ما الذي ينتج قوة المجال المغناطيسي: طرق وحقائق مختلفة


في هذه المقالة ، سنناقش ما ينتج قوة المجال المغناطيسي والعوامل المختلفة المسؤولة عن تكوينه.

ما ينتج قوة المجال المغناطيسي هو أن التدفق المغناطيسي يمر عبر وحدة طول الموصل ويزيد مع زيادة كثافة التدفق لكل وحدة طول.

المجال المغناطيسي وشدته

دعونا الآن نرى طرقًا مختلفة وبعض حقائق المجال المغناطيسي.

بادئ ذي بدء ، هل تعلمون جميعًا كيف تم اكتشاف المغناطيس؟

اعتاد راعي يدعى ماجناس الذي عاش في اليونان أن يحمل معه عصا للسيطرة على قطيع الأغنام والماعز التي تحتها حديد عالق بالصخرة. كانت الصخور مغناطيسًا طبيعيًا ، وغنيًا بالحديد (محتوى الحديد) يسمى المغنتيت. ومن هنا تم اكتشاف المغناطيس في اليونان والآن يسمى هذا المكان Magnesia ، وهو اسم يعتمد على اكتشاف المغناطيس.

كما قوة المجال المغناطيسي من الأرض أكبر في القطب الشمالي والقطب الجنوبي ، والمغناطيس يصطف دائمًا في اتجاه الشمال والجنوب ، وبالتالي يستخدم لتحديد الاتجاه من خلال المشاريع البحرية. على وجه الخصوص ، يتم استخدام مقاييس الميل لقياس زاوية ارتفاع الصخور من قبل معظم الجيولوجيين.

ما ينتج قوة المجال المغناطيسي

شدة المجال المغناطيسي هي قوة اللازمة لتوليد كثافة تدفق في مادة لكل وحدة طول المادة ويتم تمثيلها على النحو التالي:

H = (B / μ) -M

حيث B هي كثافة التدفق المغناطيسي ،
M هو مغنطة و
م هي النفاذية المغناطيسية.

تعتمد القوة المغناطيسية على مجموع خطوط المجال المغناطيسي المنتشرة عبر إجمالي مساحة المقطع العرضي للمادة. تُعرف خطوط المجال المغناطيسي هذه باسم التدفق المغناطيسي ، وترتبط كثافة التدفق المغناطيسي ارتباطًا مباشرًا بقوة المجال. تعتمد كثافة التدفق المغناطيسي بشكل أساسي على عدد لفات الإلكترون أو العزم ثنائي القطب في المادة.

في الذرة ، توجد الإلكترونات مقترنة بإلكترونات ذات دوران معاكس ، وعادة ما توجد في حالة عناصر الغازات النبيلة التي لها غلاف تكافؤ خارجي كامل ويتم إقران جميع الإلكترونات مع بعضها البعض ؛ مثال على هذه العناصر هي الهيليوم ، والنيون ، والأرجون ، والكريبتون ، والزينون ، والرادون.

التكوين الإلكترونية؛
الصور: عبدالمجيد .1983

تتزاوج الذرات التي تحتوي على إلكترونات غير مقترنة مع إلكترونات من الذرة الأخرى لتكمل غلافها الخارجي وتصبح عنصرًا مستقرًا. تلك الذرات مع تنتج الإلكترونات غير المزاوجة مجالًا مغناطيسيًا. يدور الإلكترون غير المزاوج حول نوى الذرة وتؤثر حركة الإلكترونات الحرة على نشأة المجال المغناطيسي. مع زيادة عدد الإلكترونات الحرة المتاحة ، سوف تتصاعد أيضًا التأثيرات المغناطيسية التي تظهر في المادة.

عندما يمر التيار عبر أي موصل ، فإن حركة الإلكترونات تحدث القوة الكهرومغناطيسية. لنفترض أنك تأخذ تيارًا يحمل سلكًا وتضع إبرة مغناطيسية بالقرب منه ، ثم ستحدد انحراف الإبرة المغناطيسية. وذلك لأن الإلكترونات المتحركة في الموصل الحامل للتيار تنتج مجالًا مغناطيسيًا في الاتجاه الذي يعاكس حركة الإلكترونات.

ما ينتج قوة المجال المغناطيسي
انحراف الإبرة المغناطيسية يتأثر بالمجال المغناطيسي واتجاه المجال الناتج ؛ اعتمادات الصورة: ممتاز

وفقًا لقاعدة الإبهام الأيمن ، إذا كانت حركة التيار من اتجاه الجنوب إلى الشمال ، فسيكون المجال المغناطيسي في اتجاه عقارب الساعة وسيتم اختبار القوة المغناطيسية في الاتجاه الغربي. إذا حركنا الإبرة المغناطيسية بعيدًا عن السلك الحامل للتيار ، فسيتم تقليل التأثير نفسه مع زيادة المسافة بين السلك والإبرة المغناطيسية. ومن ثم يمكننا أن نلاحظ أن تتناقص شدة المجال المغناطيسي مع المسافة.

قوة المجال المغناطيسي يعتمد أيضًا على اللحظة المغناطيسية الجوهرية للجسيم. العزم المغناطيسي هو الكمية التي تحدد عزم الدوران الذي تتعرض له ثنائيات الأقطاب في وجود المجال المغناطيسي الخارجي.

