أحد المفاهيم الأساسية المستخدمة في الفيزياء هو المجال المغناطيسي. يعمل على تحريك الشحنات الكهربائية. إنه غير محسوس ولا يشعر به الإنسان ، لكن يمكن الكشف عن وجوده باستخدام المغناطيس أو الحديد. كما أنه من السهل جدًا فهم أي مجال مغناطيسي يسمى متجانس وغير متجانس.
تعريف وطرق الكشف عن المجال المغناطيسي
عندما نواجه مفهوم المجال المغناطيسي ، لدينا سؤال حول نوع المجال المغناطيسي ، سواء كان متجانسًا أو غير متجانس. قبل الإجابة على مثل هذا السؤال ، من الضروري إعطاء تعريفات أولية للمصطلحات.
يُفترض أن يُعتبر المجال المغناطيسي نوعًا خاصًا من المادة الموجودة بالقرب من الشحنات الكهربائية المتحركة ، خاصة بالقرب من الموصلات ذات التيار. يمكن الكشف عنها باستخدام إبرة مغناطيسية أو برادة حديد
الحقل الموحد
يحدث داخل الفرقةالمغناطيس وفي الملف اللولبي ، عندما يكون طوله أكبر بكثير من القطر. في هذه الحالة ، وفقًا لقاعدة gimlet ، سيتم توجيه معالم المجال المغناطيسي عكس اتجاه عقارب الساعة.
الخطوط المغناطيسية متوازية ومستقيمة ، والفراغ بينهما هو نفسه دائمًا ، ولا تختلف قوة التأثير على الإبرة المغناطيسية في جميع النقاط من حيث الحجم والاتجاه.
مجال غير متجانس
في حالة وجود مجال غير متجانس ، سيتم ثني الخطوط المغناطيسية ، وسيختلف الفراغ بينهما في الحجم ، وستختلف قوة العمل على الإبرة المغناطيسية في الحجم والاتجاه عند نقاط مختلفة في المجال. أيضًا ، القوة المؤثرة على سهم موضوع في مجال شريط مغناطيسي يعمل في نقاط مختلفة بقوى مختلفة في الحجم والاتجاه. هذا يسمى مجال غير متجانس. خطوط هذا المجال منحنية ، ويختلف التردد من نقطة إلى أخرى.
من الممكن اكتشاف هذا النوع من المجال بالقرب من موصل مستقيم بالتيار ، وقضيب مغناطيسي وملف لولبي.
ما هي الخطوط المغناطيسية
بادئ ذي بدء ، عندما تنشأ مشكلة ، يجب على المرء تحديد نوع المجال المغناطيسي ، المتجانسة أو غير المتجانسة ، التي يتم تشكيلها ، يجب على المرء أن يتعلم عن الخطوط المغناطيسية ، والتي من شكلها تصبح خاصية المجال واضحة.
لتصوير المجال المغناطيسي ، بدأ في استخدام الخطوط المغناطيسية. إنها خطوط وهمية على طول إبرة مغناطيسية وتوضع في مجال مغناطيسي. من الممكن رسم خط مغناطيسي من خلال أينقطة المجال ، سيكون لها اتجاه ودائمًا ما تكون قريبة.
الاتجاه
يغادرون القطب الشمالي للمغناطيس ويتجهون إلى الجنوب. داخل المغناطيس نفسه ، كل شيء عكس ذلك تمامًا. الأسطر نفسها ليس لها بداية أو نهاية ، مغلقة أو تنتقل من اللانهاية إلى اللانهاية.
خارج المغناطيس ، توجد الخطوط بأكبر كثافة ممكنة بالقرب من القطبين. من هذا يتضح أن تأثير المجال يكون أقوى بالقرب من القطبين ، وعندما تبتعد عن القاع ، يضعف. بالنظر إلى أن الأشرطة المغناطيسية منحنية ، يتغير أيضًا اتجاه القوة التي تؤثر على الإبرة المغناطيسية.
كيفية تصوير
لفهم كيف تختلف الحقول المغناطيسية المتجانسة عن المجالات غير المتجانسة ، تحتاج إلى معرفة كيفية تصويرها باستخدام الخطوط المغناطيسية.
