المجال المغناطيسي هو ظاهرة مثيرة للاهتمام للغاية. حاليًا ، وجدت خصائصه تطبيقًا في العديد من المجالات. هل تعلم ما هو مصدر المجال المغناطيسي؟ بعد قراءة المقال ، ستعرف عنه. بالإضافة إلى ذلك ، سوف نتحدث عن بعض الحقائق المتعلقة بالمغناطيسية. لنبدأ بالتاريخ
قليلا من التاريخ
المغناطيسية والكهرباء ليسا بأي حال من الأحوال ظاهرتان مختلفتان ، كما كان يعتقد خطأً لفترة طويلة. لم تتضح علاقتهما إلا في عام 1820 ، عندما أظهر العالم الدنماركي هانز كريستيان أورستد (1777-1851) أن تيارًا كهربائيًا يتدفق عبر سلك ينحرف عن إبرة البوصلة. يخلق التيار دائمًا مجالًا مغناطيسيًا. لا يهم أين يتدفق - بين السحابة والأرض على شكل برق أو في عضلات أجسامنا.
حتى في العصور القديمة ، حاول الناس معرفة مصدر المجال المغناطيسي. علاوة على ذلك ، تم تطبيق الاكتشافات التي تم إجراؤها في الممارسة العملية. لوحظ استخدام المغناطيسية (خاصة للأغراض الملاحية) قبل آلاف السنين من توضيحها.طبيعة الكهرباء ، وقد وجدت تطبيقات عملية. فقط عندما أصبح معروفًا أن المادة تتكون من ذرات ، ثبت أخيرًا أن المغناطيسية والكهرباء مترابطتان. أينما لوحظت المغناطيسية ، يجب أن يكون هناك دائمًا نوع من التيار الكهربائي. ومع ذلك ، كان هذا الاكتشاف مجرد بداية بحث جديد.
ما الذي يحدد مظهر الخواص المغناطيسية للمواد في غياب أي مصدر خارجي حالي؟ حركة الإلكترونات التي تولد تيارات كهربائية داخل الذرات. هذا هو النوع من المغناطيسية الذي سننظر فيه هنا. لقد وصفنا بإيجاز مصدر المجال المغناطيسي الدوامة (التيار المتردد).
مغنتيت ومواد أخرى
تُلاحظ القدرة على جذب الحديد والمواد المحتوية على الحديد في الطبيعة في معدن واحد مثير للاهتمام. نحن نتحدث عن أكسيد الحديد الأسود ، وهو أحد المركبات الكيميائية للحديد. ربما تم استخدام نوع ما في البوصلات الأولى التي اخترعها الصينيون. مصدر المجال المغناطيسي ليس هذا المعدن فقط. من السهل نسبيًا أيضًا أن تنقل بعض المواد الخصائص المرغوبة عن قصد. من بينها الحديد والصلب هي الأكثر شهرة. تصبح كلتا المادتين بسهولة مصدرًا لمجال مغناطيسي.
مغناطيس دائم
المواد التي تجذب الحديد تشكل فئة خاصة. يطلق عليهم المغناطيس الدائم. على الرغم من الاسم ، إلا أنهم قادرون على الاحتفاظ بالممتلكات الضرورية لفترة محدودة فقط. مغناطيس دائميوضح الشريط قوة المغناطيسية الأرضية. إذا كان بإمكانه التحرك بحرية ، فإن أحد الطرفين يتجه دائمًا في اتجاه القطب الشمالي للأرض ، والآخر - في اتجاه الجنوب. يُطلق على طرفي المغناطيس اسم القطبين الشمالي والجنوبي ، على التوالي.
يمكن أن يكون للمغناطيس أي شكل تقريبًا: شريط أو حدوة حصان أو حلقة أو أكثر تعقيدًا. يتم استخدامها في أدوات القياس الكهربائية. تم تحديد أقطاب المغناطيس على النحو التالي: شمال (شمال) و جنوب (جنوب). دعونا نتحدث عن كيفية تفاعلهم.
الانجذاب والنفور
تجذب الأقطاب المغناطيسية المعاكسة. لقد عرفنا هذا منذ المدرسة. عن طريق جذب بعض المواد الأخرى ، يحولها المغناطيس أولاً إلى مغناطيس ضعيف. الأقطاب التي تحمل نفس الاسم تتنافر (على الرغم من أن هذا ليس واضحًا مثل الجاذبية). عند تعرضهما لمغناطيس ، يصبح الحديد والصلب مغناطيسًا بحد ذاته ، ويكتسبان قطبية معاكسة. هذا هو السبب في أنهم ينجذبون إليه. ولكن إذا تم وضع مغناطيسين متطابقين لهما "شحنة" متساوية بالقرب من بعضهما البعض وبنفس القطبين ، فماذا سيحدث؟ ستكون القوة الطاردة المرصودة مساوية لقوة الجذب التي تعمل بين قطبين متقابلين على نفس المسافة من بعضهما البعض.
ليست المواد المحتوية على الحديد فقط هي التي تتأثر بالمغناطيسية. ومع ذلك ، يمكن ملاحظة الظواهر المغناطيسية بسهولة في المعادن النقية. هذه ، على سبيل المثال ، الحديد والنيكل والكوبالت.
المجالات
معادن يمكنتصبح مصدرًا لمجال مغناطيسي ، يتكون من مغناطيسات صغيرة موجودة بشكل عشوائي داخل المادة. وهي موجهة بشكل متساوٍ فقط في مناطق صغيرة ، تسمى المجالات ، والتي يمكن رؤيتها من خلال المجهر الإلكتروني. في المادة غير الممغنطة - نظرًا لأن المجالات نفسها موجهة أيضًا هناك في اتجاهات مختلفة - يكون المجال المغناطيسي صفرًا. لذلك ، لم يتم ملاحظة أي خصائص مغناطيسية في هذه الحالة. وهكذا تكتسب المادة الخصائص الضرورية فقط في ظل ظروف معينة.
عملية المغنطة هي أن جميع المجالات مجبرة على الاصطفاف في نفس الاتجاه. عندما يتم تدويرها بشكل صحيح ، تتراكم أفعالهم. تصبح المادة ككل مصدرًا لمجال مغناطيسي. إذا اصطفت جميع المجالات في نفس الاتجاه تمامًا ، فإن المادة تصل إلى حدها المغناطيسي. يجب ملاحظة نمط واحد مهم. يعتمد مغنطة المادة في النهاية على مغنطة المجالات. وهو بدوره يتحدد من خلال كيفية تواجد الذرات الفردية داخل المجالات.
المجال المغناطيسي للأرض
تم قياس ووصف المجال المغناطيسي للأرض بدقة منذ فترة طويلة ، ولكن حتى الآن لم يتم شرحه بالكامل. بطريقة مبسطة للغاية ، يمكن تمثيلها كما لو كان مغناطيسًا مسطحًا بسيطًا يقع بين القطبين الجغرافيين الشمالي والجنوبي. هذا ما يسبب بعض التأثيرات المرصودة. لكن هذا لا يفسر التغيرات غير المعتادة في شدة أو حتى اتجاه خطوط المجال المغناطيسي فوق الأرض.السطح ، ولا لماذا كان موقع الأقطاب المغناطيسية منذ ملايين السنين عكسًا للحاضر ، ولا لماذا ، وإن كان ببطء ، يتحركون باستمرار. وبالتالي ، فإن الأمور أكثر تعقيدًا إلى حد ما.
نموذج المجال المغناطيسي للأرض
دعونا نصف نسخته المبسطة بمزيد من التفصيل. تخيل مغناطيسًا مسطحًا طويلًا في مركز الأرض ، والذي سيكون مصدر المجال المغناطيسي. ما الذي يجب مراعاته أيضًا؟ يجب ترتيب المواد المغناطيسية الموجودة على سطح الكرة الأرضية بحيث يتحول قطبها الذي يشير إلى الشمال في الاتجاه الذي نسميه الشمال (في الواقع القطب الجنوبي للمغناطيس التخيلي) ، والقطب الآخر يشير إلى الجنوب (القطب الشمالي للمغناطيس))
فهم العمليات الفيزيائية المعقدة يسبب بعض الصعوبات. يسهل تفسير كل من المغناطيسية الأرضية ومغناطيسية قطع الحديد الصغيرة بافتراض أن خطوط القوة المغناطيسية (يشار إليها غالبًا باسم خطوط التدفق المغناطيسي) تنبثق من الطرف الشمالي للمغناطيس وتدخل الطرف الجنوبي. هذا تمثيل تعسفي للغاية ، يستخدم للراحة فقط ، على غرار كيفية استخدام خطوط الطول والعرض المرسومة على الخريطة. ومع ذلك ، فهو يساعدنا على فهم مصدر المجال المغناطيسي للأرض.
تشكل خطوط القوة لمغناطيس مسطح بسيط ، التي تمر من قطب إلى آخر وتغطي المغناطيس بأكمله ، شيئًا مثل الأسطوانة. يبدو أن خطوط القوة في نفس الاتجاه تتنافر. تبدأ دائمًا من نوع واحد من القطب وتنتهي عند نوع آخر من القطب ولا تتقاطع أبدًا.
بالاستنتاج
لقد فتحنا موضوع "مصدر المجال المغناطيسي". كما ترى ، فهي واسعة جدًا. لقد نظرنا فقط في المفاهيم الأساسية المتعلقة بهذا الموضوع.
