كيف يتم الاستدلال على وجود مجال مغناطيسي يعد المجال المغناطيسي أحد الموضوعات في الفيزياء التي أثارت اهتمام العلماء، حول مصدر وطبيعة الطاقة التي يحملها المغناطيس وآلية عمله، وأي الأجسام تنجذب إلى الطاقة المغناطيسية وتتأثر بها. ونتائجها في هذا الصدد.
محتويات
المجال المغناطيسي
من خلال فهم المجال المغناطيسي القوة المغناطيسية التي تنشأ داخل النطاق الذي يحيط بجسم مغناطيسي أو جسم متصل بتيار كهربائي يمر عبره، باتجاه مركز المجال المغناطيسي، بشرط أن تكون البوصلة ضمن مجالها المغناطيسي، مما يعني أن الجسيمات المشحونة ستتحرك بالفعل نتيجة تأثرها بالمجال المغناطيسي، وبالتالي يمكننا اعتبار أن القوة الناتجة عن تحريك الشحنات الكهربائية على الأسلاك داخل المجال المغناطيسي، هي التفسير العلمي في دوران محركات كهربائية.
كيف يتم الاستدلال على وجود مجال مغناطيسي
يمكننا أن نلاحظ توزيع المجال المغناطيسي عن طريق نشر برادة حديدية صغيرة على ورقة موضوعة على قضيب مغناطيسي أو على ورقة مقطوعة بواسطة سلك متصل بتيار كهربائي، وتتشكل تيارات توجه تيارات خارجية من الشمال إلى الجنوب، على عكس الداخلية. سيتم توجيه التيارات في الاتجاه المعاكس، ويمكن إنشاء مجال مغناطيسي عن طريق تمرير تيار كهربائي عبر سلك حيث تتشكل دوائر مغناطيسية حول السلك ويكون مركزه هو السلك نفسه. من الممكن أن يولد التيار الكهربائي مجالًا مغناطيسيًا والعكس صحيح، ولكن كيف نعرف اتجاهه
أكدت التجارب أن اليد اليمنى تساعد في المحلول، فإذا استقرت راحة اليد اليمنى على قاعدتها، فإن اتجاه الإبهام هو اتجاه التيار الكهربائي، بينما يكون اتجاه المجال المغناطيسي هو اتجاه باقي أجزاء الجسم. يد. ويمكن التحكم في المجال المغناطيسي، فنقوم بزيادته عن طريق زيادة التيار الكهربائي الذي ينتقل من الشمال إلى الجنوب. .
ما هي خطوط المجال المغناطيسي
خطوط المجال المغناطيسي هي خطوط تخيلية يمكن استخدامها لاستنتاج مخطط المجال المغناطيسي، وقد عرّفها الفيزيائيون على أنها خط وهمي يرسم مسار حركة وحدة القطب الشمالي الافتراضية للمغناطيس، مما يجعلنا نرى تيارًا يخرج. من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي، ويدخل المغناطيس إليه من الخارج من جانبه الجنوبي إلى جانبه الشمالي.
اذكر خصائص خطوط المجال المغناطيسي.
أي مجال مغناطيسي له خصائص عديدة يمكن للباحث ملاحظتها بسهولة بمجرد التجربة، ويمكن تلخيص هذه الخصائص على النحو التالي
- تتكثف الخطوط التخيلية حول القطبين وتتضاءل في باقي المناطق، بسبب الاختلاف في القوة المغناطيسية، كلما اقتربت من القطبين، كلما كانت أقوى.
- يتناسب عدد خطوط المجال المغناطيسي طرديًا مع قوة المجال المغناطيسي.
- إنها خطوط مغلقة (أي مغلقة)، مما يعني أنها تنتقل من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي، ولا يمكن أن يكون هناك مجال مغناطيسي لقطب واحد، على عكس التيار الكهربائي، الشحنة الكهربية موجودة وحدها.
- لا يمكن تجاوز هذه الخطوط، إذا عبرت، فهذا يعني أن المغناطيس يحتوي على أكثر من مجال، وهو أمر غير مقبول عمليًا.
- يختلف اتجاه المجال المغناطيسي وفقًا لاتجاه خطوطه، ويمكن أن يكون منحنيًا أو يمكن أن يكون مستقيماً.
