المجال المغناطيسي هو توضيح يهدف إلى وصف وتصور كيفية توزيع القوة المغناطيسية بين جسم مغناطيسي أو حول جسم مغناطيسي نفسه.
كما نعلم بالفعل أن للمغناطيس قطبين يسمى القطب الشمالي والقطب الجنوبي.
إذا تم وضع مغناطيس بالقرب من مغناطيس آخر له أقطاب من نفس النوع ، فسوف يتعرض المغناطيسان للتنافر.
يكون الأمر مختلفًا إذا تم تقريب المغناطيسين من نوع مختلف من القطب ، فستواجه النتائج جاذبية متبادلة.
تصور المجال المغناطيسي
يمكن تصور المجال المغناطيسي بطريقتين هما:
- يوصف رياضيا بأنه ناقل. كل متجه في كل نقطة على شكل سهم له اتجاه وحجم يعتمدان على حجم القوة المغناطيسية عند تلك النقطة.
- يوضح استخدام الخطوط. كل متجه متصل بخط متصل ويمكن جعل عدد الخطوط أكبر عدد ممكن. غالبًا ما تستخدم هذه الطريقة لوصف المجال المغناطيسي.
خصائص خطوط المجال المغناطيسي
لخطوط المجال المغناطيسي خصائص مفيدة للتحليل وهي:
- كل سطر لا يتقاطع مع بعضه البعض
- ستصبح الخطوط أكثر إحكامًا في المناطق التي يزداد فيها المجال المغناطيسي. يشير هذا إلى أنه كلما اقتربت خطوط المجال المغناطيسي ، زادت القوة المغناطيسية في المنطقة.
- هذه الخطوط لا تبدأ أو تتوقف من أي مكان ، لكن الخطوط تشكل دائرة مغلقة وتبقى متصلة في المادة المغناطيسية.
- يتم تمثيل اتجاه المجال المغناطيسي بأسهم على الخطوط. في بعض الأحيان ، لا يتم رسم الأسهم على خطوط المجال المغناطيسي ، ولكن سيكون للحقل المغناطيسي دائمًا اتجاه من القطب الشمالي (الشمالي) إلى القطب الجنوبي (الجنوبي).
- يمكن تصور هذه الخطوط من حيث القيمة الحقيقية. أبسط طريقة هي نشر مسحوق حبيبات الحديد حول المغناطيس وسوف ينتج نفس خصائص خطوط المجال المغناطيسي.
القياس وصيغ المجال المغناطيسي
المجال المغناطيسي هو كمية متجهة ، لذلك هناك جانبان لقياس المجال المغناطيسي ، وهما الحجم والاتجاه.
لقياس الاتجاه ، يمكننا استخدام بوصلة مغناطيسية. إذا تم وضع بوصلة مغناطيسية حول مجال مغناطيسي ، فإن إبرة البوصلة ستتبع اتجاه المجال المغناطيسي في تلك النقطة أيضًا.
اقرأ أيضًا: تعريف واختلاف المرادفات المتجانسة والمتجانسات والمتجانساتفي صيغة المجال المغناطيسي ، يتم كتابة حجم المجال المغناطيسي بالرمز B. وفقًا للنظام الدولي ، يحتوي المقدار على وحدات في tesla (T) مأخوذة من اسم Nikola Tesla.
يُعرَّف تسلا بأنه مقدار قوة المجال المغناطيسي. على سبيل المثال ، تنتج ثلاجة صغيرة مجالًا مغناطيسيًا قدره 0.001 T.
هناك طريقة واحدة لإنشاء مجال مغناطيسي دون استخدام مغناطيس ، وهي إجراء تيار كهربائي.
عندما نمرر تيارًا كهربائيًا عبر سلك (على سبيل المثال عن طريق توصيله ببطارية) ، سيكون لدينا ظاهرتان. كلما زاد التيار المتدفق في الكبل ، زاد المجال المغناطيسي الناتج. وبالمثل ، العكس.
وفقًا لقانون Ampere ، يتم تطبيق المجالات المغناطيسية بعدة طرق بحيث تكون بعض المعادلات كما يلي:
صيغة الحجم للمجال المغناطيسي
ب = μ أنا / 2 ص
معلومات:
- B = حجم المجال المغناطيسي (T)
- ميكرومتر = ثابت النفاذية (4π 10-7 Tm / A)
- أنا = التيار الكهربائي (أ)
- ص = المسافة من الكابل (م)
معادلة مقدار التيار الكهربائي
أنا = ب 2πr / μ
معلومات:
- B = حجم المجال المغناطيسي (T)
- ميكرومتر = ثابت النفاذية (4π 10-7 Tm / A)
- أنا = التيار الكهربائي (أ)
- ص = المسافة من الكابل (م)
تحديد القطب المغناطيسي باليد اليمنى
لمعرفة الاتجاه ، يمكننا استخدام مبدأ اليد اليمنى. الإبهام هو اتجاه تدفق الكهرباء وتبين الأصابع الأخرى اتجاه المجال المغناطيسي حول السلك.
