ماذا تسمى المنطقة التي تظهر فيها آثار القوة المغناطيسية حول المغناطيس

تسمى المنطقة التي تظهر فيها آثار القوة المغناطيسية حول المغناطيس

تسمى المنطقة التي تظهر فيها آثار القوة المغناطيسية حول المغناطيس

بالمجال المغناطيسي

.

والمجال المغناطيسي هو عبارة عن المنطقة غير المرئية حول جسم مغناطيسي والتي يمكنها سحب جسم مغناطيسي آخر تجاهه أو دفع جسم مغناطيسي آخر بعيدًا عنه تسمى المجال المغناطيسي، حيث أنه المنطقة المحيطة بالمغناطيس أو الجسم المغناطيسي، أو هي الشحنة الكهربائية التي تُبذل فيها القوة المغناطيسية.

يتم إنشاء المجالات المغناطيسية عن طريق تحريك الشحنة الكهربائية، وعندما تتحرك الإلكترونات التي لها شحنة سالبة بطرق معينة يمكن إنشاء مجال مغناطيسي، ويمكن إنشاء هذه الحقول داخل ذرات الأجسام المغناطيسية أو داخل الأسلاك (الكهرومغناطيسية).[1]

كيف ينشأ المجال المغناطيسي

تتولد المجالات المغناطيسية



عندما تتحرك الجسيمات المشحونة، كما يمكن إنشاء مجال مغناطيسي عن طريق تشغيل الكهرباء عبر سلك


، حيث أن الكهرباء تخلق المجال المغناطيسي، ويتم إنشاء جميع المجالات المغناطيسية عن طريق تحريك الجسيمات المشحونة لأنه يحتوي على إلكترونات تتحرك باستمرار في الداخل.

وقد تم اكتشاف أول مؤشر على أن الشحنات الكهربائية المتحركة تسبب المجالات المغناطيسية في أوائل القرن التاسع عشر، ولوحظ في التجربة أنه عندما يتدفق تيار كهربائي عبر سلك فإن البوصلة ستغير اتجاهها، وعندما يتم إيقاف التيار، ستعود البوصلة إلى محاذاة الشمال أو الجنوب الأصلية مع المجال المغناطيسي للأرض، وكان الاستنتاج من هذه الملاحظة أن الإلكترونات التي تتحرك عبر السلك تخلق مجالًا مغناطيسيًا لم يكن موجودًا عند إيقاف التيار، والجدير بالذكر أن الجسيمات المشحونة تخلق مجالات مغناطيسية فقط عندما تتحرك.

ويتلخص تعريف المجال المغناطيسي في أنه حقل في جوار أقطار المغناطيس أو هو المجال الكهربائي المتغير حوله، فتتسبب الحقول المغناطيسية مثل حقل الأرض في اصطفاف إبر البوصلة المغناطيسية وغيرها من المغناطيسات الدائمة في اتجاه المجال، وتجبر الحقول المغناطيسية على تحريك الجسيمات المشحونة كهربائيًا في مسار دائري أو حلزوني، ويكون المجال المغناطيسي ثابتًا بإتجاه واحد حول مغناطيس دائم أو سلك يحمل تيارًا كهربائيًا في اتجاه واحد حيث يظل حجمها واتجاهها كما هو، ويغير المجال المغناطيسي باستمرار حجمه واتجاهه حول تيار متناوب أو تيار مباشر متذبذب.[4]

كما أن المجال المغناطيسي هو صورة نستخدمها كأداة لوصف كيفية توزيع القوة المغناطيسية في الفضاء حول وداخل شيء مغناطيسي، ومعظمنا لديه بعض الإلمام بالأجسام المغناطيسية اليومية ويدرك أنه يمكن أن تكون هناك قوى بينها، ويجدر بنا ذكر أن المغناطيس له قطبان اعتمادًا على اتجاه المغناطيسين المتجاورين؛ فيمكن أن يكون هناك جذب (أقطاب متقابلة) أو تنافر (أقطاب متشابهة)، وهناك بعض المناطق الممتدة حول المغناطيس، حيث يصف المجال المغناطيسي هذه المنطقة.

وقد يتسائل البعض ماذا تسمى المنطقة التي تظهر فيها آثار المغناطيسية حول المغناطيس والإجابة تتمثل في المجال المغناطيسي، ويوصف المجال المغناطيسي رياضيا بأنه حقل متجه، ويمكن رسم هذا الحقل المتجه مباشرة كمجموعة من العديد من المتجهات المرسومة على شبكة؛ حيث يشير كل سهم إلى الاتجاه الذي تشير إليه البوصلة ويعتمد طوله على قوة المجال المغناطيسي.[2]

لماذا لا تنجذب المواد المغناطيسية عندما توضع بعيدا عن المغناطيس

قد لا تنجذب المواد المغناطيسية عند وضعها بعيدًا عن المغناطيس


لأن هذه المواد تكون بعيدة عن تأثير قوى المجال المغناطيسي


، حيث تنجذب المواد المغناطيسية عندما تتواجد بالقرب من المجال المغناطيسي وهو المنطقة التي تظهر فيها آثار القوة المغناطيسية حول المغناطيس وفي حالة تواجدها بعيدًا عن هذا المجال فإنها لا تنجذب، بالإضافة إلى وجود بعض المواد العازلة التي لا تنجذب إلى المغناطيس.

خصائص المجال المغناطيسي

يحتوي المجال المغناطيسي على عدد من الخصائص التي تميزه، وهي كالتالي:

• لا يتم تقاطع الخطوط الخاصة بالمجال المغناطيسي نهائيًا.
• تجتمع الخطوط بشكل طبيعي معًا في المناطق التي تحتوي على مجال مغناطيسي قوي، وبالتالي يمكن الاستدلال على شدة المجال المغناطيسي عن طريق كثافة خطوط المجال.
• دائمًا ما تصنع خطوط المجال المغناطيسي حلقات بشكل ملغق، وتنتشر داخل المادة المغناطيسية.

