المنطقه التي تظهر فيها اثار القوه المغناطيسيه هي
الإجابة الصحيحة هي : المجال المغناطيسي.
المجال المغناطيسي هو منطقة محيطة بمغناطيس أو تيار كهربائي متحرك يمكن أن تؤثر على المواد المغناطيسية والتيارات الكهربائية الأخرى. يمكن تصور المجال المغناطيسي من خلال خطوط المجال المغناطيسي، التي تمتد من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي للمغناطيس.
الخصائص الرئيسية للمجال المغناطيسي:
-
الاتجاه والقوة:
- يمتلك كل نقطة في المجال المغناطيسي اتجاهًا وقوة. يُمثل الاتجاه بواسطة خطوط المجال المغناطيسي، والتي تتجه من القطب الشمالي إلى الجنوبي خارج المغناطيس، ومن الجنوبي إلى الشمالي داخل المغناطيس.
- قوة المجال المغناطيسي تُقاس بوحدات التسلا (T) أو الجاوس (G)، حيث 1 تسلا = 10,000 جاوس.
-
التفاعل مع التيارات الكهربائية:
- يمكن أن تؤثر المجالات المغناطيسية على التيارات الكهربائية وتولد قوة تسمى القوة المغناطيسية.
- العلاقة بين المجال المغناطيسي والقوة الكهربائية توصف بواسطة قانون لورنتز: F=q(v×B)\mathbf{F} = q(\mathbf{v} \times \mathbf{B})F=q(v×B)، حيث F\mathbf{F}F هي القوة المغناطيسية، qqq هي شحنة الجسيم، v\mathbf{v}v هي سرعة الجسيم، و B\mathbf{B}B هي شدة المجال المغناطيسي.
-
قانون بي-ساڤار:
- يُستخدم لوصف المجال المغناطيسي الناتج عن تيار كهربائي، وينص على أن المجال المغناطيسي في نقطة ما بسبب تيار كهربائي يتناسب مع شدة التيار وعكسياً مع مربع المسافة بين النقطة وسلك التيار.
تطبيقات المجال المغناطيسي:
- المحركات الكهربائية والمولدات:
- تعتمد على المجال المغناطيسي لتحويل الطاقة الكهربائية إلى ميكانيكية والعكس.
- الأجهزة الطبية:
- يستخدم التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) مجالات مغناطيسية قوية لتصوير داخل جسم الإنسان بدقة عالية.
- المواد المغناطيسية:
- تستخدم المواد المغناطيسية في صناعة المغناطيسات الدائمة، والأجهزة الإلكترونية مثل الأقراص الصلبة والميكروفونات والسماعات.
- الاتصالات:
- تستخدم المجالات المغناطيسية في الهوائيات لإرسال واستقبال الموجات الكهرومغناطيسية.
- أنظمة النقل:
- القطارات المغناطيسية (Maglev) تستخدم المجالات المغناطيسية لرفع وتحريك القطارات بسرعة فائقة مع تقليل الاحتكاك.
التصوير العملي للمجال المغناطيسي:
- يمكن رؤية المجال المغناطيسي بشكل عملي باستخدام برادة الحديد. عند وضع برادة الحديد حول مغناطيس، تصطف الحبيبات على طول خطوط المجال المغناطيسي، مما يتيح رؤية شكل واتجاه المجال.
القوانين الأساسية للمجال المغناطيسي:
- قانون أمبير:
- ينص على أن الدائرة المغلقة للتيار الكهربائي تولد مجالًا مغناطيسيًا، والمجال المغناطيسي حول سلك مستقيم يتناسب مع شدة التيار وعكسياً مع المسافة من السلك.
- قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي:
- ينص على أن تغيير المجال المغناطيسي مع الزمن يسبب توليد جهد كهربائي في دائرة مغلقة.
المجال المغناطيسي أو الحقل المغناطيسي ويسمى أحيانًا بالحث المغناطيسي (بالإنجليزية: Magnetic Field) وهي قوة مغناطيسية تنشأ في الحيز المحيط بالجسم المغناطيسي أو الموصل الذي يمر به تيار كهربائي، أو بتعبير أبسط يمكن وصفها بأنها المنطقة المحيطة بالمغناطيس ويظهر فيها أثره (على مواد معينة).
