ما هو المجال المغناطيسي حول شريط المغناطيس: حقائق شاملة عن كائنات مختلفة


في هذه المقالة ، سنرى ما هو المجال المغناطيسي حول قضيب مغناطيسي وأين هو المجال المغناطيسي لقضيب مغناطيسي أقوى.

يكون المجال المغناطيسي الناجم عن وجود شريط المغناطيس شديدًا عند حواف القطبين وهو ضعيف جدًا في منتصف شريط المغناطيس.

ما هو شريط المغناطيس

يظهر المغناطيس على شكل قضيب ، ومن ثم يسمى قضيب المغناطيس له قطبان ، وأقطاب شريط المغناطيس محمية من إزالة المغناطيس باستخدام ألواح الحديد على كلا القطبين.

يتكون قضيب المغناطيس من مادة مغناطيسية تحتفظ بخصائصها المغناطيسية حتى في حالة عدم وجود مجال خارجي وبالتالي فهي مغناطيس دائم.

عند تعليقه بحرية في الهواء ، يحاذي قضيب المغناطيس نفسه في اتجاه الشمال والجنوب. تتعرض ثنائيات الأقطاب المغناطيسية الموجودة داخل مغناطيس الشريط للقوة المغناطيسية بسبب المجال المغناطيسي للأرض وتتوافق في اتجاه المجال. وبالتالي ، يمكن استخدام قضيب مغناطيسي للعثور على اتجاه نفس البوصلة.

أنواع شريط المغناطيس

يوجد نوعان من قضبان المغناطيس وهما: -

1) مغناطيس شريط مستطيل: يحتوي هذا المغناطيس على أربعة وجوه مستطيلة مطلية واثنين من الأقطاب مربعة الشكل. حواف هذا القضيب مستطيلة الشكل ومن ثم اسم شريط المغناطيس المستطيل.

مغناطيس شريط مستطيل. رصيد الصورة: مفيدي

2) مغناطيس شريط أسطواني: حواف المغناطيس دائرية ولذلك تسمى مغناطيس قضيب أسطواني. الانحناء الخارجي لهذا المغناطيس ملون.

مغناطيس شريط أسطواني.
الصورة الائتمان: hsmagnets

أين هو المجال المغناطيسي لقضيب مغناطيسي أقوى ولماذا

يكون المجال المغناطيسي أقوى عند حواف أقطاب قضيب المغناطيس.

إذا أخذنا مثالًا بسيطًا ربما قمنا به كأول تجربة في المدارس عندما تم تقديمنا عن المجال المغناطيسي ، تجربة باستخدام قضيب مغناطيسي ورقائق حديدية. ال قضيب مغناطيسي عند وضعها في صينية من رقائق الحديد ، يتم ترتيب الرقائق الحديدية حول قضيب المغناطيس في دوائر متحدة المركز جيدة المحاذاة دون تداخل.

المجال المغنطيسي
مجال المغناطيس بواسطة قضيب مغناطيسي ؛
الصورة الائتمان: comnewsscience

يتم تجميع غالبية المكاوي بالقرب من القطبين الشمالي والجنوبي لقضيب المغناطيس. هذا بسبب؛ خطوط المجال المغناطيسي تنشأ من القطبين. تضعف قوة المجال بشكل كبير مع اتساع المسافة من القطبين.

ثانيًا ، يعمل المغناطيس على شكل قضيب ثنائي القطب ، حيث يتم محاذاة الجسيمات السالبة والموجبة وفقًا للحقل المغناطيسي للأرض. تتصرف ثنائيات الأقطاب نفسها كمغناطيس صغير جدًا. حتى لو قمنا بتقطيع قضيب المغناطيس إلى قطع أخرى ، فسوف يظهر نفس السلوك مكونًا قطبين من الشحنات المعاكسة مثل قضيب المغناطيس.

ستعمل ثنائيات الأقطاب المغناطيسية في المغناطيس دائمًا على محاذاة نفسها وفقًا للمجال المغناطيسي. ستحاول الدورات الموجبة والسالبة أن تتماشى مع أقطاب شريط المغناطيس وبالتالي تكثيف قوة المجالات المغناطيسية في القطبين.

