Introduction to Magnetism

Chúng ta đã học được
một chút về trọng lực,

Chúng ta đã học được
một chút về tĩnh điện.

Đã đến lúc tìm hiểu về
một lực cơ bản mới

của vũ trụ.

Và lực này có lẽ quen
thuộc thứ hai đối với chúng ta,

bên cạnh trọng lực.

Và đó là từ tính.

Cụm từ đó bắt nguồn từ đâu?

Tôi nghĩ rằng một số
nền văn minh-- Tôi không phải là

nhà sử học-- đã tìm thấy những viên
đá nam châm, những viên đá này có thể

hút các vật thể khác giống như nó,
những viên đá nam châm khác.

Hoặc thậm chí có thể hút các
vật thể kim loại như sắt.

Các vật thể chứa sắt.

Và chúng được gọi là đá nam châm.

Tôi đoán đó là thuật ngữ
phương Tây dành cho nó.

Và lý do tại sao chúng được
gọi là nam châm là vì

chúng được đặt theo tên những
viên đá nam châm được tìm thấy gần

vùng Magnesia của Hy Lạp.

Và tôi nghĩ rằng
những người đã sống ở đó

được gọi là Magnetes.

Dù sao thì, bạn có thể tra cứu trên
Wikipedia để tìm hiểu thêm về điều đó,

web biết nhiều hơn những gì tôi biết.

Nhưng dù sao, hãy tập trung vào
bản chất của từ tính.

Tôi nghĩ hầu hết chúng ta đều có
ít nhất một hiểu biết cơ bản về nó;

tất cả chúng ta đều đã từng chơi
với nam châm và sử dụng

la bàn.

Nhưng bây giờ tôi sẽ nói với bạn về
bản chất thực sự của nó,

khá là phức tạp.

Và tôi nghĩ nó khá-- Tôi không
nghĩ ai đó có thể-- chúng ta có thể

hiểu nó một cách toán học,
điều khiển nó và xem nó

liên quan đến điện như thế nào.

Trên thực tế, chúng tôi sẽ chỉ
cho bạn rằng lực tĩnh điện và

lực từ thực sự là cùng một thứ, chỉ
được nhìn nhận từ các

góc độ khác nhau.

Tôi biết tất cả những điều đó

nghe có vẻ rất phức tạp.

Nhưng trong thế giới Newton
cổ điển, chúng ta coi chúng

là hai lực riêng biệt.

Ý tôi là mặc dù chúng ta đã
quen với việc sử dụng nam châm

giống như cách chúng ta quen với
lực hấp dẫn, thì lực hấp dẫn cũng khá

bí ẩn khi thực sự suy
nghĩ về bản chất của nó,

từ tính cũng vậy.

Vì vậy, hãy cùng cố gắng có được một số

kiến thức cơ bản về cách
chúng ta có thể đối phó với từ tính.

Tất cả chúng ta đều quen
thuộc với nam châm.

Tôi không muốn nó có màu vàng.

Tôi có thể làm đường viền có màu vàng.

Không, tôi cũng không muốn nó như vậy.

nếu đây là một nam châm,
chúng ta biết rằng một nam châm

luôn luôn có hai cực.

Nó có một cực Bắc và một cực Nam.

Và chúng được đặt tên theo quy ước.

Bởi vì khi lần đầu tiên phát hiện ra
những viên đá nam châm này,

hoặc họ đã lấy một viên đá nam châm
và để làm từ tính cho một cây kim,

và sau đó đặt cây kim đó lên nút chai

trong xô nước, và cây kim đó sẽ chỉ về

phía Bắc của Trái Đất.

Họ nói "Ồ, phía mũi kim hướng về

phía Bắc của Trái Đất, chúng
ta hãy gọi đó là cực Bắc.

Và phía mũi kim hướng về cực Nam

xin lỗi, phía mũi kim hướng về phía Nam

của Trái Đất, chúng ta sẽ gọi

nó là cực Nam".

Hay cách nói khác, nếu chúng
ta có một nam châm, thì

hướng của nam châm hoặc phía
của nam châm đó tự định hướng

nếu nó được phép định hướng tự do

mà không có ma sát-- về phía Bắc,
thì chúng ta gọi đó

là cực Bắc.

Và phía bên kia là cực Nam.

Và điều này thực sự có
hơi-- rõ ràng chúng ta gọi

đỉnh của Trái Đất là cực Bắc.

Bạn biết đấy, đây là cực Bắc.

Và chúng ta gọi đây là cực Nam.

Và có một khái niệm khác về cực Bắc từ.

Và đó là nơi-- tôi đoán bạn
có thể nói như vậy--

nơi mà la bàn, kim chỉ hướng Bắc

của la bàn, sẽ hướng đến.

