وحدة قياس شدة المجال المغناطيسي، المغناطيس والعمل الذي يقوم به ، هو أحد الأشياء التي نستخدمها بشكل يومي في حياتنا العادية دون أي معرفة مسبقة في وذلك خاصة في أجهزة المطبخ كالثلاجات أو المراوح أو أجهزة الراديو الكلاسيكية ومكبرات الصوت وحتى المحركات التي تعمل بالكهرباء ، ولهذا يهتم العلماء بدراستها وقياس شدتها ، وفي مقالتنا اليوم عبر موقعنا سوف نتعرف ما هو المجال المغناطيسي ووحدة قياس شدته.
ما هو المجال المغناطيسي
في الفيزياء ، المجال المغناطيسي هو المنطقة المحيطة بمادة مغناطيسية أو شحنة كهربائية متحركة تعمل فيها القوة المغناطيسية ، والمجال المغناطيسي هو مجال متجه بالقرب من المغناطيس أو التيار الكهربائي أو المجال الكهربائي المتغير حيث يمكن ملاحظة القوى المغناطيسية ، وينتج المجال المغناطيسي عن طريق تحريك الشحنات واللحظات الكهربائية. مترابطة وتتكون من مكونات القوة الكهرومغناطيسية ، وهي إحدى القوى الأساسية الأربعة للطبيعة ، وهناك طريقة أخرى تعمل من خلالها المغناطيسات الدائمة على أساس حركة الإلكترونات حول النواة.
يستخدم القضيب الحديدي لتوضيح أي من المجالات التالية
وحدة قياس شدة المجال المغناطيسي
يتم تمثيل شدة المجال المغناطيسي على أنها متجه H ، ويتم تعريفها على أنها نسبة MMF اللازمة لإنشاء كثافة تدفق معينة B داخل مادة معينة لكل وحدة طول هذه المادة ، يتم قياس شدة المجال المغناطيسي في الوحدات الأمبير/متروفي النظام الدولي للوحدات si ، وحدة قياس شدة المجال المغناطيسي هو tesla، ويرمز لها بـ T ، ويتم تعريف تسلا على أنها قوة المجال التي تولد نيوتن واحدًا من القوة لكل أمبير من التيار لكل متر من الموصل.
العوامل المؤثرة في شدة المجال المغناطيسي
هناك عدة عوامل تؤثر على شدة المجال المغناطيسي والتي تتمثل بعدة كميات يجب التعامل معها في القياس وهي:
- القوة الدافعة المغناطيسية: هو مقدار شدة المجال المغناطيسي ، وهو مشابه للجهد الكهربائي في القوة الدافعة الكهربائية.
- تدفق المجال: وهو مقدار تأثير المجال الكلي ، أو مادة المجال المغناطيسي.
- شدة المجال: مقدار شدة المجال mmf ، والتي يتم توزيعها على طول المغناطيس الكهربائي ، ويشار إليها أحيانًا باسم القوة الممغنطة
- كثافة التدفق: هو مقدار تدفق المجال المغناطيسي المركّز في منطقة معينة.
- معاوقة: إنه يقاوم تدفق المجال المغناطيسي من خلال حجم معين من الفضاء أو المادة ، وهو مشابه للمقاومة الكهربائية.
- نفاذية: إنه المقياس المحدد لقبول المادة للتدفق المغناطيسي ، وتعني النفاذية الأكبر مرورًا أسهل للتدفق المغناطيسي ، بينما تعني المقاومة الأكبر مرورًا أكثر صعوبة للتيار الكهربائي.
ما هو قانون شدة المجال المغناطيسي؟
شدة المجال المغناطيسي هي جزء من المجال المغناطيسي في مادة تنشأ من تيار خارجي وليست جوهرية للمادة نفسها ، ويتم التعبير عنها بالمتجه H ، ويتم قياسها بوحدات الأمبير لكل متر ، لذلك يتم إعطاء المعادلة الرياضية بواسطة الصيغة:
- H = B / μ – M
حيث B هي كثافة التدفق المغناطيسي ، وهي مقياس للحقل المغناطيسي الفعلي داخل مادة تعتبر تركيزًا لخطوط المجال المغناطيسي ، أو التدفق لكل وحدة مساحة المقطع العرضي ، و μ هي النفاذية المغناطيسية ، و M هي المغنطة .
شدة المجال المغناطيسي للأرض
يتولد المجال المغناطيسي للأرض في أعماق الأرض ، حيث يولد تدفق الحديد السائل في مركز الأرض ، والتيار الكهربائي الذي ينتج المجالات المغناطيسية ، وتنتج المعادن المشحونة التي تمر عبر هذه الحقول التيارات الكهربائية الخاصة بها ، و لذلك تستمر الدورة ، وتعرف الحلقة ذاتية الاستدامة باسم الجيودينامو ، وبسبب التصعيد الحلزوني الناجم عن قوة كوريوليس التي تحدث في الأرض ، تصطف الحقول المغناطيسية المنفصلة في نفس الاتجاه ، والتأثير المشترك ينتج عن الحقول المغناطيسية مجال مغناطيسي واسع يبتلع الكوكب.