أين هو المجال المغناطيسي لقضيب مغناطيسي أضعف

إذا نظرنا إلى نفس التجربة المذكورة أعلاه ؛ سنرى ، بالكاد توجد أي رقائق حديدية متصلة بالجزء الأوسط من شريط المغناطيس ، ولن تجد أي خطوط مجال تنشأ من هذا الجزء من المغناطيس وتكون موازية تقريبًا لطول شريط المغناطيس.

أيضًا ، لوحظ أن خطوط المجال المغناطيسي التي تعمل بالتوازي مع طول شريط المغناطيس مفصولة عن بعضها البعض مما يشكل فجوة توسع كل حلقة. أثناء وجوده في القطبين ، تكون الخطوط المغناطيسية أكثر كثافة دون تشكيل أي فجوة.

ستبدأ قوة المجال المغناطيسي لقضيب المغناطيس من خلال مكثف عند القطبين في التعثر مع زيادة المسافة بين القطبين.

دائمًا ما تصطف ثنائيات الأقطاب الصغيرة الموجودة داخل مغناطيس القضيب في اتجاه المجال المغناطيسي للأرض ، ومن ثم يتم توجيه الدورات نحو كل قطب.

تظهر ثنائيات الأقطاب المتوازية كلاً من الجذب والتنافر وبالتالي تحييد تأثير المغنطة ؛ يوجد مجال مغناطيسي ولكنه يشتمل على قوة أضعف للمجال. وبالتالي، تقليل المجال المغناطيسي في منتصف المسافة من قطبي قضيب المغناطيس.

عبارة عن قضيب مغناطيسي محاط بمجال مغناطيسي

تمتلك ثنائيات الأقطاب الموجودة داخل المادة المغناطيسية لما يتكون منه شريط المغناطيس ، لحظات ثنائية القطب المغناطيسية المسؤولة عن توليد مجال مغناطيسي لقضيب مغناطيسي. نظرًا لكونه مغناطيسًا دائمًا ، فإنه يجذب المواد المغناطيسية الحديدية تجاهه ، مع إظهار بعض قوة الجذب أو التنافر على مادة ممغنطة أخرى عند وضعها بالقرب من شريط المغناطيس وليس بعيدًا جدًا.

لن تعمل القوة المغناطيسية حول قضيب المغناطيس إلا عند وضع المادة في مجالها. خارج المجال المغناطيسي لقضيب المغناطيس ، من الواضح أن قوة المجال تساوي صفرًا حيث لا توجد خطوط تدفق مغناطيسي تتدفق في هذه المنطقة.

كون المغناطيس سيظهر بعض قوى الجذب والتنافر في منطقة محاطة به ، وهذا يعني أن المجال المغناطيسي يحدث حول المغناطيس ، والذي يتم تمثيله على أنه تدفق مغناطيسي موجه في دوائر متحدة المركز ، خارج نطاق المجال المغناطيسي هذا ؛ لم يلاحظ أي تأثير للمغناطيس.

كيفية رسم خطوط المجال المغناطيسي حول شريط مغناطيسي

يتم تمثيل خطوط المجال المغناطيسي كخطوط التدفق. تشكل خطوط التدفق هذه حلقات مغلقة متحدة المركز. يتم تمثيل المجال المغناطيسي الذي ينتجه شريط المغناطيس بخطوط التدفق التي تنشأ من أحد الأقطاب وتنتهي في قطب آخر من مغناطيس الشريط.

ومن ثم ، يمكن رسم خطوط المجال المغناطيسي التي تنشأ من القطب الشمالي والدخول في القطب الجنوبي لتشكيل حلقات قريبة ، ويتم فصل هذه الحلقات عن بعضها البعض على مسافة معينة أثناء الجري بالتوازي مع طول شريط المغناطيس وتتسع هذه الفجوة لكل حلقة ، على العكس من ذلك ، يتم رسم الخطوط المغناطيسية بكثافة عند القطبين.