Thực ra, cực Bắc từ di chuyển
xung quanh vì chúng ta

có các chất lỏng di
chuyển bên trong Trái Đất.

Và một loạt các tương tác khác.

Đó là tương tác rất phức tạp.

Nhưng cực Bắc từ thực ra nằm ở
khoảng gần phía bắc Canada.

Nên cực Bắc từ có thể ở đây.

Đây có thể là cực Bắc từ.

Và tôi không biết chính xác
cực Nam từ nằm ở đâu.

Nhưng nó có thể di chuyển một chút.

Nó không nằm cùng một vị trí.

Nên nó hơi lệch so với trục của cực Bắc.

và cực Nam trên địa lý.

Và đây là một điều hơi khó hiểu khác.

Cực Bắc từ là vị trí địa lý mà

cực Bắc của nam châm sẽ hướng đến.

Nhưng thực ra đó sẽ
là cực Nam, nếu bạn nhìn

Trái Đất như một nam châm.

nếu Trái Đất là một cục nam
châm lớn, bạn thực sự

sẽ coi đó là cực Nam của nam châm.

Và cực Nam ở địa lý là cực Bắc

của nam châm.

Bạn có thể đọc thêm
trên Wikipedia, tôi biết nó

hơi khó hiểu một chút.

Nhưng nhìn chung, khi hầu
hết mọi người đề cập

đến cực Bắc từ hoặc cực Bắc, họ đang nói

về khu vực Bắc địa lý.

Và cực Nam là khu vực Nam địa lý.

Nhưng lý do tại sao tôi phân
biệt điều này là vì chúng ta biết

khi chúng ta xử lý nam
châm, giống như điện hoặc

tĩnh điện-- nhưng rất nhanh
tôi sẽ chỉ ra một điểm

khác biệt chính-- đó
là các cực trái dấu hút nhau.

Nên nếu mặt này của nam châm
của tôi bị hút về cực Bắc của Trái Đất

thì cực Bắc của Trái Đất--
hoặc cực Bắc từ của Trái Đất--

thực ra phải là cực Nam của nam châm đó.

Và ngược lại.

Cực Nam của nam châm sẽ bị hút về

cực Nam từ của Trái Đất.

Thực ra đó là cực Bắc của nam châm

mà chúng ta gọi là Trái Đất.

Dù sao thì, tôi sẽ loại Trái
Đất ra khỏi phương trình

vì nó hơi khó hiểu.

Và chúng ta sẽ chỉ gắn với
các thanh nam châm vì nó

sẽ có xu hướng ổn định hơn một chút.

Thực ra, tôi sẽ xóa điều này.

Được rồi.

Tôi sẽ xóa từ Magnesia

Tôi tự hỏi liệu nguyên tố
magiê có được phát hiện

đầu tiên ở Magnesia không.

Có thể.

Và thực sự tôi đã tra cứu về sữa

của Magnesia, một loại thuốc nhuận tràng.

Và nó không được phát
hiện ở Magnesia, nhưng nó có

chứa magiê.

Nên tôi đoán nguồn gốc của nó có
thể bắt nguồn từ Magnesia nếu magiê

được phát hiện ở Magnesia.

Dù sao thì cũng đã đủ về Magnesia rồi.

Quay lại với nam châm.

Nếu đây là một nam châm, thì hãy
để tôi vẽ thêm một nam châm khác.

Thực ra, tôi thấy nên xóa hết tất cả.

Được rồi.

Tôi sẽ vẽ thêm hai nam châm nữa.

Chúng ta biết từ thí nghiệm
khi chúng ta còn nhỏ, đây là

cực Bắc, đây là cực Nam.

Rằng cực Bắc sẽ bị hút bởi cực Nam

của một nam châm khác.

Và nếu tôi lật nam châm này lại, nó sẽ

đẩy lùi cực Bắc-- hai nam châm
cùng cực Bắc đối diện nhau

sẽ đẩy nhau,

Vì thế nên chúng ta có khái
niệm này, giống như

tĩnh điện, rằng một nam châm
sẽ tạo ra một từ trường.

Nó tạo ra các vectơ xung
quanh nó, rằng nếu bạn đặt

thứ gì đó mà trong từ trường
đó có thể bị ảnh hưởng bởi nó,

thì sẽ có một lực ròng tác động lên nó.

Nên thực ra, trước khi đi vào
từ trường, tôi thực sự

muốn có một điểm mấu
chốt để phân biệt giữa từ tính

và tĩnh điện.

Từ tính luôn tồn tại dưới dạng lưỡng cực.

Vậy, lưỡng cực nghĩa là gì?

