العوامل المؤثرة في شدة المجال المغناطيسي
العوامل المؤثرة في شدة المجال المغناطيسي
يوجد العديد من العوامل التي تؤثر على شدة وقوة المغناطيس ، والتي تتضمن الآتي :
- طبيعية المادة الأساسية وقوة التيار الذي يمر من خلال اللب ، وعدد لفات السلك في القلب وكذلك شكل القلب ، وحجمه . [1]
- يكون المغناطيس ، عبارة عن ملف من الأسلاك المعزولة ملفوفة حول قلب حديدي ، حيث يصبح ممغنط عند تشغيل تيار كهربائي من خلاله ، ويفقد المغناطيسية عندما يتوقف التيار.
- لكي نجعل المغناطيس الكهربائي أقوى ، يمكننا لف ملف بمزيد من لفات الأسلاك عدد المنعطفات يكون مضروب في التيار بالأمبير ، وذلك العامل هو الذي يحدد قوة المغناطيس .
- تزداد قوة المغناطيس مع زيادة التيار الكهربائي عند نقطة معينة ، سوف يتشبع المغناطيس ويصل إلى أقصى قوة له .
- سوف يكون المغناطيس الكهربائي أقوى إذا لف السلك حول قلب معدني ، وتعتبر أفضل المعادن عادة هي التي تكون حديدية ، أو حاملة للحديد .
- تتحسن قدرة السلك على الحمل مع درجات حرارة منخفضة للغاية ، حيث أن أقوى المغناطيسات تكون مصنوعة من موصلات فائقة مبردة بالنيتروجين ، أو الهيلوم المسال . [2]
ما الذي يحدد قوة المغناطيس
يوجد العديد من أنواع المغناطيس المختلفة التي تأتي بأحجام ، وأشكال ، ومواد ، ونقاط قوة مختلفة وكلهن يولدون قوة تسمى المغناطيسية ، حيث أن هذه القوة هي التي تسمح لهم بجذب معادن معينة ، أو التمسك بها .
وعلى الرغم من ذلك فإن بعض المغناطيسات لا يمكنها ، حتى حمل قطعة من الورق في الثلاجة ، بينما يمكن للأنواع الأخرى رفع السيارات عاليًا في الهواء .
نجد أن الذي يحدد قوة المغناطيس أن كل مادة تتكون من وحدات صغيرة تعرف ، باسم الذرات ، حيث أن كل ذرة لها إلكترونات ، وتتحرك الإلكترونات باستمرار ، وتولد حركتهم تيار كهربائي مما يجعل كل إلكترون يتحرك ، مثل مغناطيس صغيرة للغاية .
تحتوي معظم المواد على عدد متساوي من الإلكترونات التي تدور في اتجاهين متعاكسين ، مما يلغي مغناطيسيتها لكن بعض المواد تكون مغناطيسية بقوة ، مما يعني أن معظم إلكتروناتها تدور في نفس الاتجاه .
تعتبر لدى هذه المواد نفاذية مغناطيسية عالية ، وتصنع أقوى مغناطيس ، ومن بين تلك المواد الحديد ، والكوبالت ، والنيكل ، حيث نجد أن بورون الحديد النيوديميوم يصنع أقوى المغناطيسات ، ومن الجدير بالذكر أنه
تقاس شدة المجال المغناطيسي بوحدة
التسلا . [3]
ما الذي يسبب قوة مختلفة في المغناطيس
يعتبر للمغناطيس العديد من الأغراض العملية بخلاف الزخرفة والعديد ، منها يؤثر على حياتنا اليومية دون أن ندرك ذلك ، يوجد الكثير من الأسئلة حول كيفية عمل المغناطيس .
لفهم كيف يكون للمغناطيس قوى مختلفة من المجالات المغناطيسية ، فمن المهم أن نفهم ما هو المجال المغناطيسي وكيف يتم إنتاجه . [2]
ما هو المجال المغناطيسي
يعتبر المجال المغناطيسي هو القوة التي تؤثر على جسيم مشحون ، والمعادلة التي تحكم ذلك التفاعل هي قانون قوة لورنتز ، المعادلة الكاملة لقوة المجال الكهربائي هي E على B ، والمجال المغناطيسي والسرعة v الجسيم المشحون كل ذلك يعطي من خلال :
- يتم إنتاج المجالات المغناطيسية عن طريق تحريك الجسيمات المشحونة ، والتي تعرف باسم غالبًا التيار الكهربائي ، حيث أن المصادر الشائعة للمجالات المغناطيسية من التيار الكهربائي ، هي المغناطيسات الكهربائية ، مثل سلك بسيط وسلك في حلقة .
