خصائص خطوط المجال المغناطيسي      

كتابة: أميرة جادو آخر تحديث: 04 مارس 2021 , 23:13

شكل خطوط المجال المغناطيسي للتيار المستقيم

يعد ظهور المجالات المغناطيسية أحد أهم مصادر القوة الكهرومغناطيسية ، فعندما تكون الشحنات في حالة حركة، تزداد الشحنة في الحركة، وتزداد قوة المجال المغناطيسي، وهي إحدى القوى الرئيسية الأربعة للطبيعة، والشكل من خطوط المجال المغناطيسي DC تتكون من دوائر ذات مركز واحد، لأن المسارات التي تمر عبر خطوط قوة المجال المغناطيسي تكون دائرية الشكل إلى حد ما، ومركزها هو مركز المغناطيس نفسه أو مركز المجال المغناطيسي، وهناك العوامل المؤثرة في المجال المغناطيسي لملف لولبي ، فعندما يتدفق التيار في الموصل الكهربائي ، وغالبًا ما تكون هذه الخطوط مرئية ، عندما توضع صفيحة فوق مغناطيس أو موصل كهربائي ، توضع بعض برادة الحديد أعلى اللوحة ، حيث تنتشر برادة الحديد على شكل خطوط المجال المغناطيسي ، أو خطوط الكهرباء. [1]

المجال المغناطيسي

هو مجال تم إنشاؤه بواسطة مغناطيس أو شحنة كهربائية متحركة ، أو القوة المغناطيسية المؤثرة على سلك يمر به تيار ، والمجال المغناطيسي هو منطقة حول مادة مغناطيسية أو شحنة كهربائية متحركة تعمل فيها قوة المغناطيسية، يتشكل المجالات المغناطيسية في صورة خطوط المجال المغناطيسي، إنها أداة بصرية تستخدم لتصور اتجاه وقوة المجال المغناطيسي، يتضمن المغناطيس على زوج من الأقطاب، شمالي وجنوبي، حيث تنجذب أشياء مختلفة إلى القطبين، وتتنافر الأجسام المماثلة، ربما يكون أقرب مثال على المجال المغناطيسي هو التأثيرات التي تسببها إبرة البوصلة المغناطيسية، المجال المغناطيسي هو أساس تشغيل المحرك الكهربائي، حيث يتسبب المجال المغناطيسي في تحرك الإلكترونات في اتجاه معين، مكونًا تيارًا كهربائيًا.

يمكن تمثيل المجالات المغناطيسية بخطوط مستمرة وهناك العديد من العوامل المؤثرة في شدة المجال المغناطيسي منها القوة أو تدفق مغناطيسي حيث ينبثق من أقطاب مغناطيسية تبحث عن الشمال وتدخل أقطابًا مغناطيسية تبحث عن الجنوب، تشير كثافة الخطوط إلى حجم المجال المغناطيسي، في أقطاب المغناطيس، على سبيل المثال ، حيث يكون المجال المغناطيسي قويًا، تكون خطوط المجال مزدحمة معًا ، أو أكثر كثافة، بعيدًا، حيث يكون المجال المغناطيسي ضعيفًا، ينتشرون ، ويصبحون أقل كثافة، يتم تمثيل المجال المغناطيسي المنتظم بخطوط مستقيمة متوازية متساوية المسافات، اتجاه التدفق هو الاتجاه الذي يشير فيه القطب الشمالي لمغناطيس صغير، خطوط التدفق مستمرة وتشكل حلقات مغلقة، بالنسبة لقضيب مغناطيسي، يخرجون من القطب الشمالي الساعي للخارج، ويخرجون ويحيطون، ويدخلون المغناطيس في القطب الجنوبي، ويستمرون عبر المغناطيس إلى القطب الشمالي، حيث يظهرون مرة أخرى. [2]