يجب على المرء أن يأخذ في الاعتبار المثال أعلاه لحدوث مجال مغناطيسي موحد في ما يسمى الملف اللولبي ، وهو ملف سلك أسطواني يمر من خلاله التيار. داخلها ، يمكن اعتبار المجال المغناطيسي موحدًا ، بشرط أن يكون الطول أكبر بكثير من القطر (خارج الملف ، سيكون الحقل غير منتظم ، وستكون الخطوط المغناطيسية موجودة بنفس الطريقة كما في شريط مغناطيسي)
يقع الحقل الموحد أيضًا في وسط شريط المغناطيس الدائم. في أي منطقة محدودة في الفضاء ، من الممكن أيضًا إعادة إنتاج مجال مغناطيسي موحد ، حيث تكون القوى المؤثرة على الإبرة الممغنطة هي نفسها في الحجم والاتجاه.
لتصوير مجال مغناطيسي ، استخدم المثال التالي. إذا كانت الخطوط موجودةعموديًا على مستوى الرسم ويتم توجيهه من العارض ، ثم يتم تصويرهما بصلبان ، إذا كان على المشاهد - بنقاط. كما هو الحال مع التيار ، كل صليب هو الذيل المرئي لسهم يطير من الناظر ، والنقطة أكثر حدة من السهم الذي يطير نحونا.
أيضًا ، مطلب "رسم مجال مغناطيسي موحد وغير منتظم" يتم تحقيقه بسهولة. ما عليك سوى رسم هذه الخطوط المغناطيسية ، مع مراعاة خصائص المجال (التوحيد وعدم التجانس).
ومع ذلك ، فإن وجود حقول غير متجانسة يعقد المهمة بشكل كبير. في هذه الحالة ، من غير المحتمل الحصول على أي نتيجة مادية باستخدام المعادلة العامة.
الاختلافات
من السهل جدًا إعطاء الإجابة على السؤال المتعلق بمدى اختلاف المجالات المغناطيسية المتجانسة عن المجالات غير المتجانسة. بادئ ذي بدء ، يعتمد ذلك على الخطوط المغناطيسية. في حالة وجود حقل موحد ، ستكون المسافة بينهما هي نفسها ، وسيتم تباعدهما بشكل متساوٍ ، بنفس القوة التي تؤثر على الأدوات في أي وقت. بالنسبة للمجالات غير المتجانسة ، كل شيء عكس ذلك تمامًا. تقع الخطوط بشكل غير متساو ، في أماكن مختلفة تعمل بقوة غير متساوية على الأجهزة.
من الناحية العملية ، يعد المجال غير المتجانس شائعًا جدًا ، ويجب أيضًا تذكره ، حيث لا يمكن أن تحدث الحقول الموحدة إلا داخل كائن ، مثل المغناطيس أو الملف اللولبي. ستعمل الملاحظات الخارجية على إصلاح عدم التجانس.
الكشف الميداني
بعد أن فهمت ما هي المجالات المغناطيسية المنتظمة وغير المتجانسة ، وتعريفهابعد التفكيك ، يجب أن تعرف كيف يمكنك العثور عليها.
أبسط هذا هو التجربة التي أجراها Oersted. وهي عبارة عن استخدام إبرة مغناطيسية تساعد في تحديد وجود تيار كهربائي. بمجرد أن يتحرك التيار على طول الموصل ، يتحرك السهم المجاور ، نظرًا لوجود حقول مغناطيسية موحدة وغير منتظمة.
تفاعل الموصلات معالحالي
لكل موصل تياره مجال مغناطيسي خاص به ، والذي يعمل بقوة معينة على أقرب واحد. اعتمادًا على اتجاه التيار ، سوف تجذب الموصلات أو تتنافر. الحقول التي تنشأ من مصادر مختلفة ستجمع وتشكل حقلاً ناتجًا واحدًا.
كيف يتم إنشاؤها ولماذا
يتم إنشاء أمثلة على المجالات المغناطيسية المنتظمة وغير المنتظمة المستخدمة في أجهزة أشعة الكاثود بواسطة ملفات تمرر التيار. للحصول على الشكل المطلوب للمجال المغناطيسي ، يتم استخدام أطراف أرفف وشاشات مغناطيسية ، مصنوعة من مواد ذات نفاذية مغناطيسية قوية.
يمكن لتأثير المجالات المغناطيسية غير المتجانسة أن يغير مسار الظواهر الفيزيائية والكيميائية التي لا رجعة فيها ، وهي في الغالب عملية غير متجانسة. يؤدي ظهور الانتشار المضطرب إلى زيادة بعدة أوامر من حيث الحجم في معدل حركة الغاز من أي سائل إلى السطح في الشكلفقاعات صغيرة. يرجع تأثير الجفاف الموضعي للأيونات والجزيئات إلى تكثيف عملية التبلور الدقيق. في الوسائط المتدفقة ، يمكن للتفاعلات عالية الطاقة أن تخلق الجذور الحرة والأكسجين الذري والبيروكسيدات والمركبات النيتروجينية. يحدث التخثر ، وتظهر المنتجات الناتجة عن التآكل التآكل في السائل.