تعريف المجال المغناطيسي
هو قوة تحيط بمنطقة المغناطيس، أو التيار الكهربائي، أو المجال الكهربائي المتغير، حيث يمكن ملاحظة المجالات المغناطيسية مثل تلك الموجودة في الأرض من خلال وضع إبرة البوصلة ضمن مجال مغناطيسي، مما يؤدي إلى تحريك جسيمات مشحونة كهربائياً في مسار دائري أو حلزوني، وتعد القوة الناتجة عن التيارات الكهربائية في الأسلاك الموجودة ضمن مجال مغناطيسي سبباً في تشغيل المحركات الكهربائية
كيف ينشأ المجال المغناطيسيّ؟
ينشأ المجال المغناطيسي عندما تتحرّك الجسيمات المشحونة في جسم ما، ويختفي هذا المجال بتوقف حركتها، وتمتلك جميع الإلكترونات خاصية الزخم الزاوي، والتي تعني أنّ هذه الإلكترونات تدور حول محاورها، وتكون الإلكترونات في مداراتها على شكل أزواج.
بحيث يدور كل منهما باتجاه يعاكس الآخر، وينشأ عن هذه الحركة مجالان مغناطيسيان متعاكسان في الاتجاه، بحيث يلغي كل منهما الآخر، ولكن تتواجد إلكترونات منفردة في بعض أنواع الذرات، بحيث تدور هذه الإلكترونات في اتجاه واحد، وينشأ عنها مجال مغناطيسي واحد، لا يُلغى لعدم وجود مجال آخر يعاكسه
يمكن خلق مجال مغناطيسيّ من خلال تمرير تيّار كهربائيّ عبرَ الأسلاك، وفي الكرة الأرضيّة ينشأ المجال المغناطيسيّ بفعل حركة المعدن المنصهر في اللّب الخارجيّ للأرض، والتي تتسبب أثناء حركتها بتوليد تيّارات كهربائيّة، الأمر الذي يؤدي إلى خلق مجال في الكرة الأرضيّة، وهو الذي يتسبب بعمل البوصلة المغناطيسيّة
حساب شدة المجال المغناطيسي
تعبّر شدة المجال المغناطيسي عن نسبة القوة المغناطيسية اللازمة لإنتاج كثافة معينة من خطوط المجال المغناطيسي في وحدة الطول من المادة، ويُذكر أنّ المجال المغناطيسي يُعدّ كمية متجهة، إذ يقاس بالاعتماد على مقدار قوّته واتجاهه، وفيما يأتي طريقة حساب كليهما
اتجاه المجال المغناطيسي
يمكن معرفة اتجاه المغناطيسي باستخدام قاعدة قبضة اليد اليمنى، ويمكن تطبيق هذه الطريقة بقبض اليد اليمنى، واستخدام الإبهام كمؤشر لاتجاه التيّار، فإذا كان التيّار متجه لأعلى فيوجه الإبهام للأعلى وهكذا، بينما تمثّل الأصابع المقبوضة اتجاه المجال المغناطيسي.
مقدار شدّة المجال المغناطيسي
يستخدم قانون يدعى قانون بيوت سافارت لحساب شدّة المجال المغناطسيّ كمقدار وهو كالآتي:
شدّة المجال المغناطيسيّ= (النفاذيّة × شدّة التيار الكهربائيّ) / (بعد النقطة عن السلك × 2π) ويعبّر عنه بالرموز كما يأتي: (2πr) / (I × μo) = B حيث إنّ:[٧] B: شدة المجال المغناطيسي ويُقاس بوحدة تسلا (T). I: شدة التيار الكهربائي المار بالسلك ويُقاس بوحدة الأمبير. μo: ثابت النفاذية للوسط ويُقاس بوحدة تسلا في متر لكل أمبير (A/T. m)، وتبلغ قيمته في حالة الفراغ 7-^10×π×4. r: المسافة العمودية بين النقطة المراد حساب شدة مجالها والسلك، وتُقاس بوحدة المتر.