معلومات عن المغناطيس الكهربائي
نُقدم لكم في مقالنا هذه معلومات عن المغناطيس الكهربائي عبر بحر ، يُعتبر مصطلح المغناطيس الكهربائي من اهم المصطلحات في العلوم الفيزيائية والكيميائية، حيث يستخدم في العديد من المجالات الحياتية المختلفة دون التعرف على ماهيته، إذ يرجع أصل المغناطيس الكهربائي إلى العصور القديمة تحديداً العصور اليونانية والصينية، وإليكم بعض المعلومات عن المغناطيس الكهربائي فيما يلي:
- يعد العالم الفيزيائي هانز كريستيان أوستد أول من اكتشف المغناطيس الكهربائي بعام 1820.
- لاحظ العالم أوستد وجود صلة وثيقة بين الظواهر الكونية والظواهر المغناطيسية.
- استدل عن ذلك من خلال ملاحظته لانحراف إبرة البوصة المغناطيسية في حالة مرور تيار كهربي في سلك ما بالقرب منها.
- يعتبر المغناطيس الكهربائي نوع من أنواع المغناطيس المتكونة عندما يتدفق التيار الكهربائي عبر الملف.
- إذ تتكون معظم الأجسام الممغنطة من سلك ملفوف حول معدن مصنوع من الحديد أو الفولاذ.
- يمكن التحكم في المغناطيس الكهربائي عن طريق غلق وفتح الدائرة الكهربائية المتكون من خلالها المغناطيس.
- يتوقف المغناطيس الكهربائي على وجود تيار كهربائي لإنتاج المجال المغناطيس التي لا يمكن رؤيته بالعين المجردة.
- يعمل المغناطيس الكهربائي على جذب المواد المصنوعة من معادن محددة.
- يقوم بجذ المادة المصنوعة من معدن الفولاذ، ومعدن الحديد، بجانب معدن النيكل أو الكوبلت.
- لا يستطيع المغناطيس الكهربائي أن يجذب المواد المتكونة من البلاستيك أو الخشب بل يتنافر معها.
- بالإضافة إلى معادن أخرى وهي الفضة والذهب، ومعدن النحاس والبلاتين.
المغناطيس الكهربائي
تناولنا في الفقرة السابقة معلومات عن المغناطيس الكهربائي ونستكمل السرد بالتعرف على سبب تسمية المغناطيس بهذا الاسم، حيث يرجع السبب الحقيقي وراء التسمية للعصور القديمة، فقد تم العثور على أول حجر مغناطيسي في منطقة تدعى مغنيسيا تقع في قارة آسيا، بجانب راعي الأغنام الذي يدعى ماغنس، إذ في أثناء سيره في الطريق لاحظ ألتصاق العصاة المعدنية الخاصة به للحجار المتواجدة على سطح الأرض، كذلك المسامير المثبت من خلالها حذائه التصقت بالصخور السوداء.
وإليكم التعريف المتكامل للمغناطيس الكهربائي بالآتي:
- يُعرف المغناطيس في العلوم الفيزيائية أنه المعدن التي يقوم يجذب الحديد نحوه مكوناً مجال مغناطيسي حوله.
- يتولد المجال المغناطيسي نتيجة مرور مقدار من التيار الكهربائي المنتظم خلال ملف، وينعدم المجال في حالة انقطاع التيار الكهربائي.
- إذ يتأثر المجال المغناطيسي بمقدار التيار الكهربائي المار في الملف، كما يتوقف على عدد لفات الملف
- فبزيادة شدة التيار الكهربائي المار يزداد شدة المجال المغناطيسي المتولد، مما ينتج زيادة في قوة جذب المواد.
- كما تؤثر المسافة بين الأجسام والمغناطيس على القوة المغناطيسية الجاذبة لهم.
- فكلما كانت الأجسام موضوعة على مسافات صغيرة من المغناطيس زادت قوة الجذب.
- تكثر استخدامات المغناطيس الكهربائي في عمليات توليد الكهرباء.
أنواع المغناطيس الكهربائي
عُرف المغناطيس الكهربائي بأنه الحديد التي يتم تحويله إلى مغناطيس كهربائي، إذ تتم عملية التحويل عن طريق لف الحديد بملفات موصله للكهرباء أو سلك، ثم تمرير مقدار من التيار الكهربائي عبر تلك الأسلاك، يمكن تصنيف المغناطيس الكهربائي إلى ثلاثة أنواع هما (المغناطيس المقاوم، المغناطيس فائق التوصيل، المغناطيس الهجين).
المغناطيس المقاوم
- يُستخدم في هذا النوع من المغناطيس أسلاك مصنوعة من معدن النحاس.
- إذ يتم لف الأسلاك حول قطعة من الحديد؛ لإنتاج المجال المغناطيسي.
- الهدف من استخدام معدن الحديد هو زيادة القوة المتولدة من المجال المغناطيسي.
المغناطيس فائق التوصيل
- يُعتبر هذا النوع من المغناطيس الكهربائي من الأنواع التي تمتلك موصلية كهربائية فائقة.
- كما يتميز السلك المستخدم به بكفاءة عالية في نقل التيار الكهربائي.
- إذ ينتج عن شدة التيار الكهربائي المار تولد مجال مغناطيس بكمية هائلة.
- تصنع الأسلاك المستخدمة من سبيكة من فلز النيوبيوم وفلز التيتانيوم.
المغناطيس الهجين
- هو خليط بين الخصائص المغناطيسية التي يتسم بها المغناطيس المقاوم والمغناطيس فائق التوصيل الكهربائي.
- إذ يتم الجمع بينهما للحصول على أكبر قدر من شدة المجال الكهربائي.
تجربة المغناطيس الكهربائي
يتوقف المغناطيس الكهربائي على الكهرباء فلن تكتمل قصته بدون تمرير التيار الكهربائي عبر الأسلاك، ولفهم العلاقة بين المغناطيس والكهرباء، يمكن تشكيل المجال بإجراء تجربة علمية توضح من خلالها عمل المغناطيس، إليكم مكونات التجربة والخطوات بالآتي:
- مكونات التجربة
(مفتاح كهربائي، قطعة من الحديد أو مسمار، أسلاك توصيل نحاسية، سلك معزول، بطارية كهربائية)
- خطوات التجربة
يتم لف السلك المعزول حول القطعة الحديدية على شكل حلقات دائرية متقاربة من بعضها، ثم نقوم بتوصيل طرف السلك بالبطارية بالقطب الموجب بواسطة السلك النحاسي، والطرف الآخر من السلك يتم توصيله مع المفتاح الكهربائي من خلال أسلاك التوصيل النحاسية، من ثم يتم توصيل طرف المفتاح بالقطب السالب من البطارية؛ لتكتمل الدائرة الكهربائية.
- استنتاج التجربة
يتولد مجال مغناطيسي بمرور التيار الكهربائي في الدائرة، إذ يستدل على ذلك من خلال تقريب أحسام من المعدن من القطعة الحديدة لنلاحظ انجذابها لها والتصاقها معها، كما تنشأ علاقة طرية بين شدة المجال المغناطيسي المتولد وشدة التيار الكهربائي وعدد لفات الملف، حيث كلما زاد مقدار التيار الكهربائي المار في الملف يزداد شدة المجال الكهربائي، بجانب أنه كلما زادت عدد لفات الملف يزداد تركيز المجال المغناطيسي.
المجال المغناطيسي الناشئ عن التيار الكهربائي
علمنا من خلال التجربة السابقة أنه يتولد مجال مغناطيسي عند تمرير تيار كهربائي عبر ملف، ولكن ما هو الاتجاه الصحيح لهذا المجال؟ والشكل الخاص له؟ وما هي العوامل التي تتوقف عليه؟ إليكم الإجابة على كافة الأسئلة فيما يلي:
- يتولد المجال المغناطيسي الناتج عن مرور التيار الكهربائي عبر ملف على شكل دوائر متحدة المركز.
- يعتبر مركز الدوائر المتكونة هو السلك، ويكون مستوى الدوائر متعامد مع السلك.
- أوضحت الأبحاث إمكانية تحديد اتجاه المجال المغناطيسي وذلك من خلال تطبيق قاعدة اليد اليمني.
- إذ يمكننا تحديد الاتجاه عن طريق القبض على السلك باليد اليمني، بحيث يشير الإبهام غلى اتجاه التيار، وتشير الأصابع الأخرى إلى اتجاه المجال المغناطيسي.
- يعتمد المجال المتولد على مقدار التيار الكهربائي المار.
- بالإضافة إلى عدد اللفات وبعد النقطة المتولد عندها المجال عن السلك.
استعمالات المغناطيس الكهربائي
يستخدم المغناطيس الكهربائي في العديد من المجالات والصناعات المختلفة، منها الطبية والصناعية وغيرها من المجالات الأخرى، إذ أنه يستخدم بكثرة منذ استكشاف الشعوب له، فمن خلاله استطاعوا التعرف على الطريق من خلال تحديد الاتجاهات الصحيحة، ويمكننا الإطلاع على كافة المعلومات الخاصة باستخدامات المغناطيس فيما يلي:
رفع الاثقال الحديدية الثقيلة
- يستخدم في مناطق ردم النفايات والخردوات الثقيلة الوزن.
- إذ تلتصق به الأثقال الحديدية أو الفولاذية ليتم نقلها من مكان إلى مكان آخر.
صناعة المحركات
- تتم صناعة المحركات الكهربائية من المغناطيس الكهربائي.
- بجانب أنه يساهم في تشكيل الأجراس الكهربائية.
- كما يتكون كل من الدينامو، والملفات اللولبية المستخدمة في العمليات الكهربائية من المغناطيس الكهربائي.
المجالات الطبية
- يدخل المغناطيس الكهربائي في صناعة جهاز الرنين المغناطيسي.
- إذ يستخدم الجهاز في رؤية الأعضاء الداخلية للجسم بدقة أوضح من الأشعة السينية.
هياكل القطارات
- يعمل المغناطيس على تثبيت الهياكل للقطار، حيث أن القطار يعتمد في تحركه على التيار الكهربائي والمغناطيس.
الأجهزة الإلكترونية
- يدخل في صناعة مكبر الصوت التي يستخدم في المساجد.
- بجانب صناعة الميكروفون المستخدم في صالات الاحتفالات والندوات الكبيرة.
الرنين المغناطيسي
- يمكن من خلال استخدام خاصية الرنين المغناطيسي في العلوم الكيميائية تحديد المركبات المصنعة عن غيرها من المركبات الأخرى.
وبهذا نصل لختام مقالنا معلومات عن المغناطيس الكهربائي التي تناولنا من خلاله المفهوم الفيزيائي له، ضمن الاستخدامات المختلفة في العديد من المجالات الطبية والصناعية والحياتية، كما قمنا بالإطلاع التجربة التي من خلالها يمكن الحصول على مغناطيس كهربائي متكامل، والتعرف على شكل المجال الكهربائي الناشئ بواسطة المغناطيس.
