كيف تستنتج وجود مجال مغناطيسي المجال المغناطيسي هو أحد مواضيع الفيزياء التي حيرت العلماء حول مصدر وطبيعة الطاقة التي يحملها المغناطيس، وآلية عملها، وكذلك حول الأشياء التي تنجذب إلى الطاقة المغناطيسية وتؤثر عليها. التجارب العلمية ونتائجها في هذا الصدد.
مجال مغناطيسي
يُقصد بالمجال المغناطيسي قوة مغناطيسية تحدث ضمن النطاق المحيط بجسم أو جسم مغناطيسي، مرتبطة بتيار كهربائي يمر عبره، باتجاه مركز المجال المغناطيسي، طالما أن البوصلة داخل مجالها المغناطيسي، مما يعني أن سوف تتحرك الجسيمات المشحونة بالفعل نتيجة لتأثير المجال المغناطيسي، وبالتالي يمكننا أن نفترض أن القوة الناتجة عن حركة الشحنات الكهربائية في الأسلاك في مجال مغناطيسي هي التفسير العلمي لدوران المحركات الكهربائية. …
كيف تستنتج وجود مجال مغناطيسي
يمكننا أن نلاحظ توزيع المجال المغناطيسي عن طريق نثر بعض برادة الحديد إما على ورقة موضوعة على شريط مغناطيسي أو فوق ورقة مقطوعة بواسطة سلك متصل بتيار كهربائي. تتشكل التيارات التي توجه التيارات الخارجية من الشمال إلى الجنوب، على عكس التيارات الداخلية.، سيتم توجيهها في الاتجاه المعاكس، ويمكن إنشاء مجال مغناطيسي عن طريق تمرير تيار كهربائي عبر سلك، حيث تتشكل دوائر مغناطيسية حول السلك، ومركزها هو السلك نفسه. يمكن للتيار الكهربائي أن يولد مجالًا مغناطيسيًا والعكس صحيح، ولكن كيف تعرف اتجاهه
أكدت التجارب أن اليد اليمنى تساعد في المحلول. فإذا استقرت راحة اليد اليمنى على قاعدتها، فسيكون اتجاه الإبهام هو اتجاه التيار الكهربائي، ويكون اتجاه المجال المغناطيسي في اتجاه أصابع أخرى، ويمكن التحكم في المجال المغناطيسي، فنقوم بزيادته عن طريق زيادة التيار الكهربائي، والتيار المتدفق من الشمال إلى الجنوب.
ما هي خطوط المجال المغناطيسي
خطوط المجال المغناطيسي هي خطوط تخيلية يمكن استخدامها لرسم مخطط مجال مغناطيسي، وقد عرّفها الفيزيائيون على أنها خط وهمي يرسم مسار القطب الشمالي الافتراضي للمغناطيس، لذلك يجعلنا نرى التيار الخارج. من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي، ويدخله من الخارج للمغناطيس من جانبه الجنوبي إلى الجانب الشمالي.
قم بتسمية خصائص خطوط المجال المغناطيسي.
أي مجال مغناطيسي له العديد من الخصائص التي يمكن للباحث ملاحظتها بسهولة من خلال التجربة، ويمكن تلخيص هذه الخصائص على النحو التالي
- تزداد الخطوط الوهمية حول القطبين وتنخفض في باقي المناطق، بسبب الاختلاف في القوة المغناطيسية، فكلما اقتربنا من القطبين، كانت أقوى.
- يتناسب عدد خطوط المجال المغناطيسي طرديًا مع قوة المجال المغناطيسي.
- هذه خطوط مغلقة (أي مغلقة)، مما يعني أنها تنتقل من القطب الشمالي إلى الجنوب، وبالنسبة لقطب واحد لا يمكن أن يكون هناك مجال مغناطيسي، على عكس التيار الكهربائي، هناك شحنة كهربائية واحدة فقط.
- لا يمكن أن تتقاطع هذه الخطوط، إذا تقاطعت، فهذا يعني أن للمغناطيس أكثر من مجال، وهو أمر غير مقبول عمليًا.
- يتغير اتجاه المجال المغناطيسي حسب اتجاه خطوطه، يمكن أن يكون منحنيًا أو مستقيمًا.
