كيف تستدل على وجود مجال مغناطيسي؟

كيف تستدل على وجود مجال مغناطيسي؟ فالمجال المغناطيسي أحد مواضيع الفيزياء التي حيرت العلماء، حول مصدر وماهية الطاقة التي يحملها المغناطيس وآلية عمله، وما هي الأجسام التي تنجذب إلى الطاقة المغناطيسية وتتأثر بها، وانطلاقاً مما سبق سوف يتيح لكم موقع المرجع فرصة التعرف على المعنى المقصود بالمجال المغناطيسي وأساليب الكشف عنه، من خلال الاطلاع على التجارب العلمية السابقة ونتائجها الجتمية بهذا الخصوص.

المجال المغناطيسي هو

يقصد بالمجال المغناطيسي القوة المغناطيسية التي تنشأ ضمن النطاق المحيط بجسم مغناطيسي ما أو بجسم موصول بتيار كهربائي مر به، وبوصف أبسط يمكن أن نقول أن المجال المغناطيسي هو المنطقة المحيطة بالمغناطيس والذي يؤثر فيه على أنواع محددة من المواد، كأثره على إبرة البوصلة التي سوف تتجه حتماً نحو مركز المجال المغناطيسي، طالما أن البوصلة ضمن مجاله المغناطيسي، ما يعني أن الجسيمات المشحونة سوف تتحرك بالفعل نتيجة تأثرها بالمجال المغناطيسي، وبالتالي يمكن أن نعتبر أن القوة الناجمة عن تحريك الشحنات الكهربائية في الأسلاك الموجودة ضمن المجال المغناطيسي، هي التفسير العلمي في دوران المحركات الكهربائية.

كيف تستدل على وجود مجال مغناطيسي؟

يمكننا ملاحظة توزيع المجال المغناطيسي بنثر القليل من برادة الحديد إما فوق ورقة موضوعة على قضيب مغناطيسي أو ورقة يقطعها سلك موصول بتيار كهربائي، فنلاحظ “ترتب برادة الحديد في على خطوط مستقيمة وأخرى تكون منحنية، بحيث تتكاثف حول الأقطاب وتتباعد عنهما بنفس الوقت”، حيث أنها تتشكل تيارات تتجه التيارات الخارجية منها من الشمال إلى الجنوب، على عكس التيارات الداخلية فسوف تتجه بالاتجاه المعاكس، ويمكن إنشاء حقل مغناطيسي بتمرير تيار كهربائي بسلك ما حيث تتشكل دوائر مغناطيسية حول السلك ومركزها السلك نفسه. ومن الممكن للتيار الكهربائي أن يولد مجالاً مغناطيسياً والعكس صحيح، لكن كيف لنا أن نتعرف باتجاهه؟

لقد أكدت التجارب أن اليد اليمنى تساعد في الحل، فإذا ما أوقفت راحة اليد اليمنى على قاعدتها فإن اتجاه الإبهام هو اتجاه التيار الكهربائي، في حين أن اتجاه الحقل المغناطيسي سيكون باتجاه بقية الأصابع، ويمكن التحكم بالمجال المغناطيسي فنزيده بزيادة التيار الكهربائي المتجه من الشمال إلى الجنوب.

ما هي خطوط المجال المغناطيسي؟

تعتبر خطوط المجال المغناطيسي خطوط وهمية يمكن استخدامها للاستدلال على الرسم البياني للمجال المغناطيسي، وقد عرفه علماء الفيزياء بأنه خط وهمي يرسم مسار حركة وحدة الأقطاب الشمالية الافتراضية للمغناطيس، فيجعلنا نرى خروج تيار من جهة القطب الشمالي باتجاه القطب الجنوبي، ودخوله من خارج المغناطيس من جهته الجنوبية إلى الجهة الشمالية.[1]

شاهد أيضًا: تنتج الموجات الكهرومغناطيسية عن

اذكر خصائص خطوط المجال المغناطيسي

يتمتع أي مجال مغناطيسي بعدة خصائص يمكن للباحث ملاحظتها بسهولة تامة بمجرد التجربة، ويمكن تلخيص هذه الخصائص كما يلي:

• تتكاثف الخطوط الوهمية حول الأقطاب وتقل في بقية المناطق، وذلك بسبب اختلاف القوة المغناطيسية فكلما اقتربنا من الأقطاب ستكون أقوى.
• عدد خطوط الحقل المغناطيسي تتناسب طرداً مع قوة المجال المغناطيسي.
• هي خطوط مغلقة (أي مقفلة)، ما يعني أنها تخرج من القطب الشمالي إلى الجنوبي ولا يمكن أن يوجد مجال مغناطيسي لقطب منفرد، على عكس التيار الكهربائي فالشحنة الكهربائية توجد منفردة.
• لا يمكن أن تتقاطع هذه الخطوط، فإن تقاطعت فهذا يعني أن للمغاطيس أكثر من مجال، وهو شيء مرفوض عملياً.
• يختلف اتجاه المجال المغناطيسي بحسب اتجاه الخطوط الخاصة به، فقد يكون منحنياً وقد يكون مستقيماً.
• إن قيمة التدفق المغناطيسي ضمن السطح المغلق تساوي صفراً، لأن عدد خطوط المجال المغناطيسي التي تخرق السطح المغلق من الداخل إلى الخارج، حتماً يساوي عددها من الخارج إلى الداخل.