يمكن تصور خطوط المجال بسهولة؛ ويتم ذلك عادةً مع وضع برادة حديدية على سطح بالقرب من شيء مغناطيسي، فيتشكل كل ملف كمغناطيس صغير بقطب شمالي وجنوبي، وتنفصل البرادة بشكل طبيعي عن بعضها البعض لأن الأعمدة المتشابهة تتنافر، والنتيجة هي نمط يشبه خطوط الحقل.

وتتمثل تطبيقات المجال المغناطيسي العملية في التالي:

موصلات الحمل


:

أظهرت تجربة القرن التاسع عشر أن السلك الذي يحمل تيارًا كهربائيًا هو عبارة عن مغناطيس نظرًا لأن جميع الإلكترونات تتحرك عبر السلك في اتجاه واحد، فبالتالي هناك مجال مغناطيسي محدد جيدًا يحيط بالسلك، وتتناسب قوة المجال المغناطيسي مع كمية التيار المتدفق عبر السلك، أي أن زيادة التيار تؤدي إلى زيادة قوة المجال المغناطيسي، لذلك المجال المغناطيسي ليس قويًا جدًا في المستويات العادية اليومية للتيار الكهربائي، فمثلًا لا نرى مشابك الورق والشوك تلتصق بالأسلاك.

البوصلة:

تتمثل البوصلة في توجيه إبرتها إلى القطب الشمالي والجنوبي، لذلك يقول الناس أن المغناطيس له قطب شمالي وجنوبي، والجانب الذي ينجذب ويشير إلى الشمال يسمى القطب الشمالي، والطرف الآخر هو القطب الجنوبي.

المحرك الكهربائي:

فإن المغناطيس مسؤول عن عمل المحرك والمولد؛ حيث أن تحريك السلك بالقرب من المغناطيس ينتج الكهرباء، ويستخدم مولد البخار أو المياه المتدفقة أو أي مصدر طاقة آخر لتدوير السلك عبر المجال المغناطيسي وتوليد الكهرباء.[3]

من أنواع المغناطيس

• مغناطيس دائم.
• مغناطيس مؤقت.
• مغناطيس كهربائي.

ويوجد ثلاثة أنواع رئيسية من المغناطيس، كل منها تمتلك خصائصها الخاصة، وهي كالتالي:

المغناطيس الدائم


:

وهو عبارة عن تلك المغناطيسات شائعة الاستخدام في حياتنا العملية، ويطلق عليه اسم المغناطيس الدائم لأنه لا يفقد خواصه المغناطيسية بسهولة، ولكن يمكن إزالة مغنطتها عن طريق الطرق التالية:

• تعريض المغناطيس الدائم لدرجات حرارة عالية.
• يتم التخلص من التجاذب المغناطيسي بين ذرات المغناطيس الدائم عندما يتم طرقها، حيث يؤدي الطرق بواسطة مغناطيس دائم آخر بطريقة غير صحيحة إلى تقليل شدة المجال المغناطيسي وبالتالي تقليل القوة المغناطسية.

وهناك أربعة أنواع من المغناطيس الدائم:

• السيراميك أو الفريت.
• النيكو.
• نيوديميوم حديد بورون.
• سماريوم كوبالت (SmCo).

المغناطيس المؤقت


:

يمكن مغنطة المغناطيس المؤقت عند توافر مجال مغناطيسي لمغناطيس آخر مجاور، وتفقد هذه المواد خصائصها المغناطيسية عند إزالة  هذا المجال المغناطيسي، وتتمثل الأمثلة على المغناطيس المؤقت في المسامير ومشابك الورق.

مغناطيس كهربائي


:

تتكون المغناطيسات الكهربائية من ملفات ملفوفة حول قلب معدني مصنوع من الحديد، وعندما تتعرض هذه الملفات لتيار كهربائي مجاور، يتم إنشاء مجال مغناطيسي يجعل المادة تمتلك خصائص المغناطيس، كما يمكن التحكم في القوة المغناطيسية للمغناطيس الكهربي عن طريق التحكم في التيار الكهربي المجاور.

وتتمثل استخدامات المغناطيس بجميع أنواعه فيما يلي:

• تستخدم المغناطيسات في صنع الإبر المغناطيسية والبوصلة.
• يمكن استخدام المغناطيس الدائم في المولدات والمسرعات الكهربائية والمحركات الكهربائية.
• يمكن استخدام المغناطيسات الكهربائية للسماعات والأجراس والرافعات الكهربائية.
• تستخدم المغناطيسات لفصل الحديد عن المعادن الأخرى عند خلطهما.

فيما يلي الخصائص الأساسية للمغناطيس:

• عندما ينغمس المغناطيس في برادة الحديد، يمكننا أن نلاحظ أن برادة الحديد متصلة بنهاية المغناطيس وأن الجاذبية القصوى تكون في نهاية المغناطيس، وتسمى هذه النهايات أقطاب المغناطيس.
• يتم دائمًا إقران الأقطاب المغناطيسية، فتكون في صورة أزواج.
• عندما يتم تعليق المغناطيس في الجو بشكل حر، فإنه يشير دائمًا إلى اتجاه الشمال والجنوب، ويُطلق على القطب الذي يشير إلى الشمال الجغرافي القطب الشمالي، ويسمى القطب الذي يشير إلى الجنوب الجغرافي بالقطب الجنوبي.
• كلما كانت المسافة بين المغناطيسين أصغر، كانت القوة المغناطيسية أقوى بين المغناطيسين.[5]