حقل مغناطيسي: الفرق بين النسختين

[[ملف:VFPt cylindrical magnet thumb.svg|thumb |يسار|220px|خطوط [[حقل مغناطيسي|مجال مغناطيسي]] حول قضيب مغناطيس]]

'''المجال المغناطيسي''' أو '''الحقل المغناطيسي''' ويسمى أحيانًا ب[[حقل مغناطيسي|الحث المغناطيسي]] {{إنج|Magnetic Field}} وهي [[حقل مغناطيسي|قوة مغناطيسية]] تنشأ في الحيز المحيط بالجسم المغناطيسي أو الموصل الذي يمر به [[تيار كهربائي]]، أو بتعبير أبسط يمكن وصفها بأنها المنطقة المحيطة ب[[مغناطيس|المغناطيس]] ويظهر فيها أثره (على مواد معينة). إذا وضعت [[بوصلة|إبرة بوصلة]] في [[حقل مغناطيسي|المجال المغناطيسي]] ذو قوة ما فإنها توجه نفسها في اتجاه معين في كل جزء من [[المجالحقل المغناطيسيمغناطيسي|المجال]] والخطوط المرسومة في اتجاه الإبرة عند النقط المختلفة تحدد الوضع العام للخطوط التي هي عليها القوة المغناطيسية في المجال.<ref>[http://books.makktaba.com/2011/06/Book-Electro-magnetism-and-magnetic-circuits.html تعريف حقل مغناطيسي]</ref><ref>[http://download-engineering-pdf-ebooks.com/1687-free-book تعريف حقل مغناطيسي 2] {{Webarchive|url=httphttps://web.archive.org/web/20170805075419/http://download-engineering-pdf-ebooks.com:80/1687-free-book |date=05 أغسطس 2017}}</ref>

يمكن مشاهدة توزيع المجال المغناطيسي بنثر [[الحديدحديد|برادة الحديد]] على ورقة موضوعة على قضيب مغناطيسي أو ورقة يمر خلالها سلك يمر به [[تيار كهربائي]]. التيارات الخارجية تتجه من [[الشمالشمال المغناطيسيمغناطيسي|الشمال]] إلى [[جنوب|الجنوب]] والتيارات الداخلية تتجه من الجنوب إلى الشمال.ويمكن إنشاء حقل مغناطيسي بتمرير تيار كهربائي بسلك ما حيث تتشكل دوائر مغناطيسية حول السلك ومركزها السلك نفسه. حيث أن التيار الكهربائي يولّد مجالاً مغناطيسياً والعكس صحيح. نستطيع معرفة اتجاهه باستخدام [[قاعدة اليد اليمنى]] حيث يشير الإبهام إلى جهة التيار وبقية الأصابع تشير باتجاه الحقل المغناطيسي. ويمكن تكبير مجال الحقل المغناطيسي بواسطة تكبير [[تردد|الذبذبات]] الخارجة من المادة عن طريق إمرار تيار كهربائي من الشمال إلى الجنوب.

كل [[جسيم (توضيح)|الجسيمات]] المشحونة المتحركة تُنتج حقلاً مغناطيسياً. وتنتج بعض الجسيمات، مثل [[إلكترون|الإلكترونات]]، حقولاً مغناطيسية معقدة لكن معروفة جيداً، حيث تعتمد على شحنة وسرعة وتسارع

الجسيمات. تتشكل الخطوط المغناطيسية في "دوائر متحدة المركز" حول موصل اسطواني لحامل التيّار، مثل قطعة من سلك. ويُمكن تحديد اتجاه حقل مغناطيسي كهذا باستخدام "[[قاعدة قبضة اليد اليمنى]]". وتتناقص قوة المجال المغناطيسي في تناسب عكسي مع مربع المسافة بينه وبين الموصل.انحناء السلك الحامل للتيّار إلى حلقة يركّز المجال المغناطيسي داخلها في حين يُضعفه خارجها. وانحناء سلك إلى عدة حلقات متقاربة - أو متباعدة - لتشكل ملفاً يعزز ويزيد هذا التأثير. وسلك حول مركز حديدي يُمكن أن يخلق مغناطيساً كهربائياً، يولّد بدوره مجالاً مغناطيسياً قوياً وقابلاً للتحكم بسهولة. يملك مغناطيس كهربائي لا نهائي الطول مجالاً مغناطيسياً منتظماً داخله، ولا يملك واحداً خارجه. أما المغناطيس الكهربائي محدود الطول فيولّد جوهرياً نفس المجال المغناطيس لـ"[[مغناطيس دائم]]" منتظم من نفس الحجم والشكل، وتعتمد قوّته وقطبيه على التيار المتدفق من خلال [[ملف (توضيح)|الملف]].

