مفهوم الحقل المغناطيسي

الحقل المغاطيسي

اكتُشف المغناطيس منذ فترة الإغريق قبل حوالي ألفي سنة تقريبًا في منطقة مغنيسيا بوسط آسيا الصغرى، وهي أحجار طبيعية سوداء جاءت نتيجة قطع من الصخور الحاملة للحديد، ولهذه الأحجار القدرة على جذب بعض المعادن كقطع الحديد الصغيرة والنيكل، وأطلق على هذه الأحجار اسم مغناطيس نسبة لمكان اكتشافها، علمًا أنّ تأثر جميع المواد في الطبيعة بلا استثناء على اختلاف أشكالها وحالاتها وأنواعها بالمجال المغناطيسي، لكن بشكل متفاوت من مادة لأخرى، بحسب خواصها المغناطيسية، فمنها ما تكون خواصها المغناطيسية ضعيفة، ومنها متوسطة، وأخرى قوية، والمغناطيس هو ذاك الجسم القابل للتمغنط، والذي يولّد حقلًا مغناطيسيًّا حوله، ويجذب المواد الممغنطة له.^[١]

خصائص الحقل المغناطيسي

إن الحقل المغناطيسي هو مجال ينشأ في الحيز المحيط بالجسم المغناطيسي، أو أي موصل آخر بشرط مرور تيار كهربائي به، وعليه، يمكن توليد تيار كهربائي من خلال تحريك الحقول المغناطيسية، وفيما يأتي خصائصها:^[٢]

• يكون اتجاه محصلة القوة المغناطيسية المؤثرة، من القطب الشمالي الموجب وتتجه إلى القطب الجنوبي السالب، وهذا ما يسمى باتجاه المجال المغناطيسي عند نقطة واقعة فيه.
• تتزاحم خطوط المجال المغناطيسي، وتتكاثف حول قطعة حديد موضوعة داخل المجال المغناطيسي.
• يؤثر المجال المغناطيسي على الشحنات المتحركة، ولا يؤثر إطلاقًا بأي قوة على شحنة الساكنة.
• تؤثر قوى المجال المغناطيسي على الشحنات المتحركة باتجاه متعامد مع اتجاه الحركة الشحنات.
• تكون خطوط المجال المغناطيسي مقفلة ولا تتقاطع مطلقًا.

خصائص المغناطيس

توجد عدة خواص للمغناطيس، منها:^[١]

• تتركّز قوة جذب المغناطيس عند قطبيه.
• يجذب المغناطيس الكوبلت والحديد والنيكل، كون خواصها المغناطيسية قوية جدًا.
• لكل مغناطيس قطب شمالي وقطب جنوبي.
• محور المغناطيس هو عبارة خط وهمي يفصل بين قطبي المغناطيس.
• تتنافر الأقطاب المتشابه عند تقريبها من بعضها، وتتجاذب الأقطاب المختلفة.
• يتولد في المحيط حول المغناطيس مجال مغناطيسي في جميع الاتجاهات.
• خطوط المجال المغناطيسي هي عبارة عن خطوط غير مرئية، تنطلق من القطب الشمالي وتتجه للقطب الجنوبي للمغناطيس، وتكون مماسًا عند كل نقطة من نقاط المجال المغناطيسي.

أنواع المغناطيس

تتعدد أنواع المغناطيس لتشمل:^[٣]

• المغناطيس الطبيعي: هو الذي يُستخرج من الأرض، مثل أكسيد الحديد المغناطيسي.
• المغناطيس الصناعي: هو الذي يُصنع في المعامل الخاصة، إذ يُصهر الحديد على درجات عالية من الحرارة، ثم يُصب في قوالب مع تعريضه لمجال مغناطيسي قوي، أو من خلال عملية الدلك، أو تمرير تيار كهربائي في سلك ملفوف حول القطعة المراد مغنطتها، ليتحول لمغناطيس.

العزم المغناطيسي للذرات

يشمل العزم المنغاطيسي للذرات ما يأتي:^[٢]

• يدور الإلكترون حول النواة حركة مدارية تسمى العزم المغناطيسي، والتي تسبب تولد تيار.
• يدور الإلكترون حول نفسه كما الأرض، فيصبح للإلكترون عزم مغناطيسي ذاتي يسمى بغزل الإلكترون، فإذا كانت الإلكترونات الزوجية في المدارات، فإن العزوم المغناطيسية تلغي بعضها البعض، أما إذا كانت الإلكترونات في المدارات فردية، فعندها يولد في الذرة عزم مغناطيسي، وتتميز بخواصها المغناطيسية، مثل الحديد.

الكهرومغناطيسية

في عام 1820م، اكتشف العالم الدنماركي "أورستد" أن أي موصل يسري به تيار كهربائي سيتولد حوله مجال مغناطيسي، وذلك حينما أحضر إبرة حديدية ممغنطة ووضعها قرب سلك يمر به تيار كهربائي، فتحركت الإبرة، فكانت نتيجة التجربة اكتشاف أن سريان التيار الكهربائي في الموصلات يولّد مجالًا مغناطيسيًّا، فالحقل الكهرمغناطيسي هو عبارة عن حقل كهربائي وآخر مغناطيسي، إذ ينشأ الحقل الكهربائي عن الشحنات الكهربائية الساكنة في الموصل، وهي التي تسبّب القوى المسؤولة عن الكهرباء الساكنة، وتسبّب هذه الحقول الكهربائية تسهيل جريان التيار الكهربائي في الموصلات الكهربائية، وأما الحقل المغناطيسي فهو ينتج عن الشحنات الكهربائية المتحركة، إذ عندما تسير شحنة كهربائية ضمن تيار كهربائي، وينشأ عنها حقل مغناطيسي يحيط بها، لذلك يصعب فصل هذين الحقلين عن بعضهما البعض في الكثير من الحالات.^[٤]

علمًا أنّ المغناطيس يمتاز بسهولة استخدامه، وبتعدد أنواعه وأشكاله، وقد ذُكر في الفقرات السابقة، كما يستخدم معه العديد من العناصر الأخرى، مثل؛ الحديد، والسماريوم، والنيوديميوم، وتُصَنّف مغناطيسات النيوديميوم على أنها من أقوى أنواع المغناطيس المتواجدة على سطح الأرض، كما أنّ للمغناطيس العديد من الاستخدامات الحياتية التي سهّلت حياة البشر، إذ دخل في العديد من المجالات والصناعات، التي يتمثّل أبرزها في استخدامها في مجال المحركات الكهربائية، إذ تحتاج هذه المحركات إلى وجود مزيج من المغناطيس، وهما المغناطيس الكهربائي والدائم، وتشبه آلية عملها إلى حدٍ كبير آلية عمل مكبرات الصوت، التي تحوّل الطاقة من طاقة كهربائية إلى طاقة ميكانيكية، وتجدر الإشارة إلى أنّ المولّد يعمل بآلية عكس ذلك، إذ يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية من خلال وجود مجال مغناطيسي، إضافةً إلى أنها تستخدم في المجال الطبي وفي المستشفيات، وتحديدًا في التصوير بالرنين المغناطيسي، إذ يمكن من خلالها تحديد المشاكل الصّحية لدى المرضى بدقة، دون الحاجة إلى اللجوء إلى إجراء العمليات الجراحية، وفيما يتعلق بتاريخ اكتشاف المغناطيس وتطوره عبر العصور، إذ يعود أقدم اكتشاف للمغناطيس لكل من اليونان، والهند، وكذلك الصين، وتحديدًا في الفترة التي تعود إلى 2500 عامًا، وقد صيغت خصائص المغناطيس، وكذلك أوجه انجذابها إلى الحديد من قبل المكتشف بليني الأكبر، وجاء ذلك في موسوعته التي تحمل اسم Naturalis Historia، وفيما يتعلق بالاستخدام الفعلي للمغناطيس، فيعود للقرنين الثاني عشر والثالث عشرالميلاديين، وقد استخدمت البوصلات المغناطيسية في عملية الملاحة، وذلك في كل من: أوروبا، والصين، ولدى العرب في شبه الجزيرة العربية، والعديد من الأماكن الأخرى.^[٥]

المراجع

1. ^ ^{أ ب} جنان الشمري (27-01-2016)، "المجال المغناطيسي"، uobabylon، اطّلع عليه بتاريخ 24-05-2019. بتصرّف.
2. ^ ^{أ ب} ميثم الطائي (28-10-2011)، "الخواص المغناطيسية للمواد "، uobabylon، اطّلع عليه بتاريخ 24-05-2019. بتصرّف.
3. ↑ "أنواع المغنط"، encysco، 04-09-2012، اطّلع عليه بتاريخ 24-05-2019. بتصرّف.
4. ↑ "الكهرومغناطيسية"، المعرفة، اطّلع عليه بتاريخ 24-05-2019.
5. ↑ "بحث عن المغناطيس"، المرسال، 20-12-2018، اطّلع عليه بتاريخ 30-05-2019. بتصرّف.