- ما هو المجال المغناطيسي؟
- أصل المجال المغناطيسي
- أنواع المجال المغناطيسي
- اتجاه المجال المغناطيسي
- المجال المغناطيسي للأرض
نفسر ما هو المجال المغناطيسي ، وكيف يتم إنتاجه وما هي خصائصه. نخبرك أيضًا عن المجال المغناطيسي للأرض.
ما هو المجال المغناطيسي؟
المجال المغناطيسي هو التمثيل الرياضي للطريقة التي يتم بها توزيع القوى المغناطيسية في الفراغ يحيط بمصدر مغناطيسي. يمكن أن يكون هذا المصدر ملف مغناطيس، حمولة على حركة أو واحد التيار الكهربائي (العديد من الأحمال في الحركة). متى وجد أي من هذه العناصر ، سيكون هناك مجال مغناطيسي حولها ، أي مجال من القوى المغناطيسية. خارج هذا المجال لا توجد تأثيرات مغناطيسية.
السمة الأساسية للمجالات المغناطيسية هي أنها ثنائية القطب: لها قطب شمالي وقطب جنوبي ، والتي تسمى أيضًا قطب موجب وقطب سالب. على عكس المجالات الكهربائية التي يمكن أن تتولد عن الشحنات الكهربائية (مثل أ إلكترون) ، لا توجد "شحنات مغناطيسية" تولد مجالات مغناطيسية. تحتوي الحقول المغناطيسية دائمًا على قطبين مرتبطين بها. نتيجة لذلك ، تكون خطوط المجال المغناطيسي مغلقة دائمًا ، كما في حالة المغناطيس: تغادر القطب الشمالي وتصل إلى القطب الجنوبي.
أصل المجال المغناطيسي
لكي يوجد مجال مغناطيسي ، يجب أن يكون هناك مصدر للطاقة المغناطيسية (مثل المغناطيس) أو شحنة متحركة أو تيار كهربائي.هذه العناصر هي الوحيدة القادرة على تكوين مجال مغناطيسي والوحيدة التي يمكن أن تتأثر به.
تولد الشحنة الكهربائية (مثل الإلكترون الذي يتحرك في الفضاء) مجالًا مغناطيسيًا حولها والذي سيؤثر بقوة على شحنة متحركة أخرى. يحدث الشيء نفسه مع التيارات الكهربائية.
حالة المغناطيس خاصة لأنه لا توجد رسوم متحركة متضمنة ، ولكن هذه المواد تولد مجالًا مغناطيسيًا بسبب بعض الظواهر المجهرية ذات التعقيد المعين.
كما وصفه قانون أمبير ومعادلات ماكسويل ، غالبًا ما توجد المجالات المغناطيسية والمجالات الكهربائية معًا في طبيعة سجية. تنتج تغييرات معينة في وقت المجال المغناطيسي مجالات كهربائية. ومن الأمثلة الجيدة على التعايش بين هذين المجالين الإشعاع الكهرومغناطيسي ، مثل خفيفة.
يمكن التحقق من وجود المجالات المغناطيسية باستخدام جهاز يعرف باسم مقياس المغناطيسية.
أنواع المجال المغناطيسي
يمكن تصنيف المجالات المغناطيسية حسب مصدر إنشائها:
- المجالات المغناطيسية تأتي من المغناطيس. المغناطيسات هي المواد التي لها خصوصية وجود مجال مغناطيسي دائم ، تم إنشاؤها بواسطة ما في جسدي - بدني يُعرف باسم يلف الإلكترونات (يمكن فهمها من خلال التفكير في أنها تدور على نفسها). من ناحية أخرى ، هناك المعادن يمكن أن "تصبح" مغناطيسًا عند مغنطها بواسطة مجال مغناطيسي خارجي.
- المجالات المغناطيسية من التيار. تنتج كل شحنة متحركة مجالًا مغناطيسيًا. لذلك ، ينتج التيار الكهربائي أيضًا مجالًا مغناطيسيًا. على سبيل المثال: المغناطيسات الكهربائية (مثل تلك الموجودة في الشكل أعلاه) هي أجهزة يتم فيها استخدام البطارية يتم تدوير التيار من خلال سلك ملفوف على المعدن. يولد هذا التيار مجالًا مغناطيسيًا حوله يمغنط المعدن ويولد مجالًا مغناطيسيًا آخر. وبالتالي ، يتم استخدام المغناطيسات الكهربائية لتوليد مجالات مغناطيسية متغيرة حيث يتغير المجال المغناطيسي عن طريق تغيير التيار.
اتجاه المجال المغناطيسي
تخبرنا خطوط المجال المغناطيسي عن اتجاهه.
التبوك يمكن وصف مجال مغناطيسي باستخدام خطوط أو المتجه، المسؤول عن تحديد الاتجاه الذي تشير إليه القوى المغناطيسية. في الشكل أعلاه ، يمكنك أن ترى بوضوح خطوط المجال المغناطيسي الناتج عن المغناطيس ، والتي تشير إلى اتجاه القوة التي يتفاعل بها المغناطيس مع جزيئات المعدن.
تشير حقيقة أن المجال المغناطيسي له اتجاه إلى أنه ناقل. أي فرض هي كمية متجهة ، أي أنها تمثل كمية لها اتجاه وإحساس ، مثل السرعة. نظرًا لأن المجال المغناطيسي يتناسب مع القوة المغناطيسية ، فهو أيضًا كمية متجهة. في الواقع ، من المثير للاهتمام ملاحظة أن القوة المغناطيسية التي يشعر بها جسيم متحرك مغمور في مجال مغناطيسي تكون دائمًا متعامدة مع اتجاه هذا المجال وسرعته.
المجال المغناطيسي للأرض
يحتوي كوكبنا على مجال مغناطيسي طبيعي ، يسمى أيضًا المجال المغنطيسي الأرضي. في منتصف الارض هناك حديد الزهر (للعالي درجات الحرارة). بسبب دوران الأرض ، فإن هذا السائل المعدني في حركة ثابتة ، مكونًا تيارًا كهربائيًا (مع تحرك المعدن ، تتحرك الإلكترونات التي يتكون منها). هذا التيار هو ما ينتج المجال المغناطيسي للأرض الذي يكون شديد الكثافة لدرجة أنه يهرب من سطح الأرض.
يلعب المجال المغناطيسي للأرض دورًا مهمًا للغاية لأنه يحول الإشعاع الخطير جدًا للكائنات الحية عن شمس. بدون المجال المغناطيسي للأرض ، فإن أجواء سوف تدمره الأشعة الكونية. تتفاعل البوصلات التي نستخدمها للملاحة مع هذا المجال: فالإبرة الممغنطة دائمًا ما تتماشى مع المجال المغناطيسي للأرض ، مما يشير إلى الشمال. علاوة على ذلك ، تستخدم العديد من الحيوانات المهاجرة المجال المغناطيسي للكوكب لتوجيه نفسها دائمًا والتحرك في نفس الاتجاهات خلال فترات محددة من العام.