معلومات عن المغناطيس الكهربائي
نُقدم لكم في مقالنا هذه معلومات عن المغناطيس الكهربائي عبر موسوعة ، 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 الفيزيائي هانز كريستيان أوستد أول من اكتشف المغناطيس الكهربائي في عام 1820.
- لوحظ من قبل العالم أوستد وجود صلة وثيقة بين الظواهر الكونية والظواهر المغناطيسية.
- تم استنتاج ذلك من خلال ملاحظة العالم لانحراف إبرة البوصة المغناطيسية عند مرور تيار كهربي في سلك بالقرب منها.
- يتكون المغناطيس الكهربائي عندما يتدفق التيار الكهربائي عبر الملف، وهو نوع من أنواع المغناطيس.
- تتألف معظم الأجسام الممغنطة من سلك ملفوف حول معدن مصنوع من الحديد أو الفولاذ.
- يمكن التحكم في المغناطيس الكهربائي عن طريق فتح وإغلاق دائرة الكهرباء التي يتم من خلالها تشغيل المغناطيس.
- يعتمد المغناطيس الكهربائي على وجود تيار كهربائي لإنتاج المجال المغناطيسي الذي لا يمكن رؤيته بالعين المجردة.
- يتم استخدام المغناطيس الكهربائي لجذب المواد المصنوعة من معادن محددة.
- يتم استخدام مادة مصنوعة من الفولاذ والحديد والنيكل أو الكوبالت في الجذ.
- لا يُمكن للمغناطيس الكهربائي أن يجذب المواد المصنوعة من البلاستيك أو الخشب، بل يتنافر معها.
- بالإضافة إلى الفضة والذهب، فإن هناك معادن أخرى مثل النحاس والبلاتين.
المغناطيس الكهربائي
في الفقرة السابقة، قدمنا معلومات عن المغناطيس الكهربائي، وسنواصل الآن بعرض سبب تسميته بهذا الاسم، ويرجع السبب الحقيقي للتسمية إلى العصور القديمة، حيث تم العثور على أول حجر مغناطيسي في منطقة تدعى مغنيسيا في آسيا، بجوار راعي الأغنام الذي يدعى ماغنس، حيث لاحظ خلال سيره على الطريق أن العصي المعدنية الخاصة به تلتصق بالصخور الموجودة على سطح الأرض، وكذلك المسامير التي تثبت حذائه تلتصق بالصخور السوداء.
وإليكم التعريف المتكامل للمغناطيس الكهربائي بالآتي:
- المغناطيس يعرف في العلوم الفيزيائية بأنه معدن يجذب الحديد نحوه، مكونًا مجال مغناطيسي حوله.
- يتم إنشاء المجال المغناطيسي عند مرور تيار كهربائي منتظم عبر الملف، ويتلاشى المجال عندما يتم قطع التيار الكهربائي.
- حيث تتأثر قوة المجال المغناطيسي بمقدار التيار الكهربائي الذي يمر في الملف وعدد لفات الملف
- مع زيادة شدة التيار الكهربائي الذي يمر، يزيد شدة المجال المغناطيسي المتولد، مما يؤدي إلى زيادة قوة جذب المواد.
- كما أن المسافة بين الأجسام والمغناطيس تؤثر على القوة المغناطيسية الجاذبة بينهما.
- كلما زادت المسافة بين الأجسام والمغناطيس، كلما قلت قوة الجذب بينهما.
- “يستخدم المغناطيس الكهربائي على نطاق واسع في عمليات توليد الكهرباء.
أنواع المغناطيس الكهربائي
يتم تحويل الحديد إلى مغناطيس كهربائي باستخدام المغناطيس الكهربائي، ويتم ذلك عن طريق لف الحديد بأسلاك موصلة للكهرباء، ثم تمرير تيار كهربائي عبر تلك الأسلاك. ويمكن تصنيف المغناطيس الكهربائي إلى ثلاثة أنواع: المغناطيس المقاوم، والمغناطيس فائق التوصيل، والمغناطيس الهجين.
المغناطيس المقاوم
- تستخدم أسلاك مصنوعة من معدن النحاس في هذا النوع من المغناطيس.
- يتم لف الأسلاك حول قطعة من الحديد لإنتاج المجال المغناطيسي.
- يهدف استخدام معدن الحديد إلى زيادة القوة المتولدة من المجال المغناطيسي.
المغناطيس فائق التوصيل
- يعتبر هذا النوع من المغناطيس الكهربائي واحدًا من الأنواع التي تتمتع بموصلية كهربائية فائقة.
- يتميز السلك المستخدم فيه بكفاءة عالية في نقل التيار الكهربائي.
- يتولد مجال مغناطيسي بكمية هائلة نتيجة شدة التيار الكهربائي الذي يمر.
- تصنع الأسلاك المستخدمة من سبيكة تحتوي على فلز النيوبيوم وفلز التيتانيوم.
المغناطيس الهجين
- هو مزيج من الخصائص المغناطيسية للمغناطيس المقاوم والمغناطيس فائق التوصيل الكهربائي.
- تجمع بينهما للحصول على أكبر قوة للمجال الكهربائي المتولد.
