كيف تستنتج وجود المجال المغناطيسي؟ المجال المغناطيسي هو أحد مواضيع الفيزياء التي حيرة العلماء، حول مصدر وطبيعة الطاقة التي يحملها المغناطيس وآلية عمله، وما هي الأجسام التي تنجذب إليها الطاقة المغناطيسية وتتأثر بها، ويستند على ما سبق سوف تسمح بذلك موقع مرجعي فرصة التعرف على معنى المجال المغناطيسي وطرق الكشف عنه، من خلال الاطلاع على التجارب العلمية السابقة ونتائجها النهائية في هذا الشأن.
المجال المغناطيسي هو
المجال المغناطيسي يعني القوة المغناطيسية التي تنشأ في المنطقة المحيطة بجسم مغناطيسي أو جسم متصل بتيار كهربائي يمر عبره. وبوصف أبسط يمكننا القول أن المجال المغناطيسي هو المنطقة التي تحيط بالمغناطيس الذي يقع فيه ويؤثر على أنواع معينة من المواد، مثل التأثير على إبرة البوصلة التي ستتجه حتما نحو مركز المجال المغناطيسي طالما نظرًا لأن البوصلة تقع ضمن مجالها المغناطيسي، مما يعني أن الجسيمات المشحونة ستتحرك فعليًا نتيجة لذلك. لتأثرها بالمجال المغناطيسي، ولذلك يمكننا أن نفترض أن القوة الناتجة عن حركة الشحنات الكهربائية في الأسلاك الموجودة ضمن المجال المغناطيسي هي التفسير العلمي لدوران المحركات الكهربائية.
كيف تستنتج وجود المجال المغناطيسي؟
يمكننا ملاحظة توزيع المجال المغناطيسي عن طريق رش القليل من برادة الحديد على ورقة موضوعة على قضيب مغناطيسي أو على ورقة يمر عبرها سلك متصل بتيار كهربائي.ونلاحظ أن «برادة الحديد مرتبة في خطوط مستقيمة وأخرى منحنية، بحيث تتكثف حول القطبين وتبتعد عنها في الوقت نفسه»، مكونة تيارات تمر تياراتها الخارجية من الشمال إلى الجنوب. وعلى عكس التيارات الداخلية، فإنها تتدفق في الاتجاه المعاكس ويمكن إنشاء مجال مغناطيسي عن طريق تمرير تيار كهربائي عبر سلك، وتتشكل دوائر مغناطيسية حول السلك، ويكون السلك نفسه في المنتصف. من الممكن أن يولد تيار كهربائي مجالا مغناطيسيا والعكس صحيح. ولكن كيف نعرف اتجاهه؟
وأكدت التجارب أن اليد اليمنى تساعد في حل المشكلة. فإذا تم وضع كف اليد اليمنى على القاعدة، فإن اتجاه الإبهام سيكون في اتجاه التيار الكهربائي، بينما سيكون اتجاه المجال المغناطيسي في الاتجاه. اتجاه بقية الأصابع ويمكن التحكم في المجال المغناطيسي عن طريق زيادته عن طريق زيادة التيار الكهربائي من الشمال إلى الجنوب.
ما هي خطوط المجال المغناطيسي؟
خطوط المجال المغناطيسي هي خطوط وهمية يمكن استخدامها لاستخلاص رسم تخطيطي للمجال المغناطيسي. وقد عرفه الفيزيائيون بأنه خط وهمي يرسم مسار حركة وحدة القطب الشمالي الافتراضية للمغناطيس، مما يسمح لنا برؤية تيار يخرج منه. القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي، وهذه تدخل من خارج المغناطيس من الجهة الجنوبية.(1)
أنظر أيضا: تنتج الموجات الكهرومغناطيسية عن
اذكر خصائص خطوط المجال المغناطيسي
ولكل مجال مغناطيسي عدة خصائص يمكن للباحث ملاحظتها بسهولة بمجرد تجربته، ويمكن تلخيص هذه الخصائص فيما يلي:
- وتتكثف الخطوط الوهمية حول القطبين وتصغر في بقية المناطق، وذلك بسبب اختلاف القوة المغناطيسية. كلما اقتربنا من القطبين، كلما أصبحا أقوى.
- يتناسب عدد خطوط المجال المغناطيسي بشكل مباشر مع قوة المجال المغناطيسي.
- وهي خطوط مغلقة (أي مغلقة)، أي أنها تنتقل من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي، ولا يمكن أن يكون هناك مجال مغناطيسي لقطب واحد، على عكس التيار الكهربائي، حيث لا توجد سوى شحنة كهربائية.
- لا يمكن لهذه الخطوط أن تتقاطع. وإذا تقاطعا، فهذا يعني أن المغناطيس له أكثر من مجال، وهو أمر مرفوض عمليا.
