ويكيبيديا

مغناطيس كهربي: الفرق بين النسختين

تصفح التاريخ تفاعلياً
[مراجعة غير مفحوصة][مراجعة غير مفحوصة]
→ التعديل السابقالتعديل اللاحق ←
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
مرئينص الويكي
اصلاح وسائط قالب:مرجع كتاب
لا ملخص تعديل
سطر 1:
{{شطب|مكررة عن [[مغناطيس كهربي]]}}
[[ملف:Electromagnet.gif|thumb|يلتقط مغناطيسي كهربي مشابك الأوراق عند نشاة [[مجال مغناطيسي]] فيه بسبب [[تيار كهربائي]] يمر في الملف. وعندما ينقطع التيار تزول المغنطة وتُترك المشابك الحديدية.]]
{{يتيمة|تاريخ=نوفمبر_2012}}
[[ملف:Simple electromagnet2.gif|thumb|يتكون المغناطيس الكهربي من ملف سلك معزول ملتف حول أسطوانة حديدية. وتتناسب شدة المجال المغناطيسي المتولد مع شدة التيار ومع عدد لفات الملف.]]
{{مصدر|تاريخ=نوفمبر_2012}}
[[File:Electromagnetism.svg|thumb|يمر التيار (I) في سلك مستقيم فينشأ مجال مغناطيسي (B).
ويكون اتجاه دوران المجال المغناطيسي مطابقا ل [[قاعدة اليد اليمنى]].]]
 
التأثير المغناطيسي
'''مغناطيس كهربي''' في [[الفيزياء]] و[[الهندسة الكهربائية]] (بالإنجليزية: electromagnet) هو مغناطيس يتولد مجاله المغناطيسي عن طريق مرور [[تيار كهربائي]] منتظم في ملف (أو سلك). ويختفي المجال المغناطيسي المتولد عندما ينقطع التيار. وتستخدم المغناطيسات الكهربائية كثيرا في [[محرك كهربائي|المحركات الكهربائية]] وفي [[مولد كهربائي|المولدات الكهربائية]] و[[مكبر صوت|ومكبرات الصوت]] وفي أجهزة [[تصوير بالرنين المغناطيسي]] وفي أجهزة [[قرص صلب|الأقراص الصلبة]] لتخزين المعلومات وفي [[رافعة|البرافعات الثقيلة]] وأجهزة علمية كثيرة .
عند سريان [[تيار كهربائي|تيار]] خلال سلك في مغناطيسي ،تعمل قوة على السلك فتجعله يتحرك.ويستفاد من هذا التأثر في [[المحركات الكهربائية]] و [[مكبرات الصوت]] . يمر في [[مكبر الصوت]] [[تيار متغير]] خلال الملف الموضوع في [[مجال مغناطيسي]]،مما يتسبب في تذبذب الملف الذي يجعل المخروط الورقي يتذبذب بدوره. وهكذا يتم إحداث صوت عال مشابه للصوت الأصلي.
 
{{بذرة}}
==فكرته==
 
[[تصنيف:فيزياء]]
عندما يمر تيار كهربائي في سلك يتولد [[مجال مغناطيسي]] حوله (انظر أسفله). وبغرض تركيز المجال المغناطيسي المتولد يُشكل السلك عل هيئة [[ملف|الملف]] مكون من عدة لفات للسلك تجاور اللفة أختها. وتمر خطوط المجال المغناطيسي المتولد داخل الملف مولدة مجال مغناطيسي قوي why did adelle cross the road? to say hello from the other side>.
 
== النظرية ==
 
إذا كان طول الملف المستخدم L بالمتر وعدد اللفات ''n'' {عدد مطلق ، ليست له وحدة }, ويمر به [[تيار كهربائي]] شدته I (بوحدة [[أمبير]]) فتُحسب [[شدة المجال المغناطيسي]]
''H'' {بوحدة : [[أمبير]]/[[متر]]} بواسطة العلاقة :
 
: <math>
H = I \cdot \frac{n}{l} \,
</math>
 
وبالتالي تـُحسب [[كثافة التدفق المغناطيسي]] ''B'' {بوحدة : T ([[تسلا]])}.
 