تسمى تلك القوة [[قانون لورنتزلورنتس|قوة لورتنز]].

وحيث أن علامة الضرب هنا (×) فهو [[ضرب اتجاهي|ضرب إتجاهي]] ، بمعنى أن إتجاه القوة المؤثرة على الشحنة المتحركة يكون عمودياً على كل من إتجاه الدفق المغناطيسي الخارجي وإتجاه حركة الشحنة أيضاً، في تجارب [[معجلمسرع جسيمات|معجلات الجسيمات]] تسلط على الجسيمات المشحونة السريعة مجالاً مغناطيسياً من الخارج فتنحرف عن مسارها الخطي ، ونجد أن إنحرافها إلي اليمين إذا كانت مثلاً سالبة الشحنة أو تنحرف يساراً إذا كانت موجبة الشحنة ، أي أن إنحراف الجسيمات المشحونة عن مسارها عند مرورها خلال مجال مغناطيسي نحو اليمين أو اليسار يدل على نوع شحنتها ، كما أن مقدار إنحرافها يعتمد على [[سرعة|سرعتها]] وعلى [[كتلة|كتلتها]] أي [[كميةزخم الحركة|كمية حركتها]] .

وحسب [[قانون لورنتس|قانون لورنتز]] [[مجالحقل مغناطيسي|فالمجال المغناطيسي]] الناشئ عن [[تيار كهربائي]] ليس سوى مجال ناشئ عن شحنات متحركة وهي الإلكترونات ، ولهذا يزول المجال المغناطيسي بإنقطاع التيار.

يُقاس "مجال-B" ب[[نظام الوحدات الدولي]] بوحدات: [[تسلا (وحدة)|التسلا]] و[[جاوسغاوس (وحدة)|الغاوس]] و[[نظام وحدات غرام سنتيمتر غرام ثانية|س-غ-ث]].

كل الجسيمات المشحونة المتحركة تُنتج حقلاً مغناطيسياً حولها. وتنتج بعض الجسيمات، مثل [[إلكترون|الإلكترونات]]، حقولاً مغناطيسية معقدة لكن معروفة جيداً، حيث تعتمد على [[شحنة كهربائية|شحنة]] و[[سرعة]] و[[تسارع]] الجسيمات<ref>

| المؤلفمؤلف=Griffiths, David J.

| السنةسنة=1999

| العنوانعنوان=Introduction to Electrodynamics

| الإصدارإصدار=3rd

| الناشرناشر={{وصلة إنترويكي|برنتيس هول|Prentice Hall}}

| الصفحةصفحة=438

وعندما توضع قطعة من [[حديد|الحديد]] داخل [[ملف كهربائي|ملف]] يمر فيه تيار يشتد المجال نظرا لخاصية الحديد المغناطيسية (يتكون الحديد العادي من حبيبات صغيرة لها مغناطيسية ذاتية ولكنها متفرقة الاتجاه ). و يتولّد مجالاً مغناطيسياً قوياً وقابلاً للتحكم . الحديد من المواد ذات [[مغناطيسية حديدية]] حيث تكمن مغناطيسيته في حبيبات صغيرة و لكن اتجاهات المغناطيسية في الحبيبات تكون موزعة عشوائيا بحيث تكون المحصلة المغناطيسية لقطعة الحديد مساوية للصفر. وعندما توضع قطعة الحديد في مجال مغناطيسي داخل ملف فيه تيار كهربائي يؤثر هذا المجال المغناطيسي للملف على قطعة الحديد وتنتصب " معظم" اتجاهات مغناطيسية الحبيبات في اتجاه المجال المغناطيسي الخارجي مما يزيد من شدة المجال المغناطيسي كثيرا . وعندما ينقطع ينقطع التيار تختفي القوة المؤثرة على مغناطيسية الحبيبات وتعود اتجهات مغناطيسية الحبيبات إلى اتجاهاتها العشوائية ، وتختفي مغناطيسية قطعة الحديد. لهذا نقول أن قطعة الحديد لها مغناطيسية "كامنة" فيها . تظهر خاصية [[مغناطيسية حديدية|المغناطيسية الحديدية]] في [[حديد|الحديد]] و [[كوبالت|الكوبلت]] و [[نيكل|النيكل]] و سبائكها .

