معلومات عن المغناطيس الكهربائي
نقدم لكم في مقالنا هذا معلومات عن المغناطيس الكهربائي من خلال موسوعة، حيث يعتبر مصطلح المغناطيس الكهربائي واحدا من أهم المصطلحات في العلوم الفيزيائية والكيميائية. يستخدم المغناطيس الكهربائي في العديد من المجالات الحياتية المختلفة دون معرفة الناس بماهيته. يعود أصل المغناطيس الكهربائي إلى العصور القديمة، بالتحديد العصور اليونانية والصينية. وفيما يلي بعض المعلومات عن المغناطيس الكهربائي:
- يعتبر العالم الفيزيائي هانز كريستيان أورستد أول شخص يكتشف المغناطيس الكهربائي في عام 1820.
- لوحظ من قبل العالم أوستد وجود صلة وثيقة بين الظواهر الكونية والظواهر المغناطيسية.
- واستنادا إلى ملاحظته لتحرك إبرة البوصة المغناطيسية عند مرور تيار كهربائي بالقرب منها، استدل على ذلك.
- المغناطيس الكهربائي هو نوع من المغناطيسات التي تتكون عندما يتدفق التيار الكهربائي عبر الملف.
- تتكون معظم الأجسام الممغنطة من سلك ملفوف حول معدن مصنوع من الحديد أو الفولاذ.
- يمكن التحكم في المغناطيس الكهربائي عن طريق فتح وإغلاق الدائرة الكهربائية التي يتكون منها المغناطيس.
- يعتمد المغناطيس الكهربائي على وجود تيار كهربائي لإنتاج المجال المغناطيسي الذي لا يمكن رؤيته بالعين المجردة.
- يقوم المغناطيس الكهربائي بجذب المواد المصنوعة من معادن محددة.
- تتم عملية استخراج المادة المصنوعة من الفولاذ والحديد والنيكل أو الكوبالت.
- المغناطيس الكهربائي لا يستطيع جذب المواد المصنوعة من البلاستيك أو الخشب بل يتنافر معها.
- بالإضافة إلى المعادن الأخرى مثل الفضة والذهب والنحاس والبلاتين.
المغناطيس الكهربائي
في الفقرة السابقة، تحدثنا عن المغناطيس الكهربائي ونواصل الآن بشرح سبب تسميته بهذا الاسم. يعزى السبب الحقيقي وراء التسمية إلى العصور القديمة، حيث تم العثور على أول حجر مغناطيسي في منطقة تدعى مغنيسيا في قارة آسيا، بجانب راعي الأغنام الذي يدعى ماغنس. وأثناء سيره في الطريق، لاحظ أن العصي المعدنية التي يحملها تلتصق بالأحجار الموجودة على سطح الأرض، وكذلك المسامير التي يثبت بها حذائه تلتصق بالصخور السوداء.
وإليكم التعريف المتكامل للمغناطيس الكهربائي بالآتي:
- في العلوم الفيزيائية، يعرف المغناطيس على أنه المعدن الذي يجذب الحديد نحوه وينشئ مجالا مغناطيسيا حوله.
- ينشأ المجال المغناطيسي نتيجة مرور تيار كهربائي منتظم عبر ملف، ويزول المجال في حالة انقطاع التيار الكهربائي.
- يتأثر المجال المغناطيسي بقوة التيار الكهربائي الذي يمر به الملف، ويعتمد أيضا على عدد لفات الملف
- بزيادة شدة التيار الكهربائي المار تزداد شدة المجال المغناطيسي المتولد، مما ينتج زيادة في قوة جذب المواد.
- كما تؤثر المسافة بين الأجسام والمغناطيس على القوة المغناطيسية الجاذبة لهما.
- كلما قربت الأجسام من المغناطيس، زادت قوة الجذب بينهما.
- يتم استخدام المغناطيس الكهربائي بكثرة في عمليات توليد الكهرباء.
أنواع المغناطيس الكهربائي
يعرف المغناطيس الكهربائي بأنه الحديد الذي يتحول إلى مغناطيس كهربائي، حيث يتم تحويله عن طريق لف الحديد بملفات موصلة للكهرباء أو سلك، ثم يتم تمرير تيار كهربائي عبر تلك الأسلاك، ويمكن تصنيف المغناطيس الكهربائي إلى ثلاثة أنواع وهي المغناطيس المقاوم، المغناطيس فائق التوصيل، المغناطيس الهجين.
المغناطيس المقاوم
- يستخدم في هذا النوع من المغناطيس أسلاك مصنوعة من النحاس المعدن.
- يتم لف الأسلاك حول قطعة من الحديد لإنتاج المجال المغناطيسي.
- الهدف من استخدام معدن الحديد هو زيادة القوة التي تنشأ من المجال المغناطيسي.
المغناطيس فائق التوصيل
- هذا النوع من المغناطيس الكهربائي يعتبر واحدا من الأنواع التي تمتلك موصلية كهربائية فائقة.
- يتميز السلك المستخدم به بكفاءة عالية في نقل التيار الكهربائي.
- نتيجة لشدة تيار