يجب ألا تلمس أي خطوط مجال مغناطيسي القسم الأوسط من شريط المغناطيس لأن المجال المغناطيسي لا يكاد يذكر في هذه المنطقة وله قوة جذب أو تنافر ضعيفة.

ما هو اتجاه خطوط المجال المغناطيسي خارج شريط المغناطيس

ما هو المجال المغناطيسي حول قضيب المغناطيس
اتجاه المجال المغناطيسي رصيد الصورة: تعليم

يرجع المجال المغناطيسي لقضيب المغناطيس إلى وجود ثنائي القطب. تسمى الشحنات الموجبة والسالبة للجسيم مفصولة بمسافة صغيرة بسبب بعض المجال الخارجي المطبق ثنائي القطب. هذه ثنائيات الأقطاب تصطف وفقًا للمجال المغناطيسي. ومن ثم ، في حالة عدم وجود مجال مغناطيسي ، يتم وضع ثنائيات الأقطاب داخل شريط المغناطيس وفقًا للمجال المغناطيسي للأرض. يكون اتجاه ثنائيات الأقطاب داخل شريط المغناطيس مسؤولاً بعد ذلك عن اتجاه خطوط المجال المغناطيسي التي تولد خارج شريط المغناطيس.

تتم محاذاة ثنائيات الأقطاب في الشكل المتوازي الاتجاه من القطب الجنوبي إلى الشمال وبالتالي اتجاه خطوط المجال المغناطيسي خارج قضيب مغناطيسي تنشأ من القطب الشمالي إلى الجنوب.

هل المجال المغناطيسي هو نفسه في جميع أنحاء شريط مغناطيسي

يعتمد المجال المغناطيسي على قوة وكثافة خطوط التدفق المغناطيسي ويختلف فيما يتعلق بالمسافة من القطبين. شدة المجال المغناطيسي يتناسب طرديا مع التدفق المغناطيسي كثافة. كثافة التدفق تختلف مع المسافة.

يكون المجال المغناطيسي الذي ينتجه شريط المغناطيس في ذروته بالقرب من حواف القطبين. تظهر القوة الضعيفة للجاذبية والتنافر في الجزء الأوسط من شريط المغناطيس.

السبب الذي يجعلني أفكر في كل من التجاذب والتنافر في الجزء الأوسط من شريط المغناطيس يرجع إلى حقيقة أن ثنائيات الأقطاب مرتبة عبر طول شريط المغناطيس موازية لخطوط التدفق المغناطيسي في المنطقة خارج المغناطيس ، ثنائي القطب نفسه يتصرف مثل مغناطيس صغير.

تظهر ثنائيات الأقطاب المتوازنة المتوازنة قوة الجذب وكذلك التنافر من طرفين مختلفين للثنائي القطب اعتمادًا على اتجاه دوران الشحنة. ينتج عن هذا تحييد آثار السحب والدفع وإضعاف شدة المجال المغناطيسي.

وبالتالي فإن شدة المجال المغناطيسي تكون أعلى عند حواف أقطاب المغناطيس. تقل القوة مع زيادة المسافة من القطبين عبر طول قضيب المغناطيس. نفس التأثير حول شريط المغناطيس. مثل المسافة من الأقطاب المغناطيسية تزيد من قوة المجال ستنخفض أيضًا كلما ابتعدنا عن القطبين.

القوة المغناطيسية المفروضة بواسطة قضيب المغناطيس على أجسام مختلفة

سيُظهر مغناطيس القضيب قوة الجذب عندما يتم إحضار المواد المغناطيسية مثل الأجسام المكونة من الحديد أو الفولاذ أو سبيكة من الحديد إلى اتصال وثيق بالمغناطيس.

حيث أنه سيظهر قوى تنافر عندما يتلامس مع المواد ذات الخصائص المغناطيسية ؛ على سبيل المثال ، الزئبق والماء ؛ وستواجه قوة الجذب الضعيفة مع أشياء مثل الألومنيوم والتنغستن وما إلى ذلك ، وهي مواد بارامغناطيسية.