- ينتج المجال المغناطيسي للأرض أيضًا عن تحريك الجسيمات المشحونة في اللب ، وعلى الرغم من ذلك لا يبدو أن تلك المغناطيسات الموجودة على الثلاجة تحتوي على أي تيارات متدفقة ، أو مصادر طاقة .
- تميل المواد المغناطيسية الحديدية إلى الحصول على درجة عالية من ترتيب المجال في شكلها الطبيعي ، والذي يمكن بسهولة محاذاة بالكامل بواسطة مجال مغناطيسي خارجي .
- تميل المغناطيسات المغناطيسية إلى أن تكون مغناطيسية ، عندما توجد في الطبيعة ، وتحتفظ بسهولة بخصائصها المغناطيسية .
- تتشابه المواد المغناطيسية فيما بينها ، وقد تنتج مجال مغناطيسي عندما توجد في الطبيعة ، ولكنها تستجيب للمجالات الخارجية بشكل مختلف . [2]
هل المغناطيسات الكبيرة لديها قوة مغناطيسية قوية
تتكون المغناطيسات الدائمة من مجالات مغناطيسية محاذاة بشكل عشوائي حيث انه داخل كل مجال ، يوجد هناك درجة معينة من الترتيب مما يخلق مجال مغناطيسي .
قد ينتج ذلك عن تفاعل جميع المجالات في قطعة واحدة من المادة المغناطيسية المجال المغناطيسي الكلي أو الصافي للمغناطيس ، حيث إذا تمت محاذاة المجالات بشكل عشوائي ، فمن المحتمل أن يكون هناك مجال مغناطيسي صغير جدًا .
إذا تم تقريب مجال مغناطيسي خارجي من المغناطيس غير المنظم ، فسوف تبدأ المجالات في المحاذاة ستؤثر مسافة مجال المحاذاة إلى المجالات على المحاذاة الكلية ، وبالتالي على صافي المجال المغناطيسي الناتج .
يمكن أن يساعد ترك مادة مغناطيسية في مجال مغناطيسي خارجي لفترة طويلة من الزمن في إكمال الطلب ، وزيادة المجال المغناطيسي المنتج ، وبالمثل يمكن تقليل المجال المغناطيسي الصافي للمغناطيس الدائم عن طريق جلب العديد من المجالات المغناطيسية العشوائية ، أو المتداخلة .
يؤثر حجم المغناطيس على قوته ، وذلك تعتبر
القوة المغناطيسية المؤثرة على سلك يمر به تيار
أن حجم المغناطيس يعني أن هناك عدد أكبر بشكل نسبي من المجالات التي يمكنها محاذاة ، وإنتاج مجال مغناطيسي أقوى من قطعة أصغر من نفس المادة . [4]
ماذا تعرف عن المغناطيس الكهربائي
هو يعتبر فئة مختلفة من المغناطيسات ، وهو عبارة عن مغناطيسات يمكن تشغيلها ، وإيقافها حيث أن المغناطيس الكهربائي الأكثر شيوعًا ، والمستخدم في التطبيقات الصناعية المختلفة ، وهو الملف اللولبي .
حيث أن ذلك الملف اللولبي ، هو عبارة عن سلسلة من الحلقات الحالية والتي ينتج عنها مجال موحد في مركز الحلقات ، وذلك يرجع إلى حقيقة أن كل حلقة تيار فردية تخلق مجال مغناطيسي دائري حول السلك .
يتم تحديد اتجاه المجال المغناطيسي من خلال قاعدة اليد اليمنى ، واتجاه تدفق التيار ، وبالتالي يمكن عكس اتجاه التيار عن طريق عكس اتجاه التيار .
من السهل ملاحظة أنه يمكن تعديل قوة الملف اللولبي بطريقتين أساسيتين ، حيث يمكن زيادة التيار عبر الملف اللولبي ، حيث أن
العوامل المؤثرة في المجال المغناطيسي لملف لولبي
،
يمكن أن تعمل على زيادة التيار بشكل تعسفي فقد تكون هناك قيود على مصدر الطاقة ، أو مقاومة الدائرة . [4]