تعريف خطوط المجال المغناطيسي

المغناطيس يخلق مجالات مغناطيسية، لا يمكن رؤيتها، تملأ الفراغ حول المغناطيس حيث تعمل القوى المغناطيسية، وحيث يمكنها جذب أو طرد المواد المغناطيسية، على الرغم من أننا لا نستطيع رؤية الحقول المغناطيسية، يمكننا اكتشافها باستخدام برادة الحديد، تصطف قطع الحديد الصغيرة في مجال مغناطيسي، كما يوصف التفاعل المغناطيسي من حيث المجال المغناطيسي لأنه يحدد الدرجات في مجال تعمل فيه نفس النقطة عند تلك النقطة، والجسيمات المشحونة المتحركة هي مجالات مغناطيسية، وبعض الجسيمات تخلق نفس الحقول المغناطيسية مقارنة بالباقي المغناطيسية، مثل مرور تيار كهربائي داخل الموصل، ستولد مغناطيسًا دائمًا، ويُطلق على عدد خطوط المجال المغناطيسي التي تخترق السطح اسم التدفق المغناطيسي، والتدفق المغناطيسي هو قوة المجال المغناطيسي العام الذي ينتقل عبر منطقة معينة حيث يصف التدفق المغناطيسي تأثيرات التدفق المغناطيسي، القوة المغناطيسية المؤثرة على الجسم الذي يشغل المساحة. [2]

ما هي خصائص المجال المغناطيسي

هناك بعض الخصائص المهمة لخطوط المجال المغناطيسي، فيما يلي: [3]

  • يتناسب قرب خطوط المجال أو كثافتها طرديًا مع شدة المجال.
  • يبدو أن خطوط المجال المغناطيسي يمكن أن تبدأ أو تظهر من القطب الشمالي وتتداخل وتندمج أو تنتهي عند القطب الجنوبي.
  • داخل المغناطيس، اتجاه خطوط المجال المغناطيسي من القطب الجنوبي إلى القطب الشمالي.
  • لا يمكن أبدًا أن  تتقاطع خطوط المجال مع بعضها البعض.
  • لا تظهر خطوط المجالات المغناطيسية أو ولا يمكن أن تتوقف في أي مكان ، فهي دائمًا ما تصنع حلقات مغلقة وتستمر داخل مادة مغناطيسية (على الرغم من أنها في بعض الأحيان لا يتم رسمها بهذه الطريقة).
  • تتميز خطوط المجالات بوجود الاتجاه والحجم في أي نقطة في الحقل، لذلك، يتم تمثيلها بواسطة متجه، تشير إلى اتجاه المجال المغناطيسي.
  • يصبح المجال المغناطيسي أشد قوة عند القطبين لأن خطوط المجال تكون كثيفة جداً بالقرب من القطبين.
  • تتجمع خطوط المجال المغناطيسي معًا بشكل طبيعي في المناطق التي يصبح فيها المجال المغناطيسي أشد قوة، هذا يعني أن حجم خطوط المجال وكثفتها تشير إلى شدة المجال.

كيف تقيس المجالات المغناطيسية

نظرًا لأن المجال المغناطيسي عبارة عن كمية متجهية، فهناك جانبان نحتاج إلى قياسهما لوصفه ؛ القوة والاتجاه،

الاتجاه سهل القياس،  ويمكن أن  تقاس شدة المجال المغناطيسي  باستخدام بوصلة مغناطيسية تتماشى مع المجال، تم استخدام البوصلات المغناطيسية في الملاحة (باستخدام المجال المغناطيسي للأرض) منذ القرن الحادي عشر.

