شكل المجال المغناطيسي في السلك المستقيم

شكل المجال المغناطيسي في السلك المستقيم، نرحب بكم طلابنا الأعزاء في موقعكم أون تايم نيوز، والذي يضم نخبة من الأساتذة والمعلمين لكافة المراحل الدراسية.

حيث نعمل معا كوحدة واحدة ونبذل قصارى جهدنا لنضع بين أيديكم حلول نموذجية لكل ما يعترضكم من أسئلة لنساعدكم على التفوق والنجاح.

مغناطيس كهربي في الفيزياء والهندسة الكهربائية (بالإنجليزية: electromagnet)‏ هو مغناطيس يتولد مجاله المغناطيسي عن طريق مرور تيار كهربائي منتظم في ملف (أو سلك). ويختفي المجال المغناطيسي المتولد عندما ينقطع التيار. وتستخدم المغناطيسات الكهربائية كثيرا في المحركات الكهربائية وفي المولدات الكهربائية وومكبرات الصوت وفي أجهزة تصوير بالرنين المغناطيسي وفي أجهزة الأقراص الصلبة لتخزين المعلومات وفي الرافعات الثقيلة وأجهزة علمية كثيرة .

شكل المجال المغناطيسي في السلك المستقيم

حجر المغناطيس هو خام الحديد المُمغنَط، وهو مكوّن أوّليّ من مُكوّنات الصّخور النّاريّة، ويُعدّ من المعادن واسعة الانتشار في الطّبيعة. وقد عُرِف هذا حجر المغناطيس منذ القدم؛ لما يتميّز به من قوّةٍ مغناطيسيّةٍ، وهي قوّة يُؤثّر بها المغناطيس على ذرّات موادّ مُحدَّدةٍ، مُمّا يؤدّي إلى انجذابها أو تنافرها، ومن الموادّ التي تتأثّر بالمغناطيس الحديد.

تشكّلت حجارة المغناطيس في ظروف غير معلومة، إلّا أنّ العلماء اعتقدوا أنّها تشكّلت من أكاسيد الحديد الأسود والماغمايت؛ حيث إنّ مُقاومة هذه الحجارة تُبقيها مُمَغنَطةً بشكل دائم، ومن نظريّاتهم أيضاً أنّ حجارة المغناطيس قد حصلت على قوّتها المغناطيسيّة من المجال المغناطيسيّ القويّ للصّواعق؛ وهذا ما يدعم فكرة أنّ حجارة المغناطيس موجودة على سطح الأرض وليس في باطنها، ويوجد في الطبيعة مركّبان على شكل حجارةٍ ذات مغناطيسيّةٍ طبيعيّةٍ، هما: أكسيد الحديد الأسود (Fe3O4)، والبيروتيت.

أنواع المغناطيس

يُصنَّف المغناطيس إلى ثلاثة أنواعٍ، وهي:

1.  المغناطيس الدّائم: تتولّد في هذا المغناطيس مجالات جذبٍ دون الحاجة لأيّ مصدر خارجيّ، أو قوّة ما، أو تيّار كهربائيّ؛ فهو مغناطيسيّ بطبيعته، وتختلف أنواع الموادّ التي يتشكّل منها المغناطيس الدّائم، ولكلّ نوعٍ منها خصائص فريدة وقوّة جذبٍ مختلفة عن الأنواع الأخرى.
2. المغناطيس المُؤقَّت: هو مادّة غير مغناطيسيّة، تصبح مثل المغناطيس عند تأثُّرها بمجال مغناطيسيّ خارجيّ، وتفقد هذه الخاصيّة بمجرّد زوال تأثير هذا المجال.
3. المغناطيس الكهربائيّ: في هذا النّوع يُحوَّل الحديد إلى مغناطيس؛ عن طريق لفّه بسلك موصِل ومعزول، ثمّ يُمرَّر التيّار الكهربائيّ في هذا السّلك.