أثناء التجويف الهيدروديناميكي ، يؤدي الحجم الكبير للفقاعات والكهوف الناشئة إلى تعقيد دخولها بواسطة السائل من منطقة الضغط المنخفض إلى منطقة الضغط العالي ، حيث تنهار الفقاعات. أثناء انهيار فقاعة صغيرة ، يوجد محتوى هواء منخفض ويحدث تفاعل كيميائي قوي ، مشابه لتفريغ البلازما. يؤدي وجود الحقول المغناطيسية غير المتجانسة إلى عدم استقرار التجاويف وتفككها وظهور دوامات وفقاعات صغيرة الحجم. بالنظر إلى أن الضغط في مركز مثل هذه الدوامة ينخفض ، فإنه يحول فقاعات غاز صغيرة.
عند قياس الاستقراء في مجال مغناطيسي غير منتظم ، تذكر أن جهد هول يتناسب مع متوسط قيمة تحريض المجال داخل المنطقة التي يحدها سطح محول الطاقة.
لتركيز الحزم المحورية ، يتم أيضًا استخدام الحقول المغناطيسية غير المنتظمة ، والتي تتكون من ملفات قصيرة ، وهي ملفات لولبية متعددة الطبقات ، يتناسب طولها مع قطرها. يخضع الإلكترون الذي يدخل مثل هذا المجال لقوى تغير اتجاهه. يقترب الإلكترون الواقع تحت تأثير هذه القوة من محور العدسة ، في حين أن المستوى الذي يقع فيه مساره هوالانحناءات. يتحرك الإلكترون على طول مقطع حلزوني يتقاطع مع محور العدسة عند نقطة معينة.
عامل الزيادة المكانية ناتج عن التشتت المكاني للحقول غير المتجانسة في أراضي نظام غير متجانس مغمور بالسائل. للحصول على انعكاس السكان للمستويات بطريقة الفصل ، يتم استخدام الحقول غير المنتظمة التي تم إنشاؤها بواسطة مغناطيس متعدد النطاقات. شكل القطبين مشابه للقضبان في المكثف الرباعي لمولد جزيئي قائم على الأمونيا.
يستخدم
تعتمد طريقة الترتيب المغناطيسي لاكتشاف الخلل على جر الجسيمات المغناطيسية بواسطة قوى الحقول غير المتجانسة التي تظهر فوق العيوب. إن تراكم مثل هذا المسحوق يحدد وجود عيب وحجمه وموضعه على الجزء الذي يتم فحصه.
يعتبر تأثير الانقسام الصغير عيبًا مهمًا في طريقة الشعاع الجزيئي باستخدام مجالات مغناطيسية قوية غير متجانسة. هناك طريقة بسيطة وغير قابلة للتصديق على ما يبدو لزيادة هذا التأثير. وهو يتألف من تطبيق مجال مغناطيسي خارجي خفيف. هذا الأخير سيجعل من الممكن زيادة مساحة استخدام مقاييس المغناطيسية النووية الأولية نحو المجالات المغناطيسية غير المنتظمة.
ميزة هذه الطريقة هي دقتها العالية ، مما يجعل من الممكن الكشف عن المجالات المغناطيسية غير المنتظمة بما يتناسب مع حجم جزيئات الطبقة المغناطيسية للشريط ، وكذلك القدرة على اكتشاف الضرر على أسطح معقدة وفي فتحات ضيقة
العيوبالحاجة إلى معالجة ثانوية للمعلومات ، يتم إصلاح جزيئات الحقول المغناطيسية فقط على طول الشريط ، وتعقيد إزالة المغناطيسية والحفاظ على الشريط ، ومن الضروري منع تأثير المجالات المغناطيسية الخارجية.
الحقول المغناطيسية المنتظمة وغير المتجانسة شائعة جدًا ، على الرغم من حقيقة أنها غير مرئية للشخص العادي العادي. يمكن العثور على أمثلة للمجالات المغناطيسية المنتظمة وغير المنتظمة في مغناطيس القضبان والملفات اللولبية. في نفس الوقت ، يمكنك أن تلاحظهم باستخدام إبرة مغناطيسية بسيطة أو برادة حديدية.
