak naprawdęto sprawdziłem mleko z

Magnezji, które jest środkiem przeczyszczającym.

I okazało się, że nie został odkryty w magnezji, ale

stanowi jej składnik.

Zatem uważąm, że może wywodzić się z magnezji skoro magnez został

odkryty w Magnezji.

Zresztą dosyć o Magnezji.

Wracamy do magnesów.

Zatem jeśli to jest magnes, pozwólcie, że narysuję jeszcze jeden.

Właściwie to pozwólcie, że to wszystko wymażę

W porządku.

Pozwólcie mi narysować jeszcze dwa magnesy.

Dzięki eksperymentom z czasów dzieciństwa wiemy, że to jest

biegun północny, a to południowy.

Że biegun północny będzie przyciągany przez biegun południowy

innego magnesu.

I że gdybym lekkim szturchnięciem wprawił ten magnes w ruch obrotowy, odchyliłby się

w kierunku północnym- -dwa magnesy skierowane w kierunku północnym

odpychałyby się wzajemnie.

I dlatego istnieje pogląd, tak jak w dziedzinie elektrostatyki,

że magnes wytwarza pole.

Wytwarza wokół niego wektory, tak, że jeśli w obrębie pola zostanie umieszczony

przedmiot na który to pole może oddziaływać,

wytworzy się pole sieciowe.

Zatem właściwie zanim przejdę do kwestii pole magnetyczne, chcę

dokonać zasadniczego rozróżnienia pomiędzy magnetyzmem

a elektrostatyką.

Magnetyzm zawsze występuje w postaci dwubiegunowej.

Co oznacza dwubiegunowy?

To oznacza, że mamy dwa bieguny.

Północny i południowy.

W elektrostatyce macie dwa ładunki.

Macie ładunek dodatni i ujemny.

Więc macie dwa ładunki.

Ale one mogą być samodzielne.

Możecie mieć tylko proton.

Nie powinniście mieć elektronu

obok niego.

Możecie mieć tylko proton i on tworzy dodatnie

pole elektrostatyczne.

I nasze linie pola są jak dadatni

ładunek.

I powinny być odpychane.

Więc nie zawsze powinniście mieć tutaj ujemny ładunek.

Podobnie możecie mieć tylko elektron.

I nie powinniście mieć tutaj protonu.

Więc możecie mieć jednobiegunowość.

Te nazywamy jednobiegunowymi, kiedy macie jeden

ładunek gdy mówmy o elektrostatyce.

Ale w magnetyzmie macie zawsze dwugiegunowość.

Gdybym miał wziąć ten magnes, ten tu, i gdybym

go przeciął w połowie, jakoś cudownie każda

z tych połówek zamieni się

w dwa magnesy.

Jeśli to będzie południowy, ten będzie północny,

ten będzie południowy, ten będzie pólnocny.

I rzeczywiście, teoretycznie, czytałem- -moje umiejętności

nie idą tak daleko—może istnieć coś takiego jak

jednobieguny magnetyczne, choć to nie było

jeszcze obserwowane w przyrodzie.

Więc wszystkie obserwowane w przyrodzie były dwubiegunami.

Możecie zachować cięcia w górę, wszystkie w dół

jeśli pozostawicie jeden elektron.

I faktycznie okazuje się, ze nawet jeden elektron jest nadal

dwubiegunem magnetycznym.

To wciąż generuje, to nadal ma biegun północny i

bigun południowy.

I rzeczywiście okazuje się, wszystkie magnesy, pola magnetyczne są

generowane przez elektrony w ich obrębie.

Przez wirowanie elektronów I to---wiecie, kiedy mówimy

o wirowaniu wyobrażamy sobie jakąś małą

piłkę obracającego się ładunku.

Ale elektrony są- -wiecie, to jest trudne- -

one mają masę.

Ale to zaczyna być niejasne czy są

energią lub masą.

A następnie jak wiruje piłka energii?

I tak dalej, I tak dalej.

To robi się prawie metafizyczne.

Więc nie chcę iść w to za daleko.

Szczerze mówiąc, nie sądzę abyście pojęli to intuicyjnie.

To jest prawie—to jest dziedzina, którą

zwykle się nie zajmujemy.

Nawet jednak duże magnesy z którymi macie do czynienia, magnetyczne

pola są wytwarzane przez obracający się w nich elektron

i przez rzeczywiste pole magnetyczne generowane przez

ruch elektronu wokół protonu.

Cóż, mam nadzieję że was nie przytłaczam.

Możecie powiedzieć, dobrze, to dlaczego czasami metalowy pręt może

być namagnesowany, a czasami nie będzie?

Cóż, kiedy wszystkie elektrony robią losowo

różne rzeczy w metalowym pręcie, to nie jest on namagnesowany.

Ponieważ moment magnetyczny, lub magnetyzm tworzą

elektrony wzajemnie znoszące się,

ponieważ jest to przypadkowe.

Ale jeśli przyłączycie wirowania elektronów i jeśli

przyłączycie ich rotacje, wtedy otrzymacie magnetyczną

zaporę ładunków.

W każdym razie jestem po wyznaczonych dziesięciu minutach, ale pełen nadziei

że dałem wam trochę praktycznej wiedzy na temat tego

czym jest magnes.

W następnym nagraniu pokażę jaki jest efekt.

Dobrze, po pierwsze, wyjaśnię jak myślimy o polu magnetycznym.

A później jakie jest oddziaływanie pola

magnetycznego na elektron.

Lub nie na elektron, na przemieszczający się ładunek.

Do zobaczenia w następnym nagraniu.