المرجع الموثوق للقارئ العربي

وحدة قياس شدة المجال المغناطيسي

كتابة : اسماعيل منصور

وحدة قياس شدة المجال المغناطيسي، فَالمغناطيس وعمله الذي يقوم به، من أكثر الأشياء التي نستخدمها بشكل يومي في حياتنا الاعتيادية دون أن يكون لنا علم مسبق في ذلك، وخاصة في أجهزة المطبخ مثل الثلاجة أو المراوح، أو أجهزة الراديو الكلاسيكية ومكبرات الصوت وحتى المحركات التي تعمل على الكهرباء، ولهذا يهتم العلماء لدراستها وقياس شدتها، وفي مقالنا اليوم عبر موقع المرجع سوف نتعرف على ما هو المجال المغناطيسي ووحدة قياس شدته.

ما هو المجال المغناطيسي

في علم الفيزياء، المجال المغناطيسي هو المنطقة المحيطة بمادة مغناطيسية أو شحنة كهربائية متحركة تعمل فيها قوة المغناطيسية، والمجال المغناطيسي هو مجال متجه في جوار المغناطيس أو التيار الكهربائي أو المجال الكهربائي المتغير حيث يمكن ملاحظة القوى المغناطيسية، وينتج المجال المغناطيسي عن طريق تحريك الشحنات الكهربائية واللحظات المغناطيسية الجوهرية للجسيمات الأولية، والمرتبطة بخاصية كمومية أساسية تُعرف باللف المغزلي، وكل من المجال المغناطيسي والمجال الكهربائي مترابطان ومكونان من مكونات القوة الكهرومغناطيسية، وهي إحدى القوى الأساسية الأربعة للطبيعة، وهناك طريقة أخرى، وتعمل من خلالها المغناطيسات الدائمة على أساس حركة الإلكترونات حول النواة.[1]

شاهد أيضًا: تستخدم برادة الحديد لتوضيح أي المجالات الآتية

وحدة قياس شدة المجال المغناطيسي

شدة المجال المغناطيسي يتم تمثيلها على أنها متجهة H، ويتم تعريفها على أنها نسبة MMF اللازمة لإنشاء كثافة تدفق معينة B داخل مادة معينة لكل وحدة طول من تلك المادة، يتم قياس شدة المجال المغناطيسي بوحدات الأمبير/متر، وفي نظام الوحدات الدولي si، فإن وحدة قياس شدة المجال المغناطيسي هي Tesla، ويرمز لها ب T، ويتم تعريف تسلا واحد على أنه شدة المجال التي تولد نيوتن واحدًا من القوة لكل أمبير من التيار لكل متر من الموصل.[1]

العوامل المؤثرة في شدة المجال المغناطيسي

هناك عدة عوامل تؤثر في شدة المجال المغناطيسي، والتي تتمثل بعدة كميات يجب التعامل معها في القياس، وهي:[1]

  • القوة الدافعة المغناطيسية: وهي مقدار قوة المجال المغناطيسي، وهي مماثلة للجهد الكهربائي في القوة الدافعة الكهربائية.
  • تدفق المجال: وهي كمية التأثير الميداني الكلي، أو مادة الحقل المغناطيسي. 
  • شدة المجال: مقدار قوة المجال mmf، والموزعة على طول المغناطيس الكهربائي، ويشار إليها أحيانًا باسم القوة الممغنطة 
  • كثافة التدفق: وهي مقدار تدفق المجال المغناطيسي المركّز في منطقة معينة.
  • الممانعة: وهي معارضة تدفق المجال المغناطيسي من خلال حجم معين من الفضاء أو المادة، وذلك مماثل للمقاومة الكهربائية.
  • النفاذية: وهي المقياس المحدد لقبول مادة ما للتدفق المغناطيسي، وتعني النفاذية الأكبر مرورًا أسهل للتدفق المغناطيسي، في حين أن المقاومة النوعية الأكبر تعني مرورًا أكثر صعوبة للتيار الكهربائي.

ما هو قانون شدة المجال المغناطيسي؟

شدة المجال المغناطيسي هي جزء من المجال المغناطيسي في مادة ينشأ من تيار خارجي وليس جوهريًا للمادة نفسها، ويتم التعبير عنها على أنها المتجه H، ويتم قياسها بوحدات الأمبير لكل متر، ولذلك تمنح المعادلة الحسابية على الصيغة:[2]

  • H = B / μ – M

حيث B هي كثافة التدفق المغناطيسي، وهي مقياس للحقل المغناطيسي الفعلي داخل مادة تعتبر تركيزًا لخطوط المجال المغناطيسي، أو التدفق  لكل وحدة مساحة المقطع العرضي، وμ هي النفاذية المغناطيسية، وM المغنطة.