خواص المغناطيس
يتكون المغناطيس من مادة مغناطيسية ، وللمغناطيس خصائص مهمة معينة ، من أهمها:
- ميزة الجذب: يجذب المغناطيس المواد المغناطيسية مثل الحديد والكوبالت والنيكل.
- خاصية التنافر والجاذبية: مثل الأقطاب المغناطيسية المتشابهة التي تتنافر ، بينما تتجاذب أقطاب المغناطيس المختلفة.
- ميزة التوجيه: حيث يشير المغناطيس المعلق بحرية دائمًا في اتجاه الشمال والجنوب.
- أعمدة: تُعرف نهايات المغناطيس بالقطبين ، وتوجد الأقطاب المغناطيسية دائمًا في أزواج.
- قوة: تكون القوة المغناطيسية بين المغناطيسين أكبر عندما تكون المسافة بين هذين المغناطيسين أقل
أنواع المغناطيس
يختلف نوع المغناطيس حسب نوع الاستخدام ، وهذا يأتي من خواصه الفيزيائية أيضًا ، ومن أهم أنواعه:
- المغناطيس الدائم: إنه جسم مصنوع من مادة ممغنطة ، وينتج مجالات مغناطيسية مستمرة ، وتشمل الأمثلة اليومية مغناطيس الثلاجة الذي يتحكم في الإغلاق ويمنع تسرب البرد.
- المغناطيسية الحديدية: إنه مصمم من مادة يسهل جذبها وتنجذب بشدة للمغناطيسات مثل الحديد أو النيكل ، وعادة ما تستخدم في التجارب.
- الكهرومغناطيسية: الذي يصبح ممغنطًا فقط عندما يتدفق تيار كهربائي خلاله ، ويصبح غير نشط عند انقطاع التيار.
استخدامات المغناطيس
تشمل تطبيقات المغناطيس العديد من الأجهزة مثل المحرك الكهربائي ، وجرس الباب ، والمروحة ، والغسالة ، والتلفزيون ، والمولد الكهربائي ، وأنواع مختلفة من الألعاب ، ويستخدم المغناطيس الكهربائي لحمل الأشياء الثقيلة مثل الرافعات الكهربائية وبسبب الخاصية الاتجاهية للمغناطيس ، فإنه يستخدم لتحضير البوصلة المغناطيسية التي تستخدم في الملاحة بشكل خاص ، كما تستخدم للتمييز بين المعادن ، ومن خواصها أيضًا انجذابها إلى الحديد والنيكل والكوبالت.
طُرق مَغنطة مسمار حديدي
ثلاثة من أهم هذه الطرق هي:
- تتضمن أسرع طريقة لمغنطة الظفر إنشاء اتصال طويل الأمد بمغناطيس دائم ذو قوة كافية ، ومن أجل الحصول على مسمار ممغنط دائم ، نحتاج إلى اتصال دائم بالمغناطيس لمدة شهر على الأقل.
- يؤدي كسر المسمار بالمغناطيس الدائم إلى مغناطيسية أقوى وأكثر ديمومة ، ولكن يجب أن يضرب قطب واحد فقط من المغناطيس المسمار من طرف إلى آخر في اتجاه واحد ، ويجب إزالة المغناطيس تمامًا من المسمار بعد كل ضربة قبل البدء في المرحلة التالية.
- بواسطة البطاريات والأسلاك ، والتي تستخدم الكهرومغناطيسية ، وتتطلب طول سلك نحاسي معزول وبعض الكماشة وبطارية أو سلسلة من البطاريات متصلة ببعضها البعض.
إذا كانت أقطاب المغناطيس مختلفة ، يحدث شيء ما بينهما
كيفية إزالة مغنطة المعادن
إزالة المغناطيس من المعادن سهل مقارنة بالمعادن الممغنطة ، ويمكن القيام به بعدة طرق ، أهمها إزالة سبب المغنطة ، مثل قطع الكهرباء إذا كانت المغناطيسية كهربائية ، وهو ما يقتل ببساطة المجال المغناطيسي. ، أو بضرب القطعة المعدنية على سطح صلب ، أو إسقاطها على الأرض ، مما يؤدي إلى هز الذرات المقابلة بصدمة حادة ، بحيث يسقط المغناطيس عن القطعة.
وبهذا نصل إلى نهاية مقالنا الذي كان بعنوان وحدة قياس شدة المجال المغناطيسيو الذي توصلنا من خلاله إلى التعرف عليه ما هو المجال المغناطيسي ووحدة قياس شدته والعوامل المؤثرة في هذه الشدة وما هو قانونها كما تعلمنا عن المغناطيس وخصائصه وأنواعه واستخداماته.