ومن المثير للاهتمام أن قياس القوة أصعب بكثير، لم يتم اكتشاف مقاييس المغناطيسية إلا بالقرن التاسع عشر تعمل معظم مقاييس المغناطيسية هذه من خلال استغلال القوة التي يشعر بها الإلكترون أثناء تحركه عبر مجال مغناطيسي، ولم يكن القياس الدقيق للغاية للمجالات المغناطيسية الصغيرة عمليًا إلا منذ اكتشاف المقاومة المغناطيسية العملاقة في عام 1988 في مواد ذات طبقات خاصة، تم تطبيق هذا الاكتشاف في الفيزياء الأساسية بصورة سريعة لتقنية القرص الصلب المغناطيسي المستخدمة لتخزين البيانات في أجهزة الكمبيوتر، أدى هذا إلى زيادة سعة تخزين البيانات بمقدار ألف ضعف في غضون سنوات قليلة فقط بعد تطبيق التقنية مباشرة، وفي عام 2007 مُنح ألبرت فيرت وبيتر جرونبيرج جائزة نوبل في الفيزياء لهذا الاكتشاف.[4]

استخدامات المجال المغناطيسي

  • قد تم استخدم المغناطيس في الطب في الماضي منذ ألاف السنين، وخاصة من قبل الصينيين، في الشفاء، حيث يستخدم لتحديد وخز الإبر في جسم المريض، وعلاج الاكتئاب وتسكين الآلام، ويتم وضعه في مكان الألم.
  • كما يتم استخدامه  في صناعة أجهزة التلفزيون، خاصة أشعة الكاثود هذه على مسدس إلكتروني في عنق الأنبوب يطلق تيارًا من الإلكترونات باتجاه الشاشة.
  •  ويدخل في عملية في صناعة الإلكترونيات، حيث تدخل في عملية تخزين البيانات على أقراص الكمبيوتر، وأشرطة الفيديو، حيث تستخدم أشرطة الفيديو أيضًا مادة مماثلة مع مركبات الحديد التي تسمح بتخزين الحقول المغناطيسية في أنماط على الشريط.
  • و يستخدم المغناطيس أيضًا في صنع بطاقات الائتمان اليومية وأشكال الهوية الأخرى التي نستخدمها.
  • كما يتم استخدام المغناطيس في جميع أنحاء المنزل في أشياء لا حصر لها، منها المكانس المغناطيسية و مكبرات الصوت وسمّاعات الرأس.

مصادر المجال المغناطيسي

يتشكل المجال المغناطيسي بعدة طرق بالإضافة إلى أنه يتكون من المغناطيس نفسه، بحيث يمكن تشكيل مجال مغناطيسي من سلك يتدفق من خلاله تيار كهربائي، أو من موصلات كهربائية، بمعنى آخر ، يمكن أن يولد المجال المغناطيسي من حركة الشحنات الكهربائية.

توليد تيار كهربائي من المجال المغناطيسي

المغناطيس يجعلك تشع مولده ، مغناطيسيته في عام 1820، اكتشف هانز كريستيان أورستد تيارًا كهربائيًا يمر عبر الأسلاك الكهربائية بالقرب منه ويؤدي إلى انحرافه، يشير هذا إلى أن التيار الكهربائي الذي يمر عبر السلك يتسبب في انحراف البوصلة المجاورة له، توليد التيار المغناطيسي، في الفاتورة الفاتنة، حدثت عدة أحداث ساحرة، مرتبطة ارتباطًا وثيقًا ببعضها البعض، أصبحنا مشهورين لأن الأنواع الأخرى من التجارب التي نشأت فيها الفيزيولوجيا الكهربية خلقت بالفعل قياس المجرات، كما أن هناك تأثير متبادل بين المجالات المغناطيسية والتيارات الكهربائية، ويتضح هذا التأثير من خلال قانون لابلاس للقوى الكهرومغناطيسية، عندما يمر تيار كهربائي عبر موصل معين (على سبيل المثال ، سلك كهربائي)، ويكون هذا الموصل مغمورًا في مجال مغناطيسي معين، يتحرك أو يدور تحت تأثير قوة كهرومغناطيسية ناتجة عن تيار كهربائي ومجال مغناطيسي معًا.

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق