Introduction to Magnetism
-
0:00 - 0:03我们学过一些关于重力的内容
-
0:03 - 0:05我们学过一点静电学的知识
-
0:05 - 0:07所以 现在应该学
-
0:07 - 0:11一种新的宇宙中的基本力
-
0:11 - 0:13这一个对我们来说是第二熟悉的
-
0:13 - 0:14仅次于重力
-
0:14 - 0:17这就是磁力
-
0:17 - 0:18这个词来源于哪里？
-
0:18 - 0:24我认为几个文明- 我不是历史学家
-
0:24 - 0:29发现了这些磁石
-
0:29 - 0:33这些物体可以吸引一些相似的东西
-
0:33 - 0:34别的磁体
-
0:34 - 0:38或者甚至可以吸引金属物体 比如铁
-
0:38 - 0:39含铁的物体
-
0:39 - 0:41它们被叫做磁石
-
0:41 - 0:43这是 我猜 这是西方的说法
-
0:43 - 0:46它们被叫做磁体的原因是
-
0:46 - 0:48它是以一个
-
0:48 - 0:54希腊Magnesia附近的地方命名的
-
0:54 - 0:58我认为实际上 住在这里的人
-
0:58 - 1:00被叫做Magnetes
-
1:00 - 1:03但是不管怎样 你们可以在维基百科上查一下
-
1:03 - 1:05学到比我知道的更多的知识
-
1:05 - 1:08但是不管怎样 我们关注一下磁力是什么
-
1:08 - 1:10我认为我们大多数
-
1:10 - 1:13至少知道它是什么
-
1:13 - 1:16我们都用过磁体 用过指南针
-
1:16 - 1:19但是我现在要告诉你们
-
1:19 - 1:22它到底是什么 很有深度
-
1:22 - 1:25我认为这很- 我不认为有人-
-
1:25 - 1:29我们可以在数学上理解 然后计算
-
1:29 - 1:32看一下怎么与电学有联系
-
1:32 - 1:34实际上 我们要给你们展示 静电力
-
1:34 - 1:37和磁力实际上是相同的
-
1:37 - 1:39只是从不同的参考系观察
-
1:39 - 1:40我知道所有这些听起来
-
1:40 - 1:42非常复杂
-
1:42 - 1:45但是在经典牛顿世界
-
1:45 - 1:46我们把这看做两个不同的力
-
1:46 - 1:47但是我要说的是
-
1:47 - 1:50尽管我们习惯于磁力
-
1:50 - 1:51就像我们习惯重力
-
1:51 - 1:54就像当我们考虑重力是什么
-
1:54 - 1:56它也很神秘 磁力也是
-
1:56 - 1:58所以根据这种说法 我们至少试着
-
1:58 - 2:02得到一些可行的知识 可以用来计算磁力
-
2:02 - 2:07我们对磁体都很熟悉
-
2:07 - 2:10我不想用黄色
-
2:10 - 2:12我可以让边界是黄色的
-
2:12 - 2:16不 我也不想这样
-
2:16 - 2:19所以如果这是磁体
-
2:19 - 2:24我们知道磁体总是有两极
-
2:24 - 2:28一个是北极 一个是南极
-
2:28 - 2:31它们是按照惯例标记的
-
2:31 - 2:34因为当人们第一次发现磁石
-
2:34 - 2:35当它们拿着磁石
-
2:35 - 2:38用磁石磁化一根针
-
2:38 - 2:41然后把针放到水中的软木上
-
2:41 - 2:46针就会指向地球的北极
-
2:46 - 2:48然后说 针的这一边
-
2:48 - 2:50指向地球的北边
-
2:50 - 2:51我们把这叫做北极
-
2:51 - 2:54针的这一端指向南极
-
2:54 - 2:56不好意思 指针的这一端
-
2:56 - 2:59指向地球的地理南极
-
2:59 - 3:00我把这叫做南极
-
3:00 - 3:03或者另一种方法 如果有一个磁体
-
3:03 - 3:06磁体的方向或者磁体的一边
-
3:06 - 3:07让它自己-
-
3:07 - 3:09如果它被允许无摩擦转动
-
3:09 - 3:12就会朝向地理北极 我们把这叫做北极
-
3:12 - 3:14另一头就是南极
-
3:14 - 3:18这实际上有点-
-
3:18 - 3:26显然我们把地球的上面叫做北极
-
3:26 - 3:30我们知道 这是北极
-
3:30 - 3:34这叫做南极
-
3:34 - 3:39地磁北极有另一个符号
-
3:39 - 3:42这就是- 我猜 你们可以说
-
3:42 - 3:46这就是指南针
-
3:46 - 3:49指南针的北极 指的方向
-
3:49 - 3:51实际上 地磁北极一直在移动是因为
-
3:51 - 3:54地球内部是流动的液体
