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Magnetism 2 : Magnetic fields and their effects on moving electrical charges
相關課程
- 現在 我們知道一點關於磁鐵的知識
- 我們看一下能不能深入學習一下
- 學習一點關於磁場的知識
- 以及它們對移動電荷的影響
- 這實際上就是我們定義磁場的方法
- 所以首先
- 對於所有的場 最好有個將它形象化的方法
- 對於電場 我們畫出了電場力線
- 所以我們對磁場做同樣的處理
- 假設這是個條形磁鐵
- 這是北極 這是南極
- 現在這種情況下 當我們要畫磁場力線
- 總是從北極開始
- 朝向南極
- 你們幾乎可以把這看做
- 磁北單極子的路徑
- 所以如果從這裡開始 如果一個磁北單極子-
- 盡管目前爲止 我們知道在自然界是不存在的
- 盡管理論上存在 但是我們只是說
- 爲了討論
- 我們有一個磁北單極子
- 如果它從這裡開始 他就想要
- 離開北極 試著到達南極
- 所以它會這樣
- 它的路徑看起來是這樣的
- 如果它從這裡開始
- 或許它的路徑看起來是這樣的
- 或者如果它從這裡開始 或許它的路徑
- 是這樣的
- 我認爲你們明白要點了
- 另一種形象化的方法是
- 不用考慮磁北單極子
- 和它的路徑
- 你們可以像一下 哦
- 如果這有一個小的指南針 會怎樣？
- 我換個新的顏色
- 假設我在這裡放了一個指南針
- 這不是我想放的地方
- 假設我把它放到這裡
- 指南針的指向實際上就是
- 磁場力線的切線方向
- 所以指針在這一點看起來應該是這樣的
- 它看起來應該是這樣的
- 這應該是指針的北極
- 這應該是指針的南極
- 或者你們可以- 這就是南極和北極的定義方法
- 人們有指南針 然後說
- 哦 這是指向北的一端
- 它指向這個方向
- 但是它實際上指向大磁鐵的南極
- 這就是一個令人迷惑的討論
- 這個討論是關於 我們習慣的地磁場的北極
- 實際上是地球這個磁鐵的
- 南極
- 你們可以複習一下上個影片
- 來看一下爲什麽人們會感到困惑
- 但是我認爲你們能明白我說的是什麽
- 北極總是這樣指向南極
- 正極指向負極 反之亦然
- 北極和北極排斥
- 實際上 主要概念上的差別-
- 盡管它們是不同的性質
- 盡管我們以後會看到
- 它們實際上是相同的
- 它們有的時候都叫做電磁力
- 一旦我們開始學習Maxwell方程
- 和與此相關的東西
- 但是我們現在不用擔心這個
- 但是在古典的電學和磁力學中
- 它們是不同的力
- 主要的不同點 盡管你們知道 它們的場力線
- 你們可以把這看做是類似的
- 磁力線總來源於磁偶極子
- 因爲電場力是單級的
- 可以只有一個正電荷或負電荷
- 所以沒關係 你們說 很好
- 把這些磁場力線畫出來
- 如果在磁鐵上扔鐵屑
- 你們可能見過這個
- 磁場讓它們沿著磁力線分布
- 但是你們可能說 這很有用
- 但是我們怎麽確定任意點
- 的磁場強度？
- 從這裡就變得有趣了
- 磁場的大小由它
- 對移動電荷
- 的影響力決定或定義
- 所以這很有趣
- 我已經告訴了你們
- 有一種不同的力叫做磁力
- 它和靜電力不同
- 但是我們用它對移動電荷的作用
- 來定義磁力
- 這是個線索
- 以後會學到 希望當你們深入學習物理時
- 會學到這些
- 磁場力或磁場只是
- 一種快速變化的電場
- 以相對論速度變化
