Introduction to Magnetism

Vi har lärt oss lite grann om gravitaion

Vi har lärt oss lite grann om elektrostatisk

Så det är dags att lära sig om en ny fundamental

kraft i vårt universum

Och den här är antagligen den näst mest kända för oss

efter gravitation

Det är Magnetism

Var härstammar ordet ifrån?

Jag tror flera olika civilisationer-- Jag är ingen

historiker-- upptäckte dessa naturliga magneter, och objekten som

attraherade andra liknande objekt, andra magneter.

Eller till och med andra metaller, till exempel järn

Järnobjekt

Och de kallas Naturliga Magneter

Det tror jag är den västerliga termen för det.

Orsaken till att objekten kallas magneter är därför att

de är namngivna efter naturliga magneter som hittades nära den grekiska provinsen

Magnesia

Och jag tror att de som bodde där

kallades Magneter

Man kan läsa mer om det på Wikipedia

Där står mer än vad jag vet om ämnet

Låt oss nu fokusera på vad magnetism är.

Jag tror att de flesta av oss har en praktisk erfarenhet av

vad det är; Vi har ju alla lekt med magneter och vi har

använt en kompass

Men jag ska nämna att, vad magnetism verkligen är

är en djup kunskap.

Och jag tror att

matematiskt kan förstå och bearbeta den och se

hur det relaterar till elektricitet.

Vi kommer faktiskt visa dig att den elektrostatiska kraften och

den magnetiska kraften faktiskt är samma sak, bara att de ses

från olika synvinklar.

Jag vet att det låter väldigt

komplicerat.

Men i våran klassiska Newtoniska värld behandlar vi dem som

två skillda krafter.

Men vad jag försöker säga är att, trots att vi är ganska vana vid

magneter på samma sätt som med gravitation: Precis som att gravitation

är ganska mystiskt när man tänker efter

är också magnetism.

Så med det sagt, låt oss åt minstånde försöka få en känsla

över hur magnetism fungerar.

Vi är alla bekanta med magneter.

Jag ville inte att figuren skulle vara gul.

Jag kan göra kanten gul.

Nej, jag gillade inte det heller.

Så om det här är en magnet, så vet vi att den

alltid har två poler.

Den har en nordpol och en sydpol.

Och dessa namn tillkom endast av en tillfällighet.

Därför att när människan först upptäckte dessa naturliga magneter,

eller när den magnetiserade stickor med

magneter, och de lade stickan i en vattenbehållare

och de märkte att stickan pekade mot

jordens nordpol.

De tänkte då att den sidan hos stickan som pekar mot

jordens nordpol får kallas nordpol

och den sidan som pekar mot jordens sydpol får kallas stickans sydpol

I andra ord, antag att vi har en magnet.

Magnetens riktning, eller magnetens sida

- Antaget att magneten får röra sig fritt -

som pekar mot jordens geografiska nord, är vad vi kallar

nordpol (magnetens).

Och den andra sidan kallar vi sydpol.

Och detta är faktiskt lite -- vi kallar

jordens nord för nordpolen.

Detta är nordpolen.

Och vi kallar detta för nordpol.

Och det finns ett annat begrepp för magnetisk nord.

Och det är när

en kompass

kommer att peka mot.

Och faktiskt, magnetiska nord flyttar omkring eftersom vi har

mycket rörlig vätska inne i jorden.

Och ett gäng andra interaktioner.

Det är en mycket komplex samverkan.

Men magnetiska Nord är faktiskt ungefär i norra Kanada.

Så magnetiska nord är ungefär här.

Så kan det vara magnetiska nord.

Och magnetiska syd, jag vet inte exakt var det är.

Men det kan kan flytta runt lite grann.

Det är inte på samma plats hela tiden.

Så det är lite på sidan av jordaxelns geografiska nord

och syd.

Och detta är en annan sak som är något förvirrande.

Magnetiska Nord är den geografiska platsen där

Nordpolen av en magnet kommer att peka på.

Men det skulle faktiskt vara sydpolen, om du ser

Jorden som en magnet.

Så om jorden var en stor magnet, skulle du faktiskt

se det som en sydpolen i en magnet.

Och den geografiska sydpolen är

Nordpolen i en magnet.

Du kan läsa mer om det på Wikipedia, jag vet att det är en

lite förvirrande.

Men i allmänhet när de flesta hänvisar till magnetiska

Nord eller nordpolen, de pratar om de

geografiska norra område.

Och sydpolen är det geografiska området det södra.

Men anledningen till varför jag inte göra denna åtskillnad är att vi vet

När vi tar itu med magneter, precis som elektricitet, eller

Elektrostatik-- men jag ska visa en väsentlig skillnad mycket

kort--är att motsatta polerna attraherar.

Så om denna sida av min magnet är lockade till Earth's nord

Pole sedan jordens nordpol-- eller jordens magnetiska nord--

faktiskt måste vara sydpolen för att magnet.

Och vice versa.

Sydpolen för min magnet här kommer att bli lockade

Jordens magnetiska söder.