-
3:54 - 3:55有很多其他的相互作用
-
3:55 - 3:57这是一种非常复杂的相互作用
-
3:57 - 4:01但是地磁北极实际上大概在加拿大北部
-
4:01 - 4:04所以地磁北极大概在这里
-
4:04 - 4:06所以这可能是地磁北极
-
4:06 - 4:08地磁南极 我不确切知道在哪
-
4:08 - 4:09但是它可以稍微移动
-
4:09 - 4:10不在同一个地方
-
4:10 - 4:13所以它有点偏离
-
4:13 - 4:16地理北极和地理南极的轴线
-
4:16 - 4:19这是另一个有点令人迷惑的东西
-
4:19 - 4:22地磁北极是
-
4:22 - 4:27磁体北极指向的位置
-
4:27 - 4:30但是如果把地球看做一个磁体
-
4:30 - 4:35这实际上应该是南极
-
4:35 - 4:38所以如果地球是个大的磁体
-
4:38 - 4:41你们实际上可以把这看做磁体的南极
-
4:41 - 4:45地理南极是磁体的北极
-
4:45 - 4:46你们可以在维基百科上看到更多
-
4:46 - 4:47我知道这有点令人不解
-
4:47 - 4:50但是通常 当大多数人说到地磁北极
-
4:50 - 4:51或北极
-
4:51 - 4:54它们说的都是地理上的北极地区
-
4:54 - 4:57南极就是地理上的南极地区
-
4:57 - 5:00但是我做这个区分的原因是
-
5:00 - 5:03我们知道 当说到磁体 就像电学
-
5:03 - 5:04或静电学-
-
5:04 - 5:08但是我马上要告诉你们一个关键的不同
-
5:08 - 5:10这就是不同的磁极互相吸引
-
5:10 - 5:13所以磁体的这一边
-
5:13 - 5:15被地磁场的北极吸引
-
5:15 - 5:20那么地球的北极- 或地磁北极
-
5:20 - 5:22实际上就一定是这个磁体的南极
-
5:22 - 5:24反之亦然
-
5:24 - 5:26磁体的南极
-
5:26 - 5:28被地磁南极吸引
-
5:28 - 5:32实际上就是地球这个磁体的北极
-
5:32 - 5:33不管怎样 我要把地球单独拿出来
-
5:33 - 5:35因为这有点令人迷惑
-
5:35 - 5:36以后我们只关心条形磁体
-
5:36 - 5:40因为这更加一致
-
5:40 - 5:44我把这些擦掉
-
5:44 - 5:45继续
-
5:45 - 5:47我把Magnesia擦掉
-
5:47 - 5:52我也不知道镁是不是首先
-
5:52 - 5:54在Magnesia发现的
-
5:54 - 5:55可能
-
5:55 - 5:58我实际上查了一下镁乳
-
5:58 - 5:59这是一种泻药
-
5:59 - 6:02它不是在Magnesia发现的
-
6:02 - 6:05但是它含有镁
-
6:05 - 6:07所以我猜它的起源应该在Magnesia
-
6:07 - 6:10如果镁是在Magnesia发现的
-
6:10 - 6:11不管怎样 关于Magnesia就讲这么多
-
6:11 - 6:13回到磁体上
-
6:13 - 6:18所以如果这是磁体 我们画另外一个磁体
-
6:18 - 6:21实际上 我把这些擦掉
-
6:21 - 6:25好了
-
6:25 - 6:32所以我再画两个磁体
-
6:32 - 6:36当我们还是孩子 我们从经验中知道
-
6:36 - 6:39这是北极 这是南极
-
6:39 - 6:41北极会
-
6:41 - 6:45吸引另一个磁体的南极
-
6:45 - 6:48如果我把这个磁体翻转
-
6:48 - 6:51它实际上就会排斥北极-
-
6:51 - 6:54两个磁体的北极会相互排斥
-
6:54 - 6:56所以我们有了这样的概念
-
6:56 - 6:58就像我们在静电学中画的
-
6:58 - 7:01这个磁体形成了一个场
-
7:01 - 7:04它形成了周边的矢量
-
7:04 - 7:09如果在这个场里放上东西
-
7:09 - 7:11就会被它影响
-
7:11 - 7:15会有力作用在上面
-
7:15 - 7:18所以实际上 在我画磁场之前
-
7:18 - 7:23我实际上想要
-
7:23 - 7:25区分一下磁力和静电力
-
7:25 - 7:30磁力经常以磁偶极子的形式出现
-
7:30 - 7:31磁偶极子是什么意思？
-
7:31 - 7:32这就是说 有两极
-
7:32 - 7:34一个北极 一个南极
-
7:34 - 7:40在静电学中 有两种电荷
-
7:40 - 7:44正电荷和负电荷
-
7:44 - 7:45所以有两种电荷
-
