مقدمة في الكهرومغناطيسية: 5 جوانب مهمة

استخدام الكهرومغناطيسية يمكن ملاحظتها في كل مكان حولنا. لا يمكننا تخيل عالم لا توجد فيه أضواء كهربائية ولا هواتف ولا أجهزة كمبيوتر شخصية ولا قطارات. كل هذا يحدث بسبب التأثيرات الكهرومغناطيسية.

تاريخ الكهرومغناطيسية

 عالم، أورستد أوضح في تجاربه أن التيارات الكهربائية يمكن أن تنتج مجالًا مغناطيسيًا ، وقام فاراداي تجريبيًا بتوضيح العملية العكسية. كانت نتيجة هذه التجارب أن المجالات الكهربائية يمكن أن تتولد عن طريق مجال مغناطيسي متغير ، و الحقول المغناطيسية يمكن أن تتولد عن طريق مجال كهربائي أو ببساطة التيارات الكهربائية. ساهم جيمس كلارك ماكسويل أيضًا بشكل كبير في العلاقة بين المجالات الكهربائية والمغناطيسية.

لاحقًا ، ذكر أينشتاين ، أيضًا من خلال نظريته النسبية الخاصة ، أنهما مترابطان ويمكن معاملتهما كظاهرة واحدة. يُعرف التفاعل بين الكهرباء والمغناطيسية الذي ندرسه في هذا الفرع باسم الكهرومغناطيسية.

ما هي الكهرومغناطيسية؟ 

عندما يتدفق التيار عبر موصل (على سبيل المثال ، ملف ، سلك) ، يحدث مجال مغناطيسي. تُعرف هذه العملية عمومًا باسم الكهرومغناطيسية. يمكن تحديد اتجاهات خط المجال المغناطيسي المستحث بواسطة قاعدة المسمار الأيمن.

في هذا ، نتخيل أننا نحمل السلك الذي يتدفق من خلاله التيار بحيث يشير إبهامنا إلى اتجاه التيار والطريقة التي تلتف بها خطوط المجال المغناطيسي حول السلك تشبه تجعد الأصابع الأخرى. بهذه الطريقة ، يمكننا إيجاد اتجاه المجال المغناطيسي للسلك.

حكم الإبهام الأيمن
قاعدة الإبهام اليمنى
المجال المغناطيسي حول سلك يحمل التيار
خطوط المجال المغناطيسي تتجه حول سلك حمل تيار

الآن بمجرد تحديد اتجاه واتجاه المجال المغناطيسي ، فإن السؤال التالي الذي يطرح نفسه هو ما هو حجمه؟ يعد المجال المغناطيسي المحيط بسلك حامل للتيار ضعيفًا نسبيًا بالنسبة لكميات التيار المستخدمة عمومًا في التطبيقات العملية فقط بما يكفي لتحريف إبرة بوصلة صغيرة وغير ذلك.

لإنشاء مجالات مغناطيسية قوية ونتيجة لذلك كمية أكبر من التدفق مع نفس المقدار من التيار الكهربائي ، يمكن لف الأسلاك في ملف يتم فيه تلخيص الحقول المغناطيسية الدوارة الفردية حول الأسلاك لاحقًا.

خطوط المجال المغناطيسي بسبب ملف حمل تيار
خطوط المجال المغناطيسي بسبب ملف حمل تيار، صورة الائتمان - المهوس 3الملف اللولبي VFPt تصحيح 2CC BY-SA 3.0

شرح موجز للتيار الكهربائي والمغناطيسية كوجهين أساسيين للكهرومغناطيسية

جزء أساسي من الكهرومغناطيسية هو مفهوم الكهرباء أو التيار الكهربائي ، والذي يرتبط بدوره بسلوك الشحنات داخل المادة ، بما في ذلك توزيعها وحركتها. تصنف المواد المختلفة كموصلات أو عوازل على أساس حركة الشحنات داخلها. يمكن القول ببساطة أن التيار الكهربائي هو مقياس تدفق الشحنات.

جزء أساسي آخر من الكهرومغناطيسية هو المغناطيسية. وُلد علم المغناطيسية عندما تم إجراء ملاحظات مختلفة على الخامات التي يمكن أن تجذب قطعًا صغيرة من الحديد وتشير إلى اتجاه معين عند الاحتفاظ بها على الفلين العائم. في وقت لاحق تم استنتاج أن هذه الظاهرة كانت نتيجة لحظات مغنطيسية مختلفة للجسيمات الأولية.

ما هي الموجات الكهرومغناطيسية؟

تُظهر المعادلات الكهرومغناطيسية الرياضية التي قدمها ماكسويل أن المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي ينتقلان معًا عبر الفضاء كموجة. هذا ممكن لأن المجال المغناطيسي المتغير سيحدث مجالًا كهربائيًا متغيرًا والعكس صحيح ، وتنتقل هذه الحقول المتغيرة عبر الفضاء بشكل متعامد مع بعضها البعض ، حتى في حالة عدم وجود أي وسيط. ثم سميت هذه الأنواع من الموجات بالموجات الكهرومغناطيسية.

موجات كهرومغناطيسية
موجات كهرومغناطيسية
الصورة الائتمان: And1muEM- الموجةCC BY-SA 4.0

ما هو الحث الكهرومغناطيسي؟

لفهم الحث الكهرومغناطيسي أولاً ، نحتاج إلى معرفة التدفق المغناطيسي. مثل التدفق الكهربائي ، يتناسب التدفق المغناطيسي مع عدد خطوط المجال المغناطيسي التي تمر عبر السطح. ينتج عن الحركة النسبية لأي مجال مغناطيسي وموصل تغيير في التدفق المغناطيسي عبر الموصل ، مما ينتج عنه قوة دافعة كهربائية مستحثة (emf) أو جهد. تُعرف هذه الظاهرة بالحث الكهرومغناطيسي. سوف تتعلم المزيد عن الحث الكهرومغناطيسي في القسم القادم.

تحريض المجال المغناطيسي باستخدام المجال الكهربائي ، صورة الائتمان - Simple_electromagnet.gif: القائم بالتحميل الأصلي كان بيرسيركيروس at ويكيبيديا الروسية. العمل المشتق: شيتفورنو (حديث) التعديلات على الصورة المصدر: تم تدوير CCW 90 درجة وتفتيحها لإبراز التفاصيل.، مغناطيس كهربائي بسيط 2، تم تمييزه كملك عام ، مزيد من التفاصيل حول ويكيميديا ​​كومنز

ما هي القوة الكهرومغناطيسية؟

تعمل القوة الكهربائية لـ الجسيمات المشحونة. لكن القوة المغناطيسية تعمل على تحريك الجسيمات المشحونة. ومن ثم يمكن تلخيص مزيج القوى الكهربائية والمغناطيسية على جسيم مشحون كقوة كهرومغناطيسية.

لمزيد من المقالات المتعلقة بالإلكترونيات انقر هنا

انتقل إلى الأعلى