- حجم التدفق المغناطيسي داخل السطح المغلق يساوي صفرًا، نظرًا لأن عدد خطوط قوة المجال المغناطيسي التي تخترق السطح المغلق من الداخل إلى الخارج يساوي حتمًا عددها من الخارج إلى الداخل.
قانون المجال المغناطيسي
تعني قوة المجال المغناطيسي مقدار القوة المؤثرة على جسيم يحمل شحنة كهربائية، لذلك نقسمها على حاصل ضرب السرعة اللحظية للجسيم على مقدار الشحنة الكهربائية.
شدة المجال المغناطيسي = القوة المغناطيسية المؤثرة على الجزيء ÷ (السرعة اللحظية لجسيم مشحون × حجم شحنة كهربائية)، ولكل من هذه المفاهيم وحدتها القياسية الخاصة بها، وهي
قوة المجال المغناطيسي ورمزه (ب) = وحدة تسلا ورمزها (تي). القوة المغناطيسية المؤثرة على جزيء (و) = نيوتن ورمزه (ن). السرعة اللحظية للجسيم المشحون لها رمزها الخاص (v) = وحدة القياس الخاصة بها م / ث، ورمزها (م / ث). مقدار الشحنة الكهربائية ورمزها (q) = قلادةها ورمزها (ج). لذا تبدو معادلته الرياضية كما يلي (ب = و / (ف * ت).
لماذا تم تسمية القطبين الشمالي والجنوبي للمغناطيس
يرى الفيزيائيون الأرض كمغناطيس كبير بقطبين، قطب شمالي وقطب جنوبي، وبما أن القطبين بشحنات مختلفة يجذبان بعضهما البعض، فإننا نلاحظ أننا إذا علقنا مغناطيسًا صناعيًا بحرية، فسيتم توجيه نهايته الحرة نحو الشمال المغناطيسي، والذي يُعرف بالنسبة للأرض باسم القطب الشمالي، وبالتالي يُطلق على الجانب المواجه للشمال القطب الشمالي، ويطلق على الطرف الآخر باتجاه القطب الجنوبي الجغرافي القطب الجنوبي.
الخواص المغناطيسية
للمغناطيس العديد من الخصائص التي يمكن استخدامها في حياتنا اليومية، وهي
- يحتوي المغناطيس على قطبين شمالي وجنوبي وسيشير حتماً إلى الشمال إذا تم تعليقه بحرية.
- الأقطاب هي المراكز الرئيسية حيث يتم جمع قوة المغناطيس.
- قطبي المغناطيس لهما شحنة مختلفة، فإذا وجدت أقطابًا ذات شحنات مختلفة، فإنها تنجذب إلى بعضها البعض، وإذا كانت الشحنات متشابهة، فإن القطبين ينفران.
- في حالة قطع مغناطيس، فإن أي قطعة منه سيكون لها قطبان، حتى لو كانا بأحجام مختلفة، حيث لا يمكن عمليًا أن يكون هناك مغناطيس بقطب واحد.
استخدام المغناطيس
دخلت المغناطيسات في جميع مناحي الحياة، واليوم نجدها في الأجهزة الكهربائية، وتجد العديد من الاستخدامات في الحياة اليومية، والطب الحديث، وغيرها. وفيما يلي بعض الاستخدامات الشائعة للمغناطيس، ومنها
- يتم استخدامه في صناعة المولدات الكهربائية والمحركات الميكانيكية.
- يدخل جرس الصناعة.
- ساهم مبدأ الدفع والجذب في تطوير صناعة السكك الحديدية والسكك الحديدية ومشاريعها.
- يساعد المغناطيس بائع الحلوى في فتح بعض أنواع العلب.
- دخلت المغناطيسات عالم الرافعات الضخمة في الموانئ البحرية وأماكن أخرى.
- يساعد في إيجاد الاتجاهات عن طريق تحديد الشمال المغناطيسي باستخدام البوصلة.
لذا؛ بفضل معرفتنا بالاستخدام الشائع للمغناطيس، توصلنا معكم إلى خاتمة موضوع بحثنا، والذي كان يسمى “كيف نتوصل إلى استنتاج حول وجود مجال مغناطيسي” تعرفنا من خلال فقراته على قيمة المجال المغناطيسي وقانون حساب قوته وخصائصه.