تجربة المغناطيس الكهربائي
تعتمد قوة المغناطيس الكهربائي على تدفق التيار الكهربائي عبر الأسلاك، ولفهم العلاقة بين المغناطيس والكهرباء، يمكن تنفيذ تجربة علمية توضح كيفية عمل المغناطيس. لذلك، تحتاج إلى بعض المكونات واتباع بعض الخطوات:
- مكونات التجربة
(مفتاح كهربائي، قطعة من الحديد أو مسمار، أسلاك توصيل نحاسية، سلك معزول، بطارية كهربائية)
- خطوات التجربة
يتم لف السلك المعزول على شكل حلقات دائرية متقاربة حول القطعة الحديدية، ثم يتم توصيل طرف السلك بالبطارية عن طريق السلك النحاسي مع القطب الموجب، ويتم توصيل الطرف الآخر من السلك مع المفتاح الكهربائي من خلال أسلاك التوصيل النحاسية، وبعد ذلك يتم توصيل طرف المفتاح بالقطب السالب من البطارية لإكمال الدائرة الكهربائية.
- استنتاج التجربة
عندما يمر التيار الكهربائي في الدائرة، يتكون مجال مغناطيسي. يلاحظ ذلك من خلال تقريب قطعة معدنية من الحديد إلى الدائرة وملاحظة اجتذابها والالتصاق بها. ترتبط شدة المجال المغناطيسي المتولد بشدة التيار الكهربائي وعدد لفات الملف. كلما زادت شدة التيار الكهربائي في الملف، زادت شدة المجال الكهربائي. بالإضافة إلى ذلك، كلما زاد عدد لفات الملف، زاد تركيز المجال المغناطيسي.
المجال المغناطيسي الناشئ عن التيار الكهربائي
توصلت التجربة السابقة إلى أن تمرير التيار الكهربائي عبر ملف يولد مجالًا مغناطيسيًا، ولكن ما هو الاتجاه الصحيح للمجال المغناطيسي؟ وما هي الأشكال الخاصة له؟ وما هي العوامل التي تعتمد عليها؟ إليكم الإجابة على جميع هذه الأسئلة:
- يتولد المجال المغناطيسي نتيجة مرور التيار الكهربائي عبر ملف على شكل أسطواني مركزه دوائر متعاقبة.
- السلك هو المركز الذي تتكون حوله الدوائر، وتكون المستويات المتعامدة على السلك.
- أظهرت الأبحاث إمكانية تحديد اتجاه المجال المغناطيسي باستخدام قاعدة اليد اليمنى.
- يمكن تحديد اتجاه التيار والمجال المغناطيسي بالقبض على السلك باليد اليمنى، حيث يشير الإبهام إلى اتجاه التيار، وتشير الأصابع الأخرى إلى اتجاه المجال المغناطيسي.
- يعتمد المجال المتولد على شدة التيار الكهربائي الناشي.
- بالإضافة إلى عدد اللفات والمسافة بعد النقطة التي يتم فيها توليد المجال حول السلك.
استعمالات المغناطيس الكهربائي
يتم استخدام المغناطيس الكهربائي في العديد من المجالات والصناعات المختلفة، بما في ذلك المجال الطبي والصناعي وغيرها، ولقد تم استخدامه منذ استكشافه عندما استطاع الناس تحديد الاتجاهات الصحيحة باستخدامه، ويمكن الاطلاع على جميع المعلومات المتعلقة باستخدامات المغناطيس فيما يلي:
رفع الاثقال الحديدية الثقيلة
- يستخدم في مناطق تخزين النفايات والمواد الثقيلة.
- تتميز بالالتصاق الأثقال الحديدية أو الفولاذية بها لنقلها من مكان إلى آخر.
صناعة المحركات
- تتم تصنيع المحركات الكهربائية باستخدام المغناطيس الكهربائي.
- بالإضافة إلى مساهمته في تشكيل الأجراس الكهربائية.
- يتألف الدينامو والملفات اللولبية التي تستخدم في العمليات الكهربائية من مغناطيس كهربائي.
المجالات الطبية
- يستخدم المغناطيس الكهربائي في صناعة أجهزة الرنين المغناطيسي.
- يستخدم الجهاز لرؤية الأعضاء الداخلية للجسم بدقة أعلى من الأشعة السينية.
هياكل القطارات
- يستخدم المغناطيس لتثبيت هياكل القطار، حيث يعتمد حركة القطار على التيار الكهربائي والمغناطيسية.
الأجهزة الإلكترونية
- يستخدم في صناعة مكبرات الصوت التي تستخدم في المساجد.
- بالإضافة إلى تصنيع الميكروفونات التي تستخدم في الندوات الكبيرة وقاعات الحفلات.
الرنين المغناطيسي
- يُمكن تحديد المركبات المصنعة عن غيرها من المركبات الأخرى في العلوم الكيميائية باستخدام خاصية الرنين المغناطيسي.
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.
يُمكنك عزيزي القارئ الإطلاع على المزيد من المقالات حول المغناطيس الكهربائي عبر الموسوعة العربية الشاملة.
- كيفية زيادة قوة جذب المغناطيس الكهربائي
- تلخيص درس المغانط الدائمه والمؤقته شرح مبسط وشامل
المراجع