وهي تتناسب مع سرعة <math>\vec v</math> الجسيم المشحون ، واتجاه القوة يكون عموديا على خطوط المجال المغناطيسي وكذلك عموديا على اتجاه حركة الجسيم . تستغل تلك الظاهرة في كثير من الأجهزة مثل [[مولد كهربائي|المولدات الكهربائية]] وفي [[معجلمسرع جسيمات|معجلات الجسيمات]] وكذلك تستخدم في هيئة ملفات لانحراف شعاع من جسيمات مشحونة . ولا يحدث تبادل للطاقة وإنما تآثر (ملحوظة: في تلك المولدات و [[محرك|المحركات]] يأتي التأثير من المجال المؤثر).

ويؤثر المجال المغناطيسي على المغناطيسات والمواد القابلة للمغنطة (مثل [[فريمغناطيسية]] بعض المواد الغير فلزية ، تسمى [[فريت (توضيح)|فريت]] و مواد [[مغناطيسية حديدية|المغناطيسية الحديدية]] مثل [[حديد|الحديد]] و [[نيكل|النيكل]]). المعناطيسات المستطيلة والعينات الحديدية المستطيلة توجه نفسها لاتخاذ اتجاه خطوط المجال المغناطيسي الخارجي أو تكون في اتجاه عكسي ، أي أن القطب الجنوبي لمغناطيس تأخـذ اتجاه خطوط المجال إلى القطب الشمالي للمغناطيسي المؤثر. ويستغل هذا التأثير مثلا في [[بوصلة|البوصلة]] حيث يتكون مؤشر البوصلة من مغناطيس ذو قطبين، ويتجه القطب الجنوبي للإبرة إلى اتجاه الشمال للمجال المغناطيسي للأرض. كما تستحدم المغناطيسات كثيرا للشد والنقل وتستخدم [[مغناطيس كهربي|المغناطيسات الكهربائية]] لرفع الأثقال في [[رافعة|الرافعات]].

عند توجه المغناطيسات والأجسام المغناطيسية في اتجاه محال مغناطيسي تتبادل معه طاقة - عندما يتبع الجسم القوة المؤثرة تقل مجموع طاقات المجال وينشأ شغل ميكانيكي . ولإبعاد مغناطيسان عن بعضها فلا بد من أن نؤدي شغلا ميكانيكيا، وبذلك تزداد طاقة المجال للمجال الكلي الناشيئ. وتبقى مغناطيسية المغناطيسين ولا تُفقد . وإذا كان جسمان ممغنطان عن طريق [[ملف (توضيح)|ملفين]] فيمكن أيضا تبادل طاقة كهربائية بينهما. وقد ابتكرت باستغلال تلك الظاهرة أنواع من [[محرك|المحركات]] ، ([[محرك الممانعة]] و [[محرك خطوي]]) .

الأرض هي الوحيدة من [[كوكب أرضي|الكواكب الصخرية]] في [[المجموعة الشمسية|النظام الشمسي]] التي تملك مجالاً مغناطيسياً. وهو يتشكل بفعل [[انصهار|الصهارة]] المشحونة كهربائياً التي تتحرك داخل الأرض في طبقة [[وشاح (جيولوجيا)|الدثار]] (وذلك طبقاً لقاعدة أن التيار الكهربائي يولّد مجالاً مغناطيسياً). ولهذا المجال المغناطيسي أهمية كبيرة للحياة على الأرض، وذلك لأن [[ريح شمسية|الرياح الشمسية]] تسبب تآكل الغلاف الجوي (وهذا ما يحدث في بقية الكواكب الصخرية في النظام الشمسي، حيث تآكل جزء كبير من أغلفتها الجوية). بينما يعمل المجال المغناطيسي للأرض على حمايتها من الرياح الشمسية ويمنع وصولها إلى الغلاف الجوي. إضافة إلى ذلك، لولا المجال المغناطيسي لما وُجد اختراع [[بوصلة|البوصلة]] (لأن البوصلة تتجه نحو [[قطب شمالي مغناطيسي|القطب الشمالي المغناطيسي]] للأرض)، والتي كانت لها أهمية كبيرة عبر العصور في معرفة الاتجاهات أثناء السفر والترحال.

*[[قانون لورنتس|قانون لورنتز]]

*[[حث كهرومغناطيسي|محاثة]]

*[[محاثة تبادلية|محاثة متبادلة]]