- 或者你們也可以把這些看成同樣的東西
- 只是參考係不同
- 我現在不想讓你們疑惑
- 但是不管怎樣 回到基本物理
- 所以如果我要求出磁場- 設是B
- 所以B是向量 它是磁場-
- 我們知道作用在移動電荷上的力
- 可以是電子
- 質子 或者是某種移動的帶電微粒 上面的力
- 實際上 這是它的基礎- 記住
- 當有超級對撞機-
- 怎麽讓微粒轉圈
- 怎麽根據它們在磁場中的偏移
- 來進行研究
- 但是不管怎樣
- 作用在電荷上的力等於電荷的大小-
- 當然 這可以是正的或負的 乘以-
- 這就是變得有趣的地方
- 電荷的速度叉乘磁場
- 所以你們用電荷的速度
- 或者先用純量相乘
- 或者可以用向量叉乘
- 然後乘以純量
- 沒關係 因爲這只是數字
- 不是向量
- 但是你們實際上求速度和磁場的
- 向量叉乘
- 然後乘以電荷
- 就得到作用在微粒上的力的向量
- 現在 有一些應該馬上-
- 如果你們希望對向量叉乘
- 有一點直觀的感受
- 這很有趣
- 向量叉乘計算出的是
- 互相垂直的向量
- 所以例如 如果速度完全垂直於磁場
- 我們實際上就得到一個數字
- 如果它們是平行的 那麽磁場對電荷
- 沒有影響
- 這是有趣的事情
- 然後 另外一件有趣的事是
- 當求兩個向量的叉乘
- 結果與這兩個向量都是垂直的
- 所以這很有趣
- 磁場 爲了對電荷有影響
- 必須要垂直於速度
- 然後作用在上面的力 垂直於
- 電荷的速度和磁場
- 我知道在這裡我讓你們迷惑了
- 所以我們做幾個關於它的問題
- 但是在這之前 我們找出
- 磁場的單位是什麽
- 所以我們知道叉乘也就是-
- 我們說 力的大小是多少？
- 力的大小等於多少？
- 電荷的大小是-
- 這只是個純量
- 所以這仍然是電荷-
- 乘以速度的大小
- 乘以磁場的大小
- 乘以它們之間夾角的正弦
- 這就是叉乘的定義
- 然後我們可以
- 如果我們要求實際的力向量
- 我們只要把它乘以
- 用右手準則得到的向量就行了
- 我們馬上就能算出來
- 不管怎麽 我們只是關心單位
- sinθ沒有單位
- 所以我們可以從討論中忽略
- 我們只是試著找出
- 磁場的單位
- 力的單位是牛頓 所以我們可以說牛頓等於
- 電荷單位是庫侖 速度單位是m/s
- 然後這個乘以
- 我不知道叫它什麽 B的單位
- 我們把它叫單位B
- 所以我看一下
- 如果兩邊除以庫侖和m/s
- 就得到N/C
- 然後
- 如果除以m/s 這也就是
- 乘以s/m
- 等於磁場的單位
- 所以國際單位中 磁場的單位
- 被定義成Ns/Cm
- 這可能看起來有點亂
- 人們想出了一個好一點的名字
- 它以一個應得的人命名 他就是
- 尼古拉・特斯拉
- 所以1Ns/Cm
- 等於1特斯拉
- 這個影片 實際上我沒時間了
- 因爲我想在這裡完整地講一個題
- 但是我只是想讓你們停下來 想一下
- 即使在生活中 我們也要用磁鐵
- 我們有這些磁鐵
- 它們從根本上
- 可能量和
- 至少和我們設想的電力不同
- 但是大小或者實際上
- 磁力的單位大小是由
- 它對移動電荷的影響定義的
- 這就是爲什麽- 1特斯拉
- 被定義成
- 1Ns/Cm的原因
- 現在 這個影片就要結束了
- 或者你們可以停下考慮一下
- 但是當我們在下個影片中
- 做有關實際數字的問題時
- 這就會很有意義
- 再見
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