7:45 - 7:46但是它们可以独立存在
-
7:46 - 7:48可以只有一个质子
-
7:48 - 7:50不用非要在它边上有个电子
-
7:50 - 7:52可以只有一个质子
-
7:52 - 7:56它就会形成一个正的电场
-
7:56 - 7:59电场线就是正电荷形成的
-
7:59 - 8:00是向外的
-
8:00 - 8:05所以这里不一定非要有负电荷
-
8:05 - 8:07同样 你们可以只有电子
-
8:07 - 8:09没必要一定有质子
-
8:09 - 8:10所以你们可以有单极子
-
8:10 - 8:13当你们只有一个电荷
-
8:13 - 8:14当你们谈论静电学时 就有单极子
-
8:14 - 8:17但是对于磁体 总是有磁偶极子
-
8:17 - 8:21如果我们看这个磁体 这一个
-
8:21 - 8:24如果把把它切成两半
-
8:24 - 8:30不知怎么 很神奇 这个磁体的每一半
-
8:30 - 8:32都变成了两个磁体
-
8:32 - 8:34这是南极 这是北极
-
8:34 - 8:37这是南极 这是北极
-
8:37 - 8:40实际上 理论上 我读过-
-
8:40 - 8:42我自己的能力不可能研究这么深入
-
8:42 - 8:45可能会有磁单极子
-
8:45 - 8:48尽管在宇宙中还没有被发现
-
8:48 - 8:51所以我们在自然界中能见到的都是磁偶极子
-
8:51 - 8:53所以你们可以一直切割
-
8:53 - 8:56继续下去 直到只剩一个电子
-
8:56 - 8:57这实际上
-
8:57 - 9:00即使一个电子也是磁偶极子
-
9:00 - 9:02这仍然会发生
-
9:02 - 9:06它仍然有一个北极和一个南极
-
9:06 - 9:08实际上 这变成了- 所有的磁体
-
9:08 - 9:10磁场实际上是
-
9:10 - 9:12内部的电子形成的
-
9:12 - 9:14电子的旋转 你们知道
-
9:14 - 9:16当我们说到电子旋转
-
9:16 - 9:19我们假设是一个带电的小球旋转
-
9:19 - 9:21但是电子是- 你们知道 很难-
-
9:21 - 9:22它们确实有质量
-
9:22 - 9:25但是它们是能量还是质量就有点模糊了
-
9:25 - 9:27一个能量球怎么旋转？
-
9:27 - 9:28等等等等
-
9:28 - 9:31所以这就变得形而上学了
-
9:31 - 9:33所以我不想太深入
-
9:33 - 9:36坦白的讲 我不认为你们有这种直觉
-
9:36 - 9:40这几乎 这是个我们不了解的领域
-
9:40 - 9:43但是即使你们研究的大的磁体
-
9:43 - 9:45它的磁场也是
-
9:45 - 9:47里面的电子旋转形成的
-
9:47 - 9:51通过实际的电子绕着质子旋转
-
9:51 - 9:53形成磁场
-
9:53 - 9:56我希望没有让你们不解
-
9:56 - 9:57你们可以说
-
9:57 - 9:59为什么一个金属棒能被磁化
-
9:59 - 10:01别的不行？
-
10:01 - 10:03当所有金属棒中
-
10:03 - 10:05所有的电子随机运动时
-
10:05 - 10:06它没有被磁化
-
10:06 - 10:08因为磁旋
-
10:08 - 10:11或者电子旋转形成的磁场
-
10:11 - 10:12相互抵消了
-
10:12 - 10:13因为这是随机的
-
10:13 - 10:16但是如果把电子的旋转排列一下
-
10:16 - 10:18如果排列这些旋转
-
10:18 - 10:21那么就会得到一个有磁性的棒
-
10:21 - 10:23但是不管怎样 我已经过了10分钟的限制了
-
10:23 - 10:25但是希望这能让你们知道一点
-
10:25 - 10:27磁体的工作原理
-
10:27 - 10:31在下个视频中 我要告诉你们它会带来什么作用
-
10:31 - 10:34首先 我要解释怎么考虑磁场
-
10:34 - 10:39然后磁场对电子的影响是什么
-
10:39 - 10:41或者不是电子 是移动的电荷
-
10:41 - 10:43下个视频再见
- Title:
- Introduction to Magnetism
- Description:
-
more » « less
- Video Language:
- English
- Team:
Khan Academy
- Duration:
- 10:44
|
Jenny_Zhang edited Chinese, Simplified subtitles for Introduction to Magnetism |