Vilket är egentligen nordpolen i den

magnet vi kallar jorden.

Hur som helst, I take jorden av ekvationen eftersom det blir en

Little bit förvirrande.

Och vi ska bara hålla oss till stickor eftersom det brukar vara

lite mer konsekvent.

Låt mig ta bort detta.

Sådär

Jag ska radera mitt Magnesia.

Jag undrar om magnesium också först upptäcktes

i Magnesia.

Förmodligen.

Och jag kollade faktiskt upp mjölk från

Magnesia, som är en laxermedel.

Den upptäcktes inte Magnesia, men det har

magnesium i sig.

Så jag antar att kan det kan härstamma från Magnesia om magnesium

upptäcktes i Magnesia.

Hur som helst, tillräckligt om Magnesia.

Tillbaka till magneter.

Så om detta är en magnet, och låt mig göra en annan magnet.

Jag ska nog ta bort allt detta.

Sådär.

Så låt mig göra två mer magneter.

Vi vet från experiment när vi var barn, -- detta är

nordpolen, detta är sydpolen --

att nordpolen kommer att dras till sydpolen

hos en annan magnet.

Och att om jag skulle vända denna magneten, skulle den

faktiskt repellera nord--två norr motstående magneter skulle

stöta bort varandra.

Och så har vi detta begrepp, precis som vi hade i

Elektrostatik, att en magnet genererar ett fält.

Det genererar vektorer runt sig, så att om du lade

ett objekt i detta område som kan påverkas av fältet, kommer det

finnas krafter som påverkar objektet.

Så, innan jag går in magnetfält, så vill jag

påpeka en enorm skillnad mellan magnetism

och Elektrostatik.

Magnetism alltid kommer i form av en dipol.

Vad betyder en dipol?

Det innebär att vi har två poler.

En nord och en syd.

I Elektrostatik har du två laddningar.

Du har en positiv laddning och en negativ laddning.

Så du har två laddningar.

Men de kan finnas för sig själva.

Du kan bara ha en proton.

Du behöver inte alltid ha en elektron

ifall du har en proton.

Du kan bara ha en proton och det skulle skapa ett positivt

elektriskt fält.

Och våra fältlinjer är vad en positiv laddning

skulle orsaka.

Och det skulle bortstött.

Så du behöver inte alltid ha en negativ laddning där.

På samma sätt kan du ha bara en elektron.

Och du behöver inte ha en proton där.

Så du kan ha monopoles.

Detta kallas monopoles, när du kan ha endast en laddning.

Detta är vad som gäller för elektrostatik.

Men med magnetism har du alltid dipol.

Om jag tog den här magneten

och skar den i två delar, så skulle på något sätt

dessa två halvor i sin tur

bli två nya magneter.

där detta är sydpol, och detta nordpol.

Och jag har faktiskt läst att - Mina förmågor når inte så här långt -

att en magnetisk monopol faktiskt skulle kunna

existera, teoretiskt sett, men detta har inte än

hittats naturligt.

Allt vi har sett i naturen har alltså varit en dipol.

Så man skulle kunna fortsätta skära upp, ända tills

det bara är en elektron kvar.

Och det visar sig faktiskt att även om det endast är en elektron kvar

så fungerar den som en magnetisk dipol.

Den generar fortfarande ett magnetiskt fält, den har en magnetisk nordpol

och sydpol

Och det visar sig att hos alla magneter, är det magnetiska fältet

faktiskt genererat av elektronerna i magneten.

Genom spinn av elektroner och att-- när när man talar

om elektronspinn föreställer man sig en liten

boll med laddningsrotation

Men har elektroner verkligen

massa?

Det är lite luddigt om de

är energi eller massa.

Och hur snurrar den här energibollen?

Etc...

Så det blir nästan metafysik.

Så jag vill inte gå för långt i detta.

Och ärligt talat, jag tror inte att du verkligen kan få en intuition.

Det är ett område som vi inte

vanligtvis arbetar i.

Men även när det gäller dessa stora magneter som man hanterar

så är det magnetiska fältet genererat av elektron rotationer

och av magnetfält som skapas av den

elektronrörelse runt protonerna.

Jag hoppas att jag inte överväldigar dig.

Och du undrar säkert hur det kommer sig att metaller ibland

är magnetiska och ibland inte?

Jo, när alla elektronerna gör slumpmässiga

olika saker i en metall, så är den inte magnetisk.

Eftersom de magnetiska rotationerna eller magnetismen som skapas med

elektroner, alltid avbryter varandra

eftersom allt är slumpmässigt.

Men om du justerar rörelsen hos elektronerna, och om du

rätar ut deras rotationer, då får du ett magnetiskt

föremål.

Nu är jag förbi 10-minuters gränsen, men jag hoppas att

detta har gett dig en förståelse för

vad en magnet är.

Och i nästa video, jag skall visa vad effekten är.

Jag kommer förklara hur ett magnetiskt fält fungerar

och sedan effekten av ett

magnetiskt fält på en elektron.

Egentligen på en godtycklig laddning.

Vi ses i nästa video.