شدة المجال المغناطيسي للأرض

يتولد المجال المغناطيسي للأرض في أعماق باطن الأرض، حيث أنه يولّد تدفق الحديد السائل في مركز الأرض تيارًا كهربائيًا ينتج مجالات مغناطيسية، والمعادن المشحونة التي تمر عبر هذه الحقول تخلق تيارات كهربائية خاصة بها، ولذلك تستمر الدورة، وتُعرف الحلقة ذاتية الاستدامة باسم الْجيودينامو، وبسبب التصاعد اللولبي الناجم عن قوة كوريوليس التي تحدث في الأرض، تصطف الحقول المغناطيسية المنفصلة في نفس الاتجاه، وينتج عن التأثير المشترك للمجالات المغناطيسية مجال مغناطيسي واسع يبتلع الكوكب.[2]

خواص المغناطيس

المغناطيس يتكون من مادة مغناطيسية، وَللمغناطيس خصائص مهمة معينة وأهمها:[3]

  • خاصية الجذب: يجذب المغناطيس المواد المغناطيسية مثل الحديد والكوبالت والنيكل.
  • خاصية التنافر والتجاذب: مثل الأقطاب المغناطيسية المتشابهة التي تتنافر مع بعضها البعض، في حين أن الأقطاب المختلفة للمغناطيس تتجاذب.
  • خاصية التوجيه: حيث يشير المغناطيس المعلق بحرية دائمًا في اتجاه الشمال والجنوب.
  • الأقطاب: تُعرف أطراف المغناطيس بالأقطاب، وتوجد الأقطاب المغناطيسية دائمًا في أزواج.
  • القوة: تكون القوة المغناطيسية بين المغناطيسين أكبر عندما تكون المسافة بين هذين المغناطيسين أقل

أنواع المغناطيس

يختلف نوع المغناطيس بنوع استخدامه، وهذا يأتي من خواصه الفيزيائية أيضاً، ومن أهم أنواعه:[3]

  • المغناطيس الدائم: وهو عبارة عن أجسام مصنوعة من مادة ممغنطة، وتنتج مجالات مغناطيسية مستمرة، وتشمل الأمثلة اليومية مغناطيس الثلاجة التي تحكم الإغلاق وتمنع تسرب البرودة للخارج.
  • المغناطيسية الحديدية: وهي المصممة من مادة يسهل مغنطتها وهي التي تنجذب بشدة إلى المغناطيس مثل الحديد أو النيكل، ويتم استخدامها عادة بالتجارب.
  • المغناطيس الكهربائي: والذي يصبح ممغنطًا فقط عندما يتدفق فيه تيار كهربائي، ويبطل مفعوله عند قطع التيار.

استخدامات المغناطيس

تشمل تطبيقات المغناطيس العديد من الأجهزة مثل المحرك الكهربائي وجرس الباب والمروحة والغسالة والتلفزيون والمولد الكهربائي وأنواع مختلفة من الألعاب، كما تُستخدم المغناطيسات الكهربائية لحمل الأشياء الثقيلة مثل الرافعات الكهربائية، وبسبب الخاصية التوجيهية للمغناطيس يتم استخدامه لإعداد البوصلة المغناطيسية، والتي تستخدم في الملاحة بشكل خاص، كما يستخدم للتفريق بين المعادن، فمن خواصه أيضاً جاذبيته لِلحديد والنيكل والكوبالت.[3]

طُرق مَغنطة مسمار حديدي

ومن أهم هذه الطرق ثلاثة، وهي:[4]

  • تتضمن أسرع طريقة لمغنطة الظفر خلق اتصال طويل الأمد بمغناطيس دائم ذو قوة كافية، وحتى نحصل على مسمار دائم المغنطة، نَحتاج لاتْصال دائم مع المغناطيس لمدة لا تقل عن شهر.
  • يؤدي فرك المسمار بالمغناطيس الدائم إلى مغناطيسية أقوى وأكثر ديمومة، لكن يجب أن يقوم قطب واحد فقط من المغناطيس بضرب المسمار من طرف إلى آخر في اتجاه واحد، ويجب رفع المغناطيس تمامًا عن المسمار بعد كل ضربة قبل البدء في المرحلة التالية. 
  • عن طريق البطاريات والأسلاك، والتي تستخدم الكهرومغناطيسية، وتتطلب طولًا من الأسلاك النحاسية المعزولة وبعض الكماشات وبطارية أو سلسلة من البطاريات مربوطة معًا.

شاهد أيضًا: اذا كانت أقطاب المغناطيس مختلفة يحدث بينهم

كيفية إزالة مغنطة المعادن

يعد إزالة المغنطة عن المعادن، أمر سهل مقارنة مع مغنطة المعادن، ويمكن ذلك بعدة طرق وأهمها إزالة سبب المغنطة، مثل قطع التيار الكهربائي في حال كانت المغنطة كهربائية، مما يؤدي ببساطة إلى قتل المجال المغناطيسي، أو عن طريق ضرب القطعة المعدنية على سطح صلب، أو إسقاطها على الأرض، مما يهز الذرات المتوافقة مع تأثير حاد، ليسقط المغنطة عن القطعة.[4]

وبهذا القدر نصل إلى نهاية مقالنا الذي كان بعنوان وحدة قياس شدة المجال المغناطيسي، والذي تعرفنا من خلاله على ما هو المجال المغناطيسي ووحدة قياس شدته والعوامل المؤثرة بهذه الشدة وما هو قانونها، كما تعرفنا على المغناطيس وخصائصه وأنواعه واستخداماته.

المراجع

  1. allaboutcircuits.com , Magnetic Units of Measurement , 30/01/2022
  2. byjus.com , Magnetic , 30/01/2022
  3. byjus.com , Magnet , 30/01/2022

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.