- يختلف اتجاه المجال المغناطيسي باختلاف اتجاه الخطوط. يمكن أن تكون منحنية أو مستقيمة.
- قيمة التدفق المغناطيسي داخل السطح المغلق هي صفر، لأن عدد خطوط المجال المغناطيسي التي تخترق السطح المغلق من الداخل إلى الخارج يساوي حتما عددها من الخارج إلى الداخل.
قانون المجال المغناطيسي
شدة المجال المغناطيسي تعني مقدار القوة المؤثرة على جسيم يحمل شحنة كهربائية، لذلك نقسمها على حاصل ضرب السرعة اللحظية للجسيم في حجم الشحنة الكهربائية التي تقاس بجهاز يسمى جهاز غاوسي – يسمى العداد . أما الصيغة الرياضية للقانون فهي كما يلي:
شدة المجال المغناطيسي = القوة المغناطيسية المؤثرة على الجسيم ÷ (السرعة اللحظية للجسيم المشحون × مقدار الشحنة الكهربائية)، ولكل مفهوم من هذه المفاهيم وحدة قياسية خاصة به، كما يلي:
شدة المجال المغناطيسي (ب) = تسلا (ر)
القوة المغناطيسية المؤثرة على الجزيء، الرمز (f) = الوحدة نيوتن، الرمز (n).
السرعة اللحظية للجسيم المشحون هي (v) = وحدتها متر/ثانية ورمزها (m/s).
مقدار الشحنة الكهربائية الرمز (ف) = وحدتها الكولوم الرمز (ج).
ولذلك أصبحت المعادلة الرياضية على النحو التالي: (b = f/ (q * v.
أنظر أيضا: تسمى الأقراص المغناطيسية الموجودة على القرص الصلب بالأقراص المغناطيسية
ما سبب تسمية قطبي المغناطيس الشمال والجنوب؟
ينظر الفيزيائيون إلى الأرض على أنها مغناطيس كبير له قطبين، قطب شمالي وقطب جنوبي، ولأن الأقطاب ذات الشحنات المختلفة تتجاذب مع بعضها البعض، نجد أنه إذا علقنا مغناطيسًا صناعيًا بحرية، فإن النهاية الحرة ستتجه نحو المغناطيسي. نهاية. الشمال، والذي يُعرف بالنسبة إلى الأرض بالقطب الشمالي، وبالتالي فإن الطرف المواجه للشمال يسمى القطب الشمالي، بينما الطرف الآخر باتجاه القطب الجنوبي الجغرافي يسمى القطب الجنوبي.
خصائص المغناطيس
يتمتع المغناطيس بعدة خصائص يمكن استخدامها في حياتنا اليومية، وهي:
- يمتلك المغناطيس قطبًا شماليًا وجنوبيًا، وسيتجه حتمًا إلى الشمال إذا كان معلقًا بحرية.
- الأقطاب هي المراكز الرئيسية التي تتجمع فيها قوة المغناطيس.
- أقطاب المغناطيس لها شحنات مختلفة. إذا كان هناك أقطاب بشحنات مختلفة، فإنهم ينجذبون لبعضهم البعض، وإذا كان للأقطاب نفس الشحنة، فإنهم يتنافرون.
- إذا تم قطع المغناطيس، فإن كل قطعة منه سيكون لها قطبين، ولو بأحجام مختلفة. ومن الناحية العملية، لا يمكن أن يكون هناك مغناطيس ذو قطب واحد.
استخدام المغناطيس
يمكن العثور على المغناطيس في جميع مجالات الحياة. اليوم نجدهم في الأجهزة الكهربائية. كما أن لها العديد من الاستخدامات في المنزل، وفي الطب الحديث، وما إلى ذلك. وفيما يلي بعض الاستخدامات الشائعة للمغناطيس بما في ذلك:
- يتم استخدامه في صناعة المولدات الكهربائية والمحركات الميكانيكية.
- يستخدم في صناعة الساعات .
- وقد ساهم مبدأ التنافر والجذب في تطوير صناعات ومشاريع السكك الحديدية والقطارات.
- يساعد المغناطيس بائع الحلوى على فتح أنواع معينة من الطرود.
- لقد دخل المغناطيس إلى عالم الرافعات الضخمة في الموانئ البحرية وغيرها.
- يساعد في العثور على الاتجاهات عن طريق تحديد الشمال المغناطيسي باستخدام البوصلة.
أنظر أيضا: إذا كانت أقطاب المغناطيس مختلفة، يحدث هذا بين المغناطيس
لذا؛ وبمعرفتنا بالتطبيقات العامة للمغناطيس، توصلنا إلى خاتمة موضوع بحثنا بعنوان كيف تستنتج وجود المجال المغناطيسي؟ تعرفنا من خلال الفقرات على معنى المجال المغناطيسي وقانون حساب شدته وخصائصه.
