מה זה מגנטיות?

[magnetron 333]

מה זה מגנטיות?

מה זה מגנטיות ושדה מגנטי? איך שדה חשמלי (כמו חוט מעביר חשמל) יוצר שדה מגנטי? אני מתכוון בהקשר של אטומים וקווארקים - מה בעצם קורה בפועל בתהליכים האלו מבחינת האטומים או הקווארקים?

 

[MajorGad]

מה שלימדו אותי בתיכון

זה כשמטען חשמלי בתנועה אז נוצר שדה מגנטי

 

[ailag]

נכון../images/Emo45.gif, ומה שלימדו אותי באוניברסי

טה, בחלק של חשמל מעורבב עם תורת היחסות זה ש(בצורה הכי פשוטה של ניסוח תופעה מגנטית שיוצר מטען בתנועה היא תופעה חשמלית מנקודת מבטו של המטען שבתנועה. כלומר, המגנטיות היא בעצם תופעה חשמלית כמו שלמדנו בחשמל, רק מנקודת מבט של מערכת במהירות אחרת. זה לא יעזור הרבה במשוואות תיכוניות, אבל זה ממש מגניב.

 

[magnetron 333]

כן, ואז?

מה קורה בפועל מבחינת האלקטרונים המשתתפים בתהליך, ומדוע זה מתרחש? (את ההסבר התיכוני אני מכיר וזה לא הסבר בכלל. זה רק קובע שאם כך וכך - אז קורה זה וזה...)

 

[טל ר]

הסבר מפורט יותר

בואו נניח שיש תיל אינסופי שעובר בו זרם, ואלקטרון בודד הנע במקביל לו באותה מהירות של האלקטרונים העוברים בתיל. במערכת התיל, יש לנו מטענים חיוביים במנוחה בצפיפות נתונה, ומטענים שליליים הנעים במהירות כלשהיא והצפיפות שלהם זהה לצפיפות המטענים החיוביים. אולם, אם במערכת התיל צפיפות האלקטרונים שווה לערך כלשהו (אלקטרונים למטר), זה אחרי התכווצות האורך (היחסותית), ובמערכת המנוחה של האלקטרונים אותו המטר הוא יותר ממטר, ולכן צפיפותם קטנה יותר. ההיפך נכון לגבי הפרוטונים, שצפיפותם גבוהה יותר במערכת המנוחה של האלקטרונים. כלומר, במערכת המנוחה של האלקטרונים התיל טעון חיובית. האלקטרון הנע במקביל לתיל רואה את האלקטרונים הלא-צפופים והפרוטונים הצפופים, ולכן הוא נמשך לתיל (שמטענו חיובי). אם היו הרבה אלקטרונים כאלו, הרי שכולם היו נמשכים לתיל, ולכן יש כוח משיכה בין תיילים מוליכים באותו כיוון.

 

[achokler]

אז איך עובד מגנט

איך אני לקוח חתיכת חומר שנקרא מגנט ומדביק את זה למקרר? איך לא נגמרת לו האנרגיה הדרושה להדבק למקרר? איך מטעינים אותו - על ידי חשמל

וכיצד ניתן לפרוק אותו

והאם לא ניתן ליצור מנוע ממגנטים

 

[amirle]

הממ.. ניסיון

שדה מגנטי נוצר על ידי מטען חשמלי שנע, כן? מכיוון שבכל חומר מורכב מאטומים עם אלק' (מטענים חשמליים), לכל חומר יש שדה מגנטי, אם האלק' מסודרים בצורה מסויימת, כל השדה המגנטי הוא לכיוון אחד, ואז המגנט חזק.. בדרך כלל כל השדות המגנטיים הקטנים מבטלים אחד את השני.. בכל מקרה, מכיוון שיש לו שדה מגנטי (שלא נגמר.. לא שידוע לי לפחות) הוא נדבק למקרר.. בערך כמו שאנחנו נדבקים לכדור הארץ.. כלומר, ההדבקות לא מבזבזת אנרגיה, ואין סיבה שתגמר.. עזר? אם טעיתי בטח כבר יבואו ויתקנו..

 

[achokler]

נשמע הגיוני

אז למה עד עכשיו לא בנו מנוע על מגנטים

אפילו מנוע חשמלי צורך אנרגיה. למה לא להשתמש במגנטים כמנוע. למשל מטוטלת עם שני מגנטים בצדדים. המטוטלת לעולם תתנדנד ימינה שמאלה בעזרת המגנטים. את תנועת המטוטלת בקלות ניתן להפוך לתנועה סיבוב או ישרה. והנה יש לנו מנוע?

