المجالات المغناطيسية حول التيارات الكهربائية

المجالات المغناطيسية حول التيارات الكهربائية

• لاحظ العالم الفيزيائي الدنماركي هانس كريستيان أورستد أن إبرة البوصلة تدور بشكل عمودي على سلك يمر به تيار كهربائي.
• سبب دوران إبرة البوصلة هو تشكل مجال مغناطيسي حول السلك عند مرور التيار.
• تعتمد شدة المجال المغناطيسي حول سلك مستقيم على:
  • مقدار التيار الكهربائي المار في السلك (تناسب طردي).
  • البعد عن السلك (تناسب عكسي).
• يمكن تحديد اتجاه المجال المغناطيسي باستخدام قاعدة اليد اليمنى:
  • يمسك بيدك اليمنى السلك بحيث يكون إصبع الإبهام في اتجاه التيار.
  • تشير بقية الأصابع إلى اتجاه المجال المغناطيسي.
• المجال المغناطيسي حول سلك مستقيم يتكون من دوائر متحدة المركز.
  • تكون الدوائر في اتجاه عكس عقارب الساعة إذا كان التيار متجهًا لأعلى.
  • تكون الدوائر في اتجاه عقارب الساعة إذا كان التيار متجهًا لأسفل.

المجال المغناطيسي حول ملف دائري

• يمر تيار كهربائي في ملف دائري.
• تُستخدم قاعدة اليد اليمنى لتحديد اتجاه المجال المغناطيسي.
  • يكون المجال المغناطيسي داخل الملف دائمًا متجهًا إلى الخارج.
  • يكون المجال المغناطيسي خارج الملف دائمًا متجهًا إلى الداخل.

المجال المغناطيسي حول ملف لولبي

• يُستخدم ملف لولبي (سلك ملتف) كمحث لإنشاء مجال مغناطيسي.
• تحديد اتجاه المجال المغناطيسي باستخدام قاعدة اليد اليمنى.
  • تشير أصابع اليد اليمنى المتعرجة في اتجاه التيار.
  • يشير الإبهام إلى اتجاه القطب الشمالي للمغناطيس.
• يكون اتجاه المجال المغناطيسي داخل الملف اللولبي متجهًا في اتجاه واحد.

المغناطيس الكهربائي

• ينشأ المغناطيس الكهربائي عن مرور التيار الكهربائي في ملف لولبي.
• تعتمد شدة المجال المغناطيسي لملف لولبي على:
  • مقدار التيار الكهربائي المار فيه (تناسب طردي).
  • عدد اللفات (تناسب طردي).
  • نوع قلب الملف (تناسب طردي).

الخصائص المغناطيسية للمواد

• تتمتع العناصر الثلاثة (الحديد والكوبالت والنيكل) بخاصية الفرو مغناطيسية، مما يعني مغناطيسيتهم القوية.
• يشير مصطلح "المناطق المغناطيسية" إلى مجموعات من المجالات المغناطيسية الناتجة عن الكترونات الذرات المتجاورة في اتجاه واحد.
• تكون المناطق المغناطيسية عشوائية الترتيب في قطعة الحديد عندما لا تكون داخل مجال مغناطيسي.
• تصبح المناطق المغناطيسية مرتبة في اتجاه واحد عندما تكون قطعة الحديد داخل مجال مغناطيسي خارجي.
• تصبح قطعة الحديد مغناطيسًا مؤقتًا عندما تكون داخل مجال مغناطيسي، وعندما تُزال المجال الخارجي، تعود المناطق إلى عشوائية الترتيب.
• للحصول على مغناطيس دائم، يتم خلط الحديد مع مواد أخرى لإنتاج سبائك تحافظ على المناطق المغناطيسية مرتبة بعد إزالة تأثير المجال المغناطيسي الخارجي.

تطبيقات على المناطق المغناطيسية

• التسجيل في الوسائط: - تُستخدم رؤوس التسجيل في المسجلات الصوتية وأجهزة الفيديو كأداة لعملية التسجيل. - يتم استخدام المغانط الكهربائية لتوليد نبضات وإشارات كهربائية تسجل الصوت والصورة. - تُستخدم المواد المغناطيسية لتسجيل هذه النبضات. - التاريخ المغناطيسي للأرض:
  • تُظهر الصخور التي تحتوي على الحديد تغيرات في اتجاهات المجال المغناطيسي للأرض.
  • ينتج عن اندفاع الصخور المنصهرة من شقوق في قاع المحيط صخور تمغنط في اتجاه المجال المغناطيسي للأرض عند تبردها.
  • تشير الاختلافات في اتجاه المغنطة في الصخور إلى انعكاس اتجاه المجال المغناطيسي للأرض مرارًا على مر تاريخها.
  • يعتبر تفسير سر انعكاس اتجاه المجال المغناطيسي للأرض من أعظم الألغاز العلمية.