Nó có nghĩa là khi chúng ta có hai cực.

Một Bắc và một Nam.

Trong tĩnh điện, bạn có hai điện tích.

Một điện tích dương và một điện tích âm.

Nên, bạn có hai điện tích.

Nhưng chúng có thể tự đứng riêng lẻ.

Bạn chỉ có thể có một hạt proton.

Bạn không cần phải có
một hạt electron ở đó

ngay cạnh nó.

Bạn chỉ có thể có một hạt
proton và nó sẽ tạo ra

một từ trường tĩnh điện dương.

Và các đường sức từ của chúng ta
là những gì một điện tích dương

sẽ làm.

Và nó sẽ bị đẩy ra.

Nên bạn không cần phải luôn
có một điện tích âm ở đó.

Tương tự, bạn chỉ có thể có một electron.

Và bạn không cần phải có một proton ở đó.

Nên bạn có thể có các đơn cực.

Chúng được gọi là đơn cực, khi
bạn chỉ có một điện tích

khi nói về tĩnh điện.

Nhưng với từ tính, bạn luôn
luôn có một lưỡng cực.

Nếu tôi lấy nam châm này,
lấy cái này ở đây, và nếu tôi

cắt nó thành hai nửa, bằng
một cách thần kỳ nào đó,

mỗi nửa của nam châm đó sẽ

biến thành hai nam châm khác.

Đây sẽ là cực Nam, đây sẽ là cực Bắc,

đây sẽ là cực Nam, đây sẽ là cực Bắc.

Và thực sự, theo lý thuyết, tôi đã
đọc-- khả năng của bản thân tôi

không tốt đến vậy-- nó
có thể tồn tại một thứ gọi là

đơn cực từ, mặc dù nó chưa được

quan sát trong tự nhiên.

Nên tất cả những gì chúng ta thấy
trong tự nhiên đều là lưỡng cực.

Vì vậy, bạn có thể cứ
cắt nó ra, cho đến khi

chỉ còn lại một electron.

Thực ra một electron vẫn là

một lưỡng cực từ.

Nó vẫn tạo ra từ trường, nó
vẫn có cực Bắc và

cực Nam.

Thực ra tất cả các nam
châm, từ trường thực sự

được tạo ra bởi các
electron bên trong nó.

Bởi sự quay của các electron và--
bạn biết đó, khi mà chúng ta nói

về sự quay của electron,
chúng ta tưởng tượng ra

một quả bóng điện tích nhỏ đang quay.

Nhưng electron là-- bạn
biết đấy, thật khó để--

chúng thực sự có khối lượng.

Nhưng việc chúng là năng lượng hay

khối lượng thì rất khó để xác định

Và làm thế nào một quả
bóng năng lượng lại quay?

Vân vân và vân vân.

Nó trở nên gần như siêu hình.

Nên tôi không muốn đi sâu vào vấn đề này.

Thẳng thắn mà nói, tôi không nghĩ bạn
thực sự có thể trực quan hóa được.

Nó gần như-- là một lĩnh vực mà chúng ta

thường không chú ý tới.

Nhưng ngay cả với những nam
châm lớn mà bạn đang xử lý, từ trường

được tạo ra bởi các
electron quay bên trong nó

và bởi các từ trường thực tế
được tạo ra bởi chuyển động

của electron xung quanh proton.

Chà, tôi hy vọng tôi không
làm bạn choáng ngợp.

Và bạn có thể nói, tại sao đôi
khi một thanh kim loại

có thể bị nhiễm từ và đôi khi thì không?

Khi tất cả các electron đều hoạt động ngẫu nhiên

khác nhau trong một thanh
kim loại, thì nó không bị nhiễm từ.

Bởi vì các vòng xoay từ tính, hoặc
từ tính được tạo ra bởi

các electron đều đang
triệt tiêu lẫn nhau,

vì nó là ngẫu nhiên.

Nhưng nếu bạn sắp xếp các
vòng xoay của electron và nếu bạn

sắp xếp các chuyển động quay
của chúng, thì bạn sẽ có một

thanh tích điện từ.

Dù sao thì, tôi đã vượt quá mốc 10
phút, nhưng hy vọng điều đó

cung cấp cho bạn một
chút kiến thức cơ bản

về nam châm là gì.

Trong video tiếp theo, tôi sẽ chỉ
cho bạn hiệu ứng của nó là gì.

Thứ nhất, tôi sẽ giải thích cách
chúng ta suy nghĩ về từ trường.

Và sau đó, tác động của từ trường

lên electron là gì.

Hoặc không phải electron, mà là
trên một điện tích chuyển động.

Hẹn gặp lại bạn trong video tiếp theo.