قانون المجال المغناطيسي

إن شدة المجال المغناطيسي يقصد بها مقدار القوة المؤثرة في جسيم ما يحمل شحنة كهربائية، بحيث نقسمه على حاصل جداء السرعة اللحظية للجزيء بحجم الشحنة الكهربائية، ويمكن قياس شدة المجال المغناطيسي بجهاز يسمى جوس ميتر، أما عن صيغة القانون الرياضية، فهي كما يلي:

شدة المجال المغناطيسي = القوة المغناطيسية المؤثرة على الجزيء ÷ (السرعة اللحظية للجزيء المشحون × حجم الشحنة الكهربائية)، ولكلّ مفهوم من هذه المفاهيم وحدته القياسية الخاصة به، على النحو التالي:

شدة المجال المغناطيسي ورمزها (b) = وحدتها تسلا ورمزها (t)
القوة المغناطيسية المؤثرة على الجزيء ورمزها (f) = وحدتها نيوتن ورمزها (n).
السرعة اللحظية للجزيء المشحون رمزها (v) = وحدتها متر / ثانية ورمزها (m/s).
حجم الشحنة الكهربائية ورمزها (q) = وحدتها كولوم ورمزها (c).
وبالتالي باتت معادلته الرياضية كما يلي: (b = f/ (q * v.

شاهد أيضًا: تسمى الأقراص المغناطيسية الموجودة على محرك الأقراص الصلب

ما هو سبب تسمية قطبي المغناطيس بالشمالي والجنوبي

يرى علماء الفيزياء الأرض مغناطيساَ كبيراَ ذو قطبين، قطب شمالي وقطب جنوبي، وبما أن الأقطاب المختلفة الشحنة تتجاذب، فإننا نلاحظ في حال علقنا مغناطيس صناعي بشكل حر، سيتجه طرفه الحر نحو الشمال المغناطيسي، وهو بالنسبة للأرض معروف بالقطب الشمالي، وبالتالي فإن الطرف الذي اتجه نحو الشمال تمت تسميته بالقطب الشمالي، أما الطرف الآخر المتجه نحو القطب الجغرافي الجنوبي يسمى بالقطب الجنوبي.

خصائص المغناطيس

يتمتع المغناطيس بعدة خصائص يمكن الاستفادة منها في حياتنا اليومية، وهي كما يلي:

• للمغناطيس قطببن شمالي وجنوبي، وستجه شمالاً حتماً في حال تم تعليقه بشكلٍ حر.
• تعتبر الأقطاب المراكز الرئيسة التي تتجمع فيها قوة المغناطيس.
• قطبي المغناطيس مختلفي الشحنة، ففي حال وجدت أقطاب مختلفة الشحنة تنجذب لبعضها البعض، وفي حال تشابهت شحنت الأقطاب تتنافر عن بعضها.
• في حال تم قطع المغناطيس فإن أي قطعة منه سوف يكون لها قطبيبن حتى مع اختلاف أحجامها، فلا يمكن أن يوجد عملياً مغناطيس بقطب منفرد.

استخدامات المغناطيس

دخل المغناطيس في كافة مجالات الحياة، فنجده اليوم في الأجهزة الكهربائية، كما أن له عدة استخدامات في المنزل والطب الحديث وغيرها، وفيما يلي بعض الاستخدامات الشائعة للمغناطيس، نذكر منها:

• يدخل في صناعة المولدات الكهربائية والمحركات الميكانيكية.
• يدخل في صناعة الجرس.
• ساهم مبداء التنافر والتجاذب في تطوير صناعة ومشاريع السكك الحديدية والقطارات.
• يساعد المغناطيس بائع الحلوى في عملية فتح بعض أنواع العلب.
• دخل المغناطيس عالم الرافعات الضخمة في الميناءات البحرية وغيرها.
• يساعد في معرفة الاتجاهات عن طريق تحديد الشمال المغناطيسي باستخدام البوصلة.

شاهد أيضًا: اذا كانت أقطاب المغناطيس مختلفة يحدث بينهم

هكذا؛ ومع اطلاعنا على الاستخدامات الشائعة للمغناطيس، نكون قد وصلنا وإياكم إلى ختام موضوع بحثنا، الذي كان بعنوان كيف تستدل على وجود مجال مغناطيسي؟ فقد تعرفنا عبر فقراته على المعنى المقصود بالمجال المغناطيسي وقانون حساب شدته وخصائصه.