كيف يحدث المغنطة؟: المفاهيم الأساسية للظاهرة

المغنطة أو تسمى أيضًا المغنطة أو المغنطة ، تأتي لتكون عملية يتم من خلالها لحظات ثنائي القطب المغناطيسي للمادة مع الخصائص المحددة لها ، تتماشى. إنها عملية يتم إجراؤها لإنشاء خصائص مغناطيسية لقضيب فولاذي أو حديدي ، إنها ببساطة لنقل خصائص المغناطيس إلى عنصر يستقبلها ، وتوفير الخصائص المغناطيسية للمادة أو العنصر المذكور ، ثم جذبها إلى عنصر آخر الأشياء كما لو كانت مغناطيس

لكن ما هو المغناطيس؟

المغناطيس هو معدن يحدث عن طريق الجمع بين الأكسجين وجذر بسيط أو مركب في الدرجة الأولى من الأكسدة ونسكوسايد الحديد الذي تتمثل خاصيته الأساسية في جذب المعادن مثل الحديد والنيكل والكوبالت ، لأن مجالًا مغناطيسيًا ينشأ حوله.

تحتوي المادة أو المغناطيس على قطبين مغناطيسيين مختلفين أو متعارضين ، نسميهما الشمال والجنوب ، لنسميهما بطريقة عامية أو شائعة ونتيجة لتوجههما نحو نهايات كوكب الأرض.

لماذا تنجذب المواد؟

عندما تقترب أقطاب المغناطيس ، يحدث نوع من التنافر التلقائي ، حيث يتم إنشاء التجاذب بين القطبين المعاكسين. يتم تحويل هذه المواد إلى مغناطيسات ، وعادة ما تكون على شكل قضيب مع وجود أعمدة في النهايات أو يمكن أن يكون لها أيضًا شكل حدوة حصان كلاسيكي.

يمكن أن تتخذ ظاهرة المغناطيسية هذه أشكالًا عديدة ، فقد تكون تيارًا كهربائيًا في موصل أو جسيمات تتحرك عبر الفضاء ، أو حركة إلكترون في مدار ذري. تتكون الأجسام من ثلاث جسيمات: البروتونات والإلكترونات والنيوترونات. الإلكترونات عبارة عن مغناطيسات بشكل طبيعي ومن ثم فإن هذه العناصر في الأجسام تتشتت خلال امتدادها ويمكن أن تمارس عملها وتأثيرها بطريقة طبيعية.

هل كل المواد لها هذه الخاصية؟

وفقًا للتجارب التي تم إجراؤها ، فإن معظم المواد التي نتفاعل معها يجب أن تتمتع بدرجة أكبر أو أقل بإمكانية جذب أو جذب مغناطيسي ، وبالطبع ضمن هذه المجموعة الواسعة من المواد ، تتمتع المعادن بحصة أكبر وفعالة من على سبيل المثال ، الذي يحتوي على مادة بلاستيكية.

هناك مواد مثل الحديد والكوبالت والنيكل لها خصائص مغناطيسية ملحوظة للغاية ، إذا قربناها من المغناطيس ، فسنرى ذلك على الفور الجزء المعدني سينضم إليه ، هذا هو أبسط عرض يمكن أن نعرفه. جميع المواد لها خصائص مغناطيسية إلى حد ما. من خلال وضع المادة في مجال غير متجانس ، فإنها تنجذب أو تنفر في اتجاه التدرج اللوني لهذا المجال. تتميز هذه الخاصية بالحساسية المغناطيسية للمادة اعتمادًا على درجة المغناطيسية الموجودة.

سيعتمد هذا المغنطة على حجم لحظات ثنائي القطب للذرات في مادة ما ودرجة محاذاة لحظات ثنائي القطب مع بعضها البعض. هنا يمكننا أن نذكر الحديد ، الذي له أو يعرض خصائص مغناطيسية ملحوظة للغاية ، بسبب محاذاة اللحظات المغناطيسية لذراته داخل مناطق معينة تسمى "المجالات".

هناك سبيكة من البورون والحديد والنيوديميوم (NdFeB) ، والتي تتماشى مجالاتها وتستخدم لصنع مغناطيس دائم. المجال المغناطيسي القوي الناتج عن مغناطيس نموذجي بسمك ثلاثة ملليمترات مصنوع من هذه المادة يمكن مقارنته بمغناطيس كهربائي مصنوع من حلقة نحاسية تحمل تيارًا يبلغ عدة آلاف من الأمبيرات. وبالمقارنة ، فإن التيار في المصباح الكهربائي النموذجي هو 0,5 أمبير.

لحظة جاذبة

يحدث مغنطة M للجسم بسبب التيارات الكهربائية المتداولة أو اللحظات المغناطيسية الذرية الأولية ، ويتم تعريفها على أنها العزم المغناطيسي لكل وحدة من حجم هذه التيارات أو اللحظات. في نظام الوحدات mks (SI) ، يتم قياس M بوحدات ويبر لكل متر مربع.

من ناحية أخرى ، من الضروري معرفة تأثير المغنطة على الخصائص الفيزيائية للمواد ، ومن بينها: المقاومة الكهربائية والحرارة النوعية والتوتر المرن.

حقل مغناطيسي

ما يدل على وجود مجال مغناطيسي هو القوة التي تمارس على تلك الشحنات المتحركة ، هذه القوة تعمل على انحراف الجسيمات دون تغيير سرعتها.

يمكن ملاحظة ذلك على سبيل المثال في عزم الدوران في إبرة البوصلة التي تعمل على محاذاة الإبرة مع المجال المغناطيسي للأرض ، الإبرة المذكورة هي قطعة رقيقة من الحديد ممغنطة. غالبًا ما يتم استدعاء أحد المتطرفين القطب الشمالي والقطب الجنوبي المتطرف الآخر ، وبالتالي فإن القوة بين كلا القطبين جذابة ، بينما القوة بين القطبين المتشابهين تكون مثيرة للاشمئزاز.

خصائص جحقل مغناطيسي

يمكن تسمية هذا المجال المغناطيسي بكثافة التدفق المغناطيسي أو الحث المغناطيسي ، وسيُرمز له دائمًا بالحرف B. إحدى الخصائص الأساسية للمجال المغناطيسي هي أن تدفقه عبر أي سطح مغلق يتلاشى. (السطح المغلق هو السطح الذي يحيط بالمجلد تمامًا.) يتم التعبير عن ذلك رياضيًا بواسطة div B = 0 ويمكن فهمه فعليًا من حيث خطوط المجال التي تمثل B.

تقاس المجالات المغناطيسية بوحدات تسلا (T). (وحدة قياس أخرى شائعة الاستخدام لـ B هي gauss ، على الرغم من أنها لم تعد تعتبر وحدة قياسية. واحد gauss يساوي 10-4 teslas).

بهذا المعنى ، مجال مغناطيسي  إنه مختلف تمامًا عن المجال الكهربائي. يمكن أن تبدأ خطوط المجال الكهربائي وتنتهي بشحنة.

المصدر الأكثر شيوعًا للمجالات المغناطيسية هو دائرة التيار الكهربائي. يمكن أن يكون تيارًا كهربائيًا في موصل دائري أو حركة إلكترون يدور في ذرة. يرتبط كلا النوعين من الحلقات الحالية بعزم مغناطيسي ثنائي القطب ، وقيمته هي iA ، ناتج التيار i ومنطقة الحلقة A.

أيضا ، الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات في الذرات لها ثنائي القطب المغناطيسي المرتبط مع تطورها الجوهري. تمثل لحظات ثنائي القطب المغناطيسي هذه مصدرًا مهمًا آخر للمجالات المغناطيسية.

غالبًا ما يسمى الجسيم ذو العزم المغناطيسي ثنائي القطب ثنائي القطب المغناطيسي. (يمكن اعتبار ثنائي القطب المغناطيسي بمثابة مغناطيس قضيب صغير. وله نفس المجال المغناطيسي مثل هذا المغناطيس ويتصرف بنفس الطريقة في المجالات المغناطيسية الخارجية.)

عند وضعها في مجال مغناطيسي خارجي ، يمكن ربط ثنائي القطب المغناطيسي بعزم دوران يميل إلى محاذاته مع المجال ؛ إذا لم يكن المجال الخارجي موحدًا ، يمكن أيضًا أن يتعرض ثنائي القطب لقوة.

طرق المغنطة

اتصال مباشر:

إنه الأكثر استخدامًا ، ما عليك سوى فرك أحد طرفي المادة ، سواء أكان الحديد أو الفولاذ بأحد أقطاب المغناطيس ، بينما يفرك الطرف الآخر بالقطب الآخر. في حين أنه من الصحيح أن هذا يمكن إثباته بسهولة ، يجب أن نعرف أيضًا أن الاختلاف تتطلب المواد المغناطيسية طاقات مختلفة من المغنطة ، لذلك من المهم معرفة كمية الطاقة المطلوبة لتشبع المغناطيس بالكامل خلال هذه العملية.

تعريفي:

يتم الاقتراب من قضبان حديدية أو فولاذية صغيرة جدًا إلى مغناطيس قوي إلى حد ما ، ثم يتم لف كابل على قطعة من الحديد ، ما نسميه "ملف". يجذب الجزيئات الصغيرة إلى المغناطيس. من الضروري توضيح أن ظاهرة الجذب تحدث فقط أثناء تحرك التيار الكهربائي.

تقترب هذه الخطوط دائمًا من نفسها ، لذلك إذا دخلت حجمًا معينًا في مرحلة ما ، فيجب أن تترك هذا الحجم أيضًا. بهذا المعنى ، يختلف المجال المغناطيسي تمامًا عن المجال الكهربائي. يمكن أن تبدأ خطوط المجال الكهربائي وتنتهي بشحنة.