قراءة المزيد عن المجال المغناطيسي مقابل قوة المجال المغناطيسي: جوانب وحقائق مختلفة

 

الأسئلة المتكررة

إذا كان المغناطيس الشريطي بطول 10 سم على الطاولة يختبر القوة المغناطيسية على بعد 30 سم من المغناطيس ، فاحسب شدة المجال المغناطيسي لقضيب المغناطيس. المكون الأفقي لحقل الأرض هو 0.34G.

معطى:-

المكون الأفقي للأرض

BH= 0.34 جرام = 0.34 * 10-4

2 لتر = 10 سم ؛ => لتر = 5 سم = 0.05 م

ر = 30 سم = 0.30 م

يتم الحصول على النقطة المحايدة على الخط المحوري.

Bمحوري=BH

[

[0.34 * 103* (0.0875)2] / (2 * 0.30)

= 4.34 امبير2

ومن هنا تكون قوة الأقطاب المغناطيسية لقضيب المغناطيس

م = M / 2I = 4.34 / 10 = 0.434 أمبير

ما هي الاستخدامات المختلفة لمغناطيس البار؟

يستخدم قضيب المغناطيس لأغراض مختلفة قد تكون صناعية ، وإلكترونية ، وصناعات كيميائية ، ومختبرات ، وما إلى ذلك.

يستخدم قضيب المغناطيس لفصل المواد المغناطيسية عن كومة المخاليط ، لتحريك الخليط الكيميائي لتسهيل حركة المادة المغناطيسية ، في الأجهزة الإلكترونية مثل التلفزيون ، والميكروفونات ، والهواتف المحمولة ، وما إلى ذلك ؛ يتم استخدامه كشريحة صغيرة في الأجهزة الإلكترونية.

لماذا يحتوي قضيب المغناطيس على القطب الشمالي والقطب الجنوبي؟

عندما يتم تعليق شريط المغناطيس في الهواء ، فإنه سيُظهر باستمرار حركة توافقية حتى يتم محاذاة في اتجاه المجال المغناطيسي للأرض.

بسبب فصل الشحنات داخل المغناطيس ، يصبح أحد طرفي قضيب المغناطيس أكثر إيجابية والآخر أكثر سالبة. ال تختبر ثنائيات الأقطاب المغناطيسية داخل شريط المغناطيس القوة المغناطيسية للأرض وتتوافق مع المجال المغناطيسي للأرض. يحتوي المغناطيس على قطبين مثل الأرض ، وفي وضع معلق حر في الهواء ، سوف يتماشى مع المجال المغناطيسي للأرض الموجود في اتجاه الشمال والجنوب. ومن ثم ، فإن أسماء القطب الشمالي والجنوبي لقطبين مختلفين لقضيب مغناطيسي.

هل المغناطيس يعمل في الفضاء؟

نعم. يمكن استخدام المغناطيس في الفضاء حتى في حالة عدم وجود غلاف جوي.

نظرًا لأن المجال ثنائي القطب الممغنط داخل المغناطيس دائم ولا يتطلب أي عمل لبناء المجال المغناطيسي حول المغناطيس ، فإنه سيعمل بالتأكيد في الفضاء أيضًا.

أكشيتا ماباري

مرحبًا ، أنا أكشيتا ماباري. لقد حصلت على ماجستير. في الفيزياء. لقد عملت في مشاريع مثل النمذجة العددية للرياح والأمواج أثناء الإعصار ، وفيزياء اللعب وآلات التشويق الآلية في مدينة الملاهي على أساس الميكانيكا الكلاسيكية. لقد تابعت دورة تدريبية حول Arduino وأنجزت بعض المشاريع الصغيرة على Arduino UNO. أحب دائمًا استكشاف مناطق جديدة في مجال العلوم. أنا شخصياً أعتقد أن التعلم يكون أكثر حماساً عندما يتعلم بالإبداع. بصرف النظر عن هذا ، أحب القراءة ، والسفر ، والعزف على الجيتار ، وتحديد الصخور والطبقات ، والتصوير ، ولعب الشطرنج. اتصل بي على LinkedIn - LinkedIn.com/in/akshita-mapari-b38a68122

آخر المقالات