في حالة عدم وجود مجال مغناطيسي ، يتم توجيه اللحظات المغناطيسية بشكل عشوائي ولا يتم إنتاج صافي مغنطة ؛ عندما يتم تطبيق المجال المغناطيسي ، فإن هذه اللحظات الذرية توجه نفسها في اتجاه المجال المطبق مما ينتج عنه صافي مغنطة موازية للحقل المطبق. بالتالي، تعتمد المغنطة على كثافة العزم المغناطيسي في المادة ، وحركة الإلكترونات في الذرات ، ودوران الإلكترون أو النواة ، وتُعرّف بأنها لحظة مغناطيسية لكل وحدة حجم من مادة صلبة.

تعتمد قوة المجال المغناطيسي أيضًا على تُعرف اللحظة المغناطيسية التي تم إعدادها لكل وحدة حجم للمادة في وجود مجال خارجي بالحساسية المغناطيسية.

بناءً على هذه الخاصية ، يتم تصنيف المواد إلى مواد مغناطيسية أو مغناطيسية أو مغناطيسية حديدية. من المعروف أن المواد المغناطيسية لها حساسية مغناطيسية عالية لأنها تظهر خصائص مغناطيسية عالية وتحتفظ بخصائصها المغناطيسية حتى في حالة عدم وجود مجال مغناطيسي خارجي. الحديد والنيكل والكوبالت هي بعض المواد المغناطيسية.

تتعرض الإلكترونات المتحركة في المجال المغناطيسي للقوة العمودية على سرعتها ويتم تمثيل القوة المغناطيسية B على النحو التالي:

F = qvB

حيث q هي تهمة
v هي سرعة الشحنة
ب هو مجال مغناطيسي

تسمى خاصية المادة لصد التدفق المغناطيسي من خلالها النفاذية المغناطيسية. يقال إن المادة ذات نفاذية عالية إذا كان أقصى تدفق مغناطيسي يمر عبرها.

قراءة المزيد عن القوة الميدانية

وحدة SI لقوة المجال المغناطيسي

يتم قياس كثافة التدفق المغناطيسي كتدفق لكل وحدة مساحة أي ويبر / م2 وهو ما يساوي تسلا واحد. أو يمكننا القول ، أنه يقاس من حيث القوة المطلوبة للحث على التدفق المغناطيسي في وحدة طولها بالمتر لكل وحدة أمبير وتعطى كـ N / Am

تُعطى وحدة الحساسية المغناطيسية في النظام الدولي للوحدات على أنها نيوتن لكل أمبير مربع N / A2 ويتم تمثيل المغنطة على أنها أمبير لكل متر A / m. باستبدال هذا في مكافئ (1) ، نحصل على:

(N / Am) * (أ2/ N) = (A / M)

بناءً على ذلك ، نحصل على وحدة SI لشدة المجال المغناطيسي مثل Amperes لكل متر. في وحدة CGS ، هو Oersted ، الذي سمي على اسم العالم الدنماركي هانز كريستيان أورستد الذي وجد العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية لأول مرة.

يتم قياس شدة المجال المغناطيسي باستخدام مقياس المغناطيسية. مقياس المغنطيسية التعريفي ، مقياس المغنطيسية الملف الدوار ، مقياس المغناطيسية Hall Effect ، مقياس المغناطيسية NMR ، مقياس المغناطيسية Fluxgate هي بعض الأمثلة على مقاييس المغناطيسية.

Hall Effect هي طريقة تستخدم لتحديد كثافة رقم الموجة الحاملة وأنواعها. عندما يتم تطبيق المجال المغناطيسي بشكل عمودي على الموصل ، يتم ضبط الجهد في الموصل الذي يكون عموديًا على المجال المغناطيسي وكذلك التيار.

Gouy Balance هي طريقة تقليدية تستخدم لمعرفة القابلية المغناطيسية للمادة التي تعتمد على فكرة الجاذبية.

أسئلة شائعةs

كيف تحسب شدة المجال المغناطيسي في الملف اللولبي الذي يبلغ طوله 5 أمتار ويحتوي على 2000 حلقة تحمل تيارًا قدره 2000 أمبير؟

أولاً ، اكتشف عدد الحلقات لكل وحدة طول من السلك

عدد الحلقات لكل وحدة طول

= عدد الحلقات / طول السلك

= 2000 / 500

= 4cm-1

هل تعتمد شدة المجال المغناطيسي على حجم الموصل؟

نعم ، وفقًا لقانون Biot - يعتمد المجال المغناطيسي لقانون Savart على طول وحدة الموصل. كلما زاد حجم الموصل ، ستكون القيمة التكاملية للطول المتناهي الصغر أكبر ، وبالتالي ستكون شدة المجال المغناطيسي أعلى.

إذا كان التيار المتدفق في دائرتين مختلفتين هو 1A و 12A ، ففي أي دائرة ستكون القوة المغناطيسية أعلى من الأخرى؟

ستكون القوة المغناطيسية أعلى بالنسبة لدائرة تحمل التيار 12A.

ما هي المواد المغناطيسية فائقة التوصيل؟

يتم استخدام مغناطيس فائق التوصيل لإنشاء مجال مغناطيسي مكثف.

المواد المغناطيسية فائقة التوصيل عبارة عن مغناطيس كهربائي يتكون من ملف من سلك فائق التوصيل يتم تصنيعه في درجات حرارة منخفضة. في حالة الموصلية الفائقة ، لا توجد مقاومة للسلك ويوصل تيارًا كهربائيًا أعلى بكثير.

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