كيف يمكن زيادة قوة جذب المغناطيس الكهربائي

كتابة: خلود صلاح آخر تحديث: 26 أغسطس 2022 , 15:12

كيف يمكن زيادة قوة جذب المغناطيس الكهربائي

من الممكن القيام بزيادة قوة جذب المغناطيس الكهربائي من خلال :

  • زيادة عدد لفات السلك.
  • لف السلك حول قلب من الحديد.
  • زيادة التيار الكهربائي المار في السلك.

ما هو المغناطيس الكهربائي

إن المغناطيس الكهربائي عبارة عن مغناطيس يعمل بالكهرباء، أي أنه على عكس المغناطيس الدائم، ومن الممكن بكل سهولة أن يتم تغيير قوة المغناطيس الكهربائي من خلال تغيير كمية التيار الكهربائي الذي يتدفق خلاله، ويمكن كذلك عكس قطبي المغناطيس الكهربائي عن طريق عكس تدفق الكهرباء، ومن الجدير بالذكر أن المغناطيس الكهربائي يعمل لأن التيار الكهربائي يُنشأ مجالًا مغناطيسيًا، وهذا المجال المغناطيسي الذي ينتج عن تيار كهربائي يُنشأ دوائر حول التيار الكهربائي. [1]

ما هي القوة المغناطيسية

القوة المغناطيسية هي التجاذب أو التنافر الذي يحدث بين الأجسام المشحونة كهربائيًا بسبب حركتها، ويُعتبر هو القوة الرئيسية المسئولة عن تأثيرات ما، كعمل المحركات الكهربائية وجذب المغناطيس للحديد، ومن الجدير بالذكر أن هناك قوى كهربائية توجد بين الشحنات الكهربائية الثابتة، إذ توجد كل من القوى الكهربائية والمغناطيسية ما بين الشحنات الكهربائية المتحركة، ومن الممكن أن توصف القوة المغناطيسية الموجودة بين شحنتين متحركتين بأنها التأثير الذي يمارس على أي من الشحنتين من خلال مجال مغناطيسي تم تكوينه بواسطة الأخرى.

ومن وجهة النظر تلك، فتكون القوة المغناطيسية F على الجسم الثاني تتناسب طرديًا مع شحنته q2، ومقدار سرعته v2، وحجم المجال المغناطيسي B1 الذي نتج عن الشحنة الأولى المتحركة، وجيب زاوية ثيتا θ ، بين مسار الجسم الثاني واتجاه المجال المغناطيسي، أي أن، F = q2B1v2 sin θ.

ومن الجدير بالذكر أن القوة تكون صفرًا في حال كانت الشحنة الثانية متحركة في اتجاه المجال المغناطيسي، كما تكون أكبر في حال كانت تنتقل بزوايا قائمة على المجال المغناطيسي. [2]

زيادة القوة الحالية للمجال المغناطيسي

وفقًا لقانون أمبير فإن المجال المغناطيسي حول السلك الحامل للتيار يتناسب بصورة مباشرة مع قوة التيار، أي بمعنى آخر يمكن القيام بزيادة القوة الحالية والقيام بزيادة المجال المغناطيسي، وهناك طرق عديدة للقيام بهذا:

  • زيادة الجهد.
  • خفض مقياس السلك.
  • خفض درجة الحرارة.
  • استخدام سلك بموصلية عالية.

زيادة الجهد: إن قانون أوم يُخبرنا بأن التيار يتناسب مع الجهد، ولذا في حال القيام بتشغيل مغناطيس كهربائي على بطارية 6 فولت، فيمكن الانتقال إلى بطارية 12 فولت، ولا يمكن الاستمرار في زيادة الجهد إلى أجل غير مسمى، إذ أن مقاومة السلك ترتفع مع درجة الحرارة إلى أن يتم الوصول إلى تيار معين، وذلك يقود إلى الخيار التالي.

خفض مقياس السلك: إن مقاومة السلك تقل مع زيادة مساحة المقطع العرضي، ولذلك يتم تقليل مقياس السلك، ويجب أن يوضع في الاعتبار أن تقليل المقياس يترادف مع زيادة سمك السلك، وفي حال القيام بلف الملف اللولبي الخاص بك بسلك قياس 16، فيمكن استبداله بمقياس 14، وسوف يكون المغناطيس أقوى.

خفض درجة الحرارة: إن المقاومة تزداد مع درجة الحرارة، ولذا عند التمكن من المحافظة على المغناطيس في درجات حرارة أقل من درجة التجمد، فس,t يكون المغناطيس أقوى من المغناطيس الذي في درجة حرارة الغرفة، وفي حين أن الاختلاف قد لا يكون كبيرًا، إلا أنه في درجات الحرارة القليلة جدًا فإن المقاومة تقريبًا تختفي وتصير الأسلاك ذات توصيل فائق، وتسمح تلك الحقيقة للعلماء بإنشاء مغناطيس قوي جدًا، مثل ذلك الموجود في CERN.