- قيمة التدفق المغناطيسي داخل السطح المغلق تساوي الصفر، لأن عدد خطوط المجال المغناطيسي التي تخترق السطح المغلق من الداخل إلى الخارج يساوي حتماً عددها من الخارج إلى الداخل.
قانون المجال المغناطيسي
شدة المجال المغناطيسي تعني مقدار القوة التي تؤثر على الجسيم الذي يحمل شحنة كهربائية، لذلك نقسمها على حاصل ضرب السرعة اللحظية للجسيم على حجم الشحنة الكهربائية.
شدة المجال المغناطيسي = القوة المغناطيسية المؤثرة على الجزيء ÷ (السرعة اللحظية للجسيم المشحون × حجم الشحنة الكهربائية)، ولكل من هذه المفاهيم وحدتها القياسية، على النحو التالي
قوة المجال المغناطيسي ورمزه (ب) = وحدة تسلا الخاصة به ورمزه (ر) القوة المغناطيسية المؤثرة على الجزيء (و) = نيوتن ورمزه (ن). السرعة اللحظية للجسيم المشحون لها رمزها (v) = وحدتها م / ث ورمزها (م / ث). مقدار الشحنة الكهربائية ورمزها (q) = كولومها ورمزها (ج). وبالتالي، فإن معادلتها الرياضية هي كما يلي (ب = و / (ف * ت).
لماذا يسمى القطبين الشمالي والجنوبي للمغناطيس
يرى الفيزيائيون الأرض كمغناطيس كبير بقطبين، قطب شمالي وقطب جنوبي، وبما أن أقطاب الشحنات المختلفة تجتذب بعضها البعض، نلاحظ أننا إذا علقنا مغناطيسًا صناعيًا بحرية، فإن نهايته الحرة ستتجه نحو المغناطيس الشمال، والذي يُعرف بالأرض باسم القطب الشمالي، وبالتالي فإن الجزء الذي يتجه شمالًا يسمى القطب الشمالي، والطرف الآخر، الذي يتجه نحو القطب الجنوبي الجغرافي، يسمى القطب الجنوبي.
خصائص المغناطيس
للمغناطيس العديد من الخصائص التي يمكن استخدامها في حياتنا اليومية، وهي كالتالي
- يحتوي المغناطيس على قطب شمالي وقطب جنوبي، وسيتجه حتماً إلى الشمال إذا تم تعليقه بحرية.
- الأقطاب هي المراكز الرئيسية التي تتركز فيها قوة المغناطيس.
- قطبي المغناطيس لهما شحنة مختلفة، إذا وجدت أقطابًا ذات شحنات مختلفة، فإنها تجتذب بعضها البعض، وإذا كانت الشحنات متشابهة، فإن القطبين يتنافران.
- في حالة قطع المغناطيس، ستحتوي أي قطعة منه على قطبين، حتى مع اختلاف الأحجام، حيث لا يمكن عمليًا أن يكون هناك مغناطيس قطب واحد.
استخدامات المغناطيس
دخلت المغناطيسات كل مجالات الحياة، ونجدها اليوم في الأجهزة الكهربائية، ولها استخدامات متنوعة في المنزل، والطب الحديث، وغيرها. فيما يلي بعض الاستخدامات الشائعة للمغناطيس، بما في ذلك
- يتم استخدامه في صناعة المولدات الكهربائية والمحركات الميكانيكية.
- ندخل في صناعة غطاء المحرك.
- ساهم مبدأ التنافر والجذب في تطوير صناعة السكك الحديدية والسكك الحديدية ومشاريعها.
- يساعد المغناطيس بائع الحلوى على فتح بعض أنواع العلب.
- دخلت المغناطيسات عالم الرافعات الضخمة في الموانئ البحرية وأماكن أخرى.
- يساعد في العثور على الاتجاهات عن طريق تحديد الشمال المغناطيسي باستخدام البوصلة.
ثم؛ مع معرفتنا بالاستخدامات الشائعة للمغناطيس، توصلنا إلى استنتاج موضوع بحثنا، بعنوان كيف يتم استنتاج وجود مجال مغناطيسي من خلال فقراتها تعلمنا معنى المجال المغناطيسي وقانون حساب شدته وخصائصه.