خصائص المغناطيس

اتّفق عُلماء الفيزياء على خصائص ومصطلحات عامّة للمغناطيس، ومنها:

1.  المجال المغناطيسيّ: ويُسمّى أيضاً بالحقل المغناطيسيّ والحثّ المغناطيسيّ، وهو عبارة عن القوّة المغناطيسيّة التي يتمّ توليدها في المجال الذي يحيط المغناطيس، ويمكن إجراء تجربة للكشف عن المجال المغناطيسيّ وتوزُّعه، وذلك بوضع قضيب مغناطيسيّ على ورقة، ونثر مادّة بُرادة الحديد عليها، فتترتّب البُرادة في خطوط المجال الدائريّة المُتَّجهة من الشّمال نحو الجنوب، بينما تتعاكس خطوط المجال المغناطيسيّ الداخليّة مع الخارجيّة؛ حيث تتّجه من الجنوب نحو الشّمال داخل المغناطيس.
2. المغناطيسية: تُعرَف المغناطيسيّة بأنّها مُتَّجهة، ويمكن إيجاد قوّتها وقيمتها بالاعتماد على قيمة العزم المغناطيسيّ.
3. الأقطاب: يتكوّن المغناطيس بغضّ النّظر عن طوله أو حجمه من قُطبَين: شماليٍّ، وجنوبيٍّ، ويُلاحَظ وجود الرّمزَين (N,S) على طرفَي القضيب المغناطيسيّ؛ للدّلالة على الشّمال (بالإنجليزيّة: North)، والجنوب (بالإنجليزيّة: South)، ويدلّ اللّون الأحمر للمغناطيس على القطب الشماليّ عادةً، أمّا الأزرق فهو القطب الجنوبيّ، وتتميّز هذه الأقطاب بأنّها تتجاذب في حال اختلافها؛ أي أنّ القطب الشماليّ لمغناطيس ما ينجذب نحو القطب الجنوبيّ لمغناطيس آخر، أمّا في حالة تشابه الأقطاب فإنّها تتنافر.
4. الحركة الأفقيّة: يتميّز المغناطيس بتحرُّكه أفقيّاً مُتّجهاً نحو الشّمال المغناطيسيّ عند وضعه بشكل حرّ؛ فعند تعليقه من المُنتصف عند مركز ثقله، سيبدأ بالحركة جنوباً وشمالاً، ويبقى مُتحرِّكاً إلى أن يصبح محوره متوازياً مع خطّ الزّوال المغناطيسيّ للكرة الأرضيّة؛ فيصبح قُطباه في هذه الحالة مُتّجهَين نحو الشّمال والجنوب المغناطيسيَّين.
5. قوّة جذب المغناطيس: يُعدّ طرفا المغناطيس هما الأقوى جذباً مُقارنةً بباقي أجزائه؛ إذ يتكوّن المغناطيس من محور المغناطيس، وهو الخطّ الذي يصل بين قُطبَي المغناطيس، ويُطلَق على هذه المسافة اسم الطّول الفعّال للمغناطيس، ويُرمَز له بـ (2L)، أمّا البُعد الذي يفصل بين طرفَي المغناطيس فيُسمّى الطّول الطبيعيّ للمغناطيس، وتتميّز المنطقة التي تتوسّط المغناطيس بضعف قدرتها على الجذب، وتُسمّى المنطقة الحياديّة.
6. تساوي قوّتَي قُطبَي المغناطيس: تكون قوّتا جذب القطبين الشماليّ والجنوبيّ المغناطيسيّين متساويتَين؛ بحيث لا يوجد أيّ اختلافٍ بينهما إطلاقاً.

• السؤال: شكل المجال المغناطيسي في السلك المستقيم

• الإجابة: عبارة عن دوائر مغلقة منتظمة متحدة المركز مركزها السلك ذاته وفي مستوى عمودي على السلك.