يشير اتجاه الإبهام لأعلى إلى اتجاه التدفق الكهربائي بالرمز i. بينما يمثل اتجاه أنصاف الأقطار الأربعة الأخرى اتجاه حقل megnet مع الرمز B. الصورة أعلاه في وضع أفقي ورأسي.
أمثلة على مشاكل المجال المغناطيسي وتفسيراته
المشكلة 1
سلك مكهرب i = 4 A كما هو موضح أدناه!
حدد:
- شدة المجال المغناطيسي عند النقطة A.
- شدة المجال المغناطيسي عند النقطة ب
- اتجاه المجال المغناطيسي عند النقطة أ.
- اتجاه المجال المغناطيسي عند النقطة ب
نقاش:
معروف
- أنا = 4 أ
- ص أ = 2 م
- ص ب = 1 م
مستوطنة
- ب = μأنا / 2 ص أ
- = 4 π 10-7 4/2 π 2
- = 4 10-7 طن
إذن ، المجال المغناطيسي عند النقطة A يساوي 4 10-7 T
- ب = μأنا / 2 π ص ب
- ب = 4 10-7 4/2 π 1
- ب = 8 10-7 طن
إذن ، المجال المغناطيسي عند النقطة B يساوي 8 10-7 T
في حالة السؤال عن الاتجاه ، يمكننا استخدام قاعدة اليد اليمنى ، حيث يُفترض أن الإبهام تيار والأصابع الأربعة الأخرى عبارة عن مجال مغناطيسي أثناء إمساك السلك عند النقطة أ.
اقرأ أيضًا: أكثر من 24 نمطًا للغة (أنواع Majas) جنبًا إلى جنب مع الفهم الكامل والأمثلةبحيث يكون اتجاه المجال المغناطيسي عند النقطة A للخارج أو باتجاه القارئ.
في مسألة السؤال عن الاتجاه ، يمكننا استخدام قاعدة اليد اليمنى ، حيث يُفترض أن الإبهام تيار والأصابع الأربعة الأخرى عبارة عن مجال مغناطيسي أثناء إمساك السلك عند النقطة B.
بحيث يكون اتجاه المجال المغناطيسي عند النقطة B داخل القارئ أو بعيدًا عنه
المشكلة 2
انظر إلى الصورة التالية!
أوجد مقدار واتجاه المجال المغناطيسي عند النقطة P!
نقاش
سينتج التيار A حقلاً مغناطيسيًا عند النقطة P مع اتجاه دخول المجال ، بينما ينتج التيار B حقلاً مغناطيسيًا مع اتجاه خارج المجال.
الاتجاه وفقًا لـ B a يدخل الحقل.
مشكلة 3
انظر إلى الصورة أعلاه ، يتم وضع سلك به تيار كهربائي بالقرب من البوصلة المغناطيسية. ما مقدار التيار الكهربائي (والاتجاه) المطلوب لإلغاء المجال المغناطيسي للأرض مقابل البوصلة بحيث لا تعمل البوصلة؟
من المفترض أن يكون المجال المغناطيسي للأرض
نقاش
باستخدام صيغة المجال المغناطيسي:
يمكنك معرفة مقدار التيار الكهربائي وهي:
أنت تعلم أن المسافة r من البوصلة إلى الكابل هي 0.05 متر. ثم حصل على:
باستخدام قاعدة اليد اليمنى ، يجب أن نضع إبهامنا لأسفل بحيث تكون الأصابع الأخرى في الاتجاه المعاكس للحقل المغناطيسي للبوصلة. بحيث يجب أن يخترق اتجاه التيار الورقة / الشاشة ، بعيدًا عنا.
المشكلة 4
يبعد السلكان A و B مسافة 1 متر ويتم تنشيطهما بواسطة 1 A و 2 A على التوالي في الاتجاه الموضح في الشكل أدناه.
حدد موقع النقطة C حيث تكون شدة المجال المغناطيسي صفراً!
نقاش
لكي تكون شدة المجال صفراً ، يجب أن تكون شدة المجال الناتجة عن السلك A والسلك B متقابلة ومتساوية. المواضع المحتملة هي على يسار السلك A أو على يمين السلك B. أي منها يجب أن تأخذ النقطة أقرب إلى قوة التيار الأصغر. بحيث يكون الموضع على يسار السلك A ، ما عليك سوى تسمية المسافة بـ x.
هذا هو شرح مادة المجال المغناطيسي وأمثلة على المشاكل. ربما يكون مفيدا.
مرجع:
- مجال مغناطيسي
- فهم المجال المغناطيسي
- المجال المغناطيسي - الصيغة ، التعريف ، المادة الكاملة ، مثال على المشكلة
- المجال المغناطيسي: التعريف ، الأنواع ، الصيغ ، أمثلة على المشكلات