استخدام سلك بموصلية عالية: من الممكن كذلك أن يتم زيادة التيار من خلال الترقية لسلك بموصلية أعلى، ومن الممكن أن تكون الأسلاك النحاسية من أكثر الأسلاك التي يمكن أن تكون موصلة للكهرباء، إلا أن السلك الفضي هو الأكثر في توصيل الكهرباء، ولذا يمكن التبديل إلى الأسلاك الفضية، وسوف يتم الحصول على مغناطيس أقوى.

زيادة عدد لفات السلك الكهربائي

إن قوة المغناطيس الكهربائي والتي تُعرف كذلك باسم القوة الدافعة المغناطيسية (mmf)، تتناسب طرديًا مع التيار (I)، وليس هذا فقط بل أيضًا مع عدد اللفات (n) حول الملف اللولبي، ومن الممكن أن تكون زيادة عدد اللفات من أسهل الطرق لزيادة قوة المغناطيس الكهربائي، ووفقًا لأن mmf = nI فإن مضاعفة عدد اللفات يقوم بمضاعفة قوة المغناطيس/ ومن الجيد أن يتم لف الأسلاك في طبقات حول قلب الملف اللولبي، ومن الجدير بالذكر أن المجال المغناطيسي لا يتأثر حينما تتلامس الأسلاك مع بعضها البعض.

كيفية صنع مغناطيس بشحنة سالبة

إن كافة أنواع المغناطيس لها قطبان (موجب وسالب)، وحتى يتم صنع مغناطيس شحنة سالبة لا بد أن يتم صنع مغناطيسًا بسيطًا، ومن الجدير بالذكر أن صنع مغناطيس بسيط يتم من خلال تمرير تيار كهربائي خلال جسم معدني، إذ أن الشحنة من المصدر الكهربائي تساعد على تكوين شحنة على الجسم المعدني، والتي بدورها سوف تولد مجالًا مغناطيسيًا، وفي التالي طريقة صنع مغناطيس شحنة سالبة:

  • يتم خلع طرفي السلك: ويجب التأكد من وجود تقريبًا نصف بوصة أو ما يقرب من ذلك من الأسلاك العارية مكشوفة، وينبغي أن يبقى باقي السلك محميًا بغطاء بلاستيكي.
  • يتم لف السلك حول الظفر بإحكام قدر المستطاع: ويتم البدء من رأس الظفر ثم الانتقال إلى طرفه، وكلما تم القيام بلف السلك بإحكام، كلما يكون المجال المغناطيسي أقوى، ولا يتم التداخل مع السلك، ولكن بكل بساطة يتم صنع أكبر عدد ممكن من الملفات الفردية حول الظفر، مع ترك تقريبًا نصف سنتيمتر في نهاية طرف الظفر.
  • يتم لف أحد طرفي السلك العاري حول الطرف الموجب للبطارية: وبعد هذا يتم لف السلك الآخر العاري حول الطرف السالب للبطارية، والآن أصبح هناك مغناطيس يعمل.
  • حرك طرف الظفر فوق مشبك ورق أو برادة معدنية للتحقق من أن المغناطيس يعمل بشكل صحيح: يتم تكرار الخطوات من 1 إلى 3 مع بطارية أخرى وبعض الأسلاك والمسمار، ومن خلال استخدام مغناطيسين يمكن الآن التحقق من أجل معرفة أنه قد تم إنساء شحنة سالبة على المغناطيس.
  • يمكن استخدام مقياس Gaussmeter: وهذا من أجل التحقق من أي طرف من الظفر يحمل شحنة سالبة، ومع هذا فإن تلك الأجهزة تكون باهظة الثمن، ولكن هناك طريقة غير مكلفة من أجل تحديد الشحنة الموجبة والسالبة وهي من خلال استخدام البوصلة، بحيث يتم جلب البوصلة بالقرب من أحد طرفي الظفر، ومراقبة الإبرة، وسوف تُشير للشمال في حال كانت موجبة، وللجنوب إذا كانت سلبية. [3]

ما هي الوظائف التي تستخدم المغناطيس الكهربائي

إن كافة الوظائف في حياتنا اليومية تقريبًا تقوم باستخدام أحد أنواع المغناطيس الكهربائي، مثل الوظائف التالية:

  • المحركات الكهربائية فهي نوع من المغناطيس الكهربائي.
  • من خلال مجالات المغناطيس القوية يتم القيام بفرز وإعادة تدوير القطع المعدنية.
  • السيارات تمتلك العشرات من المغناطيسات الكهربائية التي تحرك الأشياء أو تولد الكهرباء.
  • الكهرباء، إذ أن الكثير من الأجهزة الكهربائية تعمل من خلال مجالات المغناطيس الكهربائي.
إشترك
نبّهني عن
guest
0 تعليقات
رد خطي
الإطلاع على كل التعليقات
زر الذهاب إلى الأعلى