 

[טל ר]

לא יעבוד

שדה מגנטי קבוע לעולם אינו מבצע שום עבודה.

 

[טל ר]

(על פני תנועה במחזור סגור)

 

[achokler]

לא מבין

עבודה = כח * דרך (אולי אני טועה?) שאני מרחיק את המגנט מהמקרר שני ס"מ , והוא עף בחזרה אליו, האם זו לא עבודה?

 

[טל ר]

סה"כ העבודה

העבודה שעושה המגנט כאשר אתה מרחיק אותו מהמקרר + העבודה שהוא עושה כשהוא עף אליו חזרה = אפס.

 

[achokler]

אנרגיה פוטצנאלית שהופכת לקינטית

זה ברור אבל אם נקבע את המגנט ולידה מטוטלת . המגנט ימשך את המטוטלת עד שכח הכובד יכריע והיא תיפול חזרה. המגנט יוצר אנרגיה פוטנציאלתי שופכת לקינטית סיבובית. המטוטלת חוזרת לצד השני למגנט וחוזר חלילה. את התנועה הזאת קל מאד להפוך לתנועה עגולה או רציפה.

 

[טל ר]

אם זה היה עובד

ניתן היה לעשות את זה עם משקולת וקפיץ (ללא מגנט). הקפיץ ימשוך את המשקולת עד שכוח הכובד יכריע והיא תיפול חזרה. הקפיץ יוצר אנרגיה פוטנציאלית שהופכת לקינטית קוית. המטוטלת חוזרת לצד השני לקפיץ וחוזר חלילה. אלא מה? לא ניתן להוציא אנרגיה ממערכת כזו בלי להפחית את האנרגיה האצורה בה.

 

[Mapisto]

האם יש חומר

שיכול לבודד מגנטיות?

 

[טל ר]

לא בטוח למה כוונתך

קווי שדה מגנטי הם סגורים, ולכן לא ניתן פשוט "לקטוע" אותם. חומר מגנטי (בעל פרמביליות גבוהה) יקח אליו את קוי השדה, ולכן יבודד בין מגנט לבין חלל בו רוצים למזער את השפעת השדה המגנטי. האם לכך התכוונת?

 

[Mapisto]

כן

עכשיו בוא נבנה כזה מכשיר: נקח מגנט ולידו נשים מטוטלת עם כדור. הכדור יתרומם מטבעו. נוסיף למערכת את החומר הזה שממעזר מגנטיות. השדה קטן וביחס ישר אליו גם הכוח, עכשיו כוח המשיכה מספיק חזק כדי לייצר תנועה במטוטלת (שאותה אפשר לעבד לצורות אנרגיה אחרות). איפה אני טועה?

 

[טל ר]

הטעות

הכנסת החומר שממזער מגנטיות תתן לך עבודה, והוצאתו דורשת השקעת עבודה. העבודה שתהיה צריך להשקיע גדולה בהוצאת החומר תהיה גדולה מהעבודה שתקבל מהכנסתו בדיוק בכמות העבודה שתוציא מהכדור (+ הפסדים). אין כלא אליו משליכים את כל מי שמפר את חוקי הטבע, מהסיבה הפשוטה שלא ניתן להפירם. בכל מצב בו נדמה לנו שהפרנו את חוקי הטבע, למעשה לא הבנו אותם מלכתחילה. בכל מקרה, כל נושא חוק שימור האנרגיה במערכות מכניות פשוטות ומערכות אלקטרומגנטיות פשוטות נחקר היטב, ולא סביר שיש שם Loopholes.

 

[achokler]

תשובה יפה

אני מבין את מה שאתה אומר לגבי מערכת סגורה שמוצאים ממנה אנרגיה. אולי יש הסבר יותר אינטאוטיבי, החיכוך של גלגל השיניים שממיר את התנועה גורם לאיבוד אנרגיה כזה שהמטוטלת תעצור בסוף? נכון?

 

[טל ר]

הבעיה האמיתית

גם לולא היו במערכת הפסדים (מכניים כמו זה שהתייחסת אליו, או מגנטיים כמו חיכוך מגנטי), לא ניתן להוציא ממנה הספק. כוונתו היתה כי המטוטלת תמשיך בתנודתה, וניתן יהיה להוציא הספק מהמערכת לאורך זמן בלי שהאנרגיה האצורה במערכת תקטן, וכך ניתן יהיה לקבל אנרגיה בחינם. אם לוקחים בחשבון את ההפסדים, ודאי שהמערכת לא תוכל להמשיך בתנועתה אף ללא משיכת הספק חיצונית, והתנועה בה תשוכך בהדרגה.