: <math>
B = \mu_{0} \cdot \mu_{r} \cdot I \cdot \frac{n}{l} \,
</math>.
 
في تلك المعادلة:
: <math>\mu_{0}</math> [[نفاذية الفراغ|نفاذية الفراغ للمغناطيسية]]
 
: <math>\mu_{r}</math> [[نفاذية (كهرومغنطيسية)|نفاذية]] الجو المحيط للمغناطيسية.
 
: <math>
\mu_{0} = 4 \cdot \pi \cdot 10^{-7} \frac{\mathrm{H}}{\mathrm{m}} \,
</math>.
 
في الفراغ (أو بالتقريب في الهواء) تكون النفاذية النسبية :
: <math>\mu_{r} = 1 </math>
 
وتختلف قيمتها للمواد المغناطيسية الحديدية بين 4 و 15.000 حتى الوصول إلى [[تشبع مغناطيسي|التشرع المغناطيسي]].
 
'''اتجاه دوران المجال المغناطيسي ([[قاعدة اليد اليمنى]])''': نقبض أصابع اليد اليمنى وننصب الإبهام إلى أعلى ، فيبين الإبهام اتجاه التيار في السلك وتبين الأصابع اتجاه دوران خطوط المجال المغناطيسي (قارن بالشكل).
 
== قلب الملف==
[[ملف:Fotothek df roe-neg 0006701 030 Vorführung eines Magnetkrans des VEB Schwermaschinenbau S.M. Kirow Leipzig vor P.jpg|thumb|left|
مغناطيسي كهربائي على إحدى [[رافعة|الرافعات]].]]
 
يكون قلب ملف المغناطيس الكهربي عادة من [[الحديد]] ، وهو مكون من حبيبات مغناطيسية تشكل كل واحدة منها مغناطيسا ذاتيا صغيرا (مقطع الحبيبة نحو 10 [[ميكرومتر]] أو أصغر ، انظر [[مغناطيسية حديدية]]). وقبل تمرير التيار الكهربائي في الملف تكون الحبيبات المغناطيسية في القلب لحديدي للملف متخذة اتجاهات عشوائية ، فتلغي مغناطيسية الحبيبة مغناطيسية الأخرى ولا يبين الحديد في تلك الحالة آية مجال مغناطيسي.
 
وعندما يمر تيار في حلقات سلك الملف المحيطة بالقلب الحديدي ، يتخلل المجال المغناطيسي المتولد في الملف في الحديد ويعمل على توجيه مغناطيسية الحبيبات في اتجاهه ، بذلك يزداد المجال المغناطيسي في قلب الملف وينتشر خارج وحول الملف. وكلما زادت شدة التيار الكهربائي في الملف كلما زاد عدد الحبيبات التي توجه مجالها في اتجاه المجال المغناطيسي للملف ، كلما زاد شدة المجال الناشيئ الكلي. وعندما تصبح مغناطيسية جميع الحبيبات في نفس اتجاه المجال المغناطيسي للملف وتصل حالة [[تشبع مغناطيسي]] في قطعة حديد قلب الملف ، تزيد شدة المجال المغناطيسي ببطء بسبب ظاهرة [[مغناطيسية مسايرة|المغناطيسية المسايرة]] فقط ، وهي أقل نحو 1000 مرة عن [[مغناطيسية حديدية|المغناطيسية الحديدية]].
 
وعند قطع تيار الملف تفقد الحبيبات توجيه مغناطيسيتها الذاتية وتعود إلى حالة توزيعها العشوائي ثانيا ويختفي المجال المغناطيسي. ولكن بعض الحبيبات تحافظ على اتجاه مغناطيسيتها الذاتية بسبب معوقات في المادة ، مما يجعل قلب الملف يبدي شيئا من المغناطيسية الذاتية. تسمى تلك الظاهرة [[مقاومة مغناطيسية]] (حيث تقاوم المادة فقد مغناطيسيتها). ويمكن إزالة مغناطيسية [[استبقائية|الاستبقائية]] (الباقية) في حديد القلب عن طريق معالجته بمجال مغناطيسي معاكس .
 
==أمثلة لمغناطيسات كهربائية ==
 
{{صورة متعددة
|رصف = center
|عرض = 100
|صورة1 =
|تعليق1 = مغناطيس كهربائي في [[معجل جسيمات]] في [[فيرميلاب]] USA
|صورة2 = Laboratory electromagnet.png
|تعليق2 = مغناطيس كهربائي في معمل فيزيائي (عام 1910)
|صورة3 = ICP-SFMS Magnet 1.JPG
|تعليق3 = مغناطيس [[مطياف الكتلة]]
|صورة4 = Stator eines Universalmotor.JPG
|تعليق4 = [[عضو ثابت]] في [[محرك كهربائي]]
|صورة5 = DoorBell 001.jpg
|تعليق5 = مغناطيس جرس كهربائي
}}
 
== المجال المغناطيسي المتولد من تيار==
 
تتناسب شدة المجال المغناطيسي المتولد من [[تيار كهربائي]] تناسبا طرديا مع عدد لفات ''N'' الملف ومع شدة التيار المار في السلك ''I'', وبناء على ذلك يسمى حاصل الضرب ''N.I'' ووحدته ([[أمبير]].لفة) [[قوة محركة مغناطيسية]]. فإذا افترضنا مغناطيسا كهربيا له دائرة مغناطيسي واحدة ، يبلغ طول قلبها من المادة المغناطيسية ''L''<sub>core</sub> ، وطول الفتحة الهوائية (بين الملف ومادة قلب الملف) ''L''<sub>gap</sub> ، فيمن اختصار [[قانون أوم]] إلى الصيغة:<ref>{{مرجع كتاب
| الأخير = Feynmann
| الأول = Richard P.
| وصلة المؤلف =
| المؤلفين المشاركين =
| العنوان = Lectures on Physics, Vol. 2
| الناشر = Addison-Wesley
| date = 1963
| مكان = New York
| الصفحات = 36–9 to 36–11
| مسار =
| doi =
| id =
| الرقم المعياري = 020102117XP }}, eq. 36-26</ref><ref name="Fitzgerald">{{مرجع كتاب
| الأخير = Fitzgerald
| الأول = A.
| وصلة المؤلف =
| المؤلفين المشاركين = Charles Kingsley, Alexander Kusko
| العنوان = Electric Machinery, 3rd Ed.
| الناشر = McGraw-Hill
| date = 1971
| مكان = USA
| الصفحات = 3–5
| مسار =
| doi =
| id =
| الرقم المعياري = 07021140X}}</ref>
 
:<math>NI = H_{\mathrm{core}} L_{\mathrm{core}} + H_{\mathrm{gap}} L_{\mathrm{gap}}\,</math>
 
:<math>NI = B \left(\frac{L_{\mathrm{core}}}{\mu} + \frac{L_{\mathrm{gap}}}{\mu_0} \right) \qquad \qquad \qquad \qquad (1) \,</math>
::حيث <math>\mu = B/H\,</math>
 
::<math>\mu_0 = 4 \pi (10^{-7}) \ \mathrm{N} \cdot \mathrm{A}^{-2}</math>
 
والأخيرة <math>\mu_0 </math>
 
هي [[نفاذية الفراغ]] (أو بالتقريب نفاذية الهواء) للمغناطيسية. (الوحدات هنا N [[نيوتن]] و A[[أمبير]]).
 
تلك معادلة غير خطية حيث أن نفاذية مادة قلب الملف ''μ'' تتغير هي نفسها بتغير شدة المجال المغناطيسي ''B''. ولذلك يمكن حساب نتيجة المعادلة عن طريق تعيين كل من ''μ'' لكل ''B'' من منحنى المغناطيسية. فإذا كانت شدة المجال المغناطيسي ''B'' غير معروفة
فيجب حل المعادلة بالطرق الحسابية.
 
وإذا كانت القوة المحركة المغناطيسية معروفة في حالة [[تشبع مغناطيسي|التشبع المغناطيسي]] ، فلن تتغير القيمة ''NI'' بالمجال المغناطيسي تغييرا كبيرا. وفي دائر مغناطيسي مغلقة حيث لا توجد فتحة هوائية في قلب الملف تكون مادة القلب في حالة [[تشبع مغناطيسي]] وقد تصل [[قوة محركة مغناطيسية|القوة المحركة المغناطيسية]] نحو 800 أمبير.لفة لكل متر من التدفق المغناطيسي.
وتستخدم مواد لقلب الملف يصل نفاذيتها النسبية
<math>\mu_r = \mu / \mu_0 \approx 2000 - 6000\,</math>.<ref name="Fitzgerald" />. وعلى ذلك فيصبح جزء المعادلة الثاني في المعادلة (1) هو الأكبر. ففي الدوائر المغناطيسية التي تحتوي على فتحة هوائية سوف تغير شدة المجال على طول الفتحة الهوائية تغيرا كبيرا ، وبالتالي فلن يكون لطول التدفق المغناطيسي في قلب الملف تأثير كبير.
 
==مغناطيس التيار المتردد==
 
في [[تيار متردد|التيار المتردد]] تتغير شدة التيار دوريا من نهاية عظمى ([[مطال]]) تنخفض إلى الصفر (عند ربع [[طول الموجة]]) إلى نهاية صغرى (مطال معكوس الإشارة) ثم إلى الصفر ثم يصل ثانيا إلى النهاية العظمى التي بدأ منها ، وبذلك تكون الدورة قد تمت. وتتكرر تلك الدورة للتيار المتردد (انظر الشكل). ونظرا لذلك التغير الذي تصل فيه قيمة التيار دوريا إلى الصفر في حالة التيار المتردد فلا بد من ضمان عمل المغناطيس المستمر خلال اللحظات الدورية التي لا يمر خلالها تيار في الملف .
 
[[ملف:Zugmagnet-spaltpol.svg|center |thumb |500px|تتطابق تياران مترددان مختلفي [[طور الموجة|الطور]]. المحور الأفقي : الزمن ، المحور الرأسي: شدة المجال المتولدة.]]
 
ويتم ذلك عن طريق استخدام [[ملف]] إضافي ينتج تيارا مترددا إضافيا ويكون في [[طور الموجة|طور]] منزاحا عن طور التيار المتردد الأصلي ، بحيث يتطابق التياران المترددان على بعضهما البعض ، وتصبح للمحصلتهما دائما قيمة مختلفة عن الصفر (انظر الشكل ، المنحنى الأسود). كما يمكن إجراء ذلك عن طريق استخدام [[تيار ثلاثي الأطوار]] وهو النظام المتبع لتشغيل [[محرك كهربائي|المحركات الكهربائية]] في القطارات والروافع وغيرها.
 
[[ملف:Dreiphasenwechselstrom.svg|center |thumb |500px|سريان تيار ثلاثي الأطوار [[جهد كهربائي|للجهود]] U1, U2, U3]]
 
== مواضيع ذات علاقة ==
* [[قابلية مغناطيسية]]
* [[تشبع مغناطيسي]]
* [[الاستبقائيّة]]
* [[مغناطيسية أرضية]]
* [[مغناطيسية حديدية]]
* [[مغناطيسية مسايرة]]
* [[مغناطيسية معاكسة]]
* [[فريمغناطيسية]]
* [[قانون كوري]]
* [[أورستد]]
 
==المراجع==
{{مراجع}}
{{شريط بوابات|فيزياء|إلكترونيات}}
 
{{تصنيف كومنز|Electromagnets}}
 
[[تصنيف:أنواع المغانط]]
[[تصنيف:كهرومغناطيسية]]
[[تصنيف:معادن]]
[[تصنيف:مفاهيم فيزيائية]]
[[تصنيف:هندسة كهربائية]]
مجلوبة من «https://ar.wikipedia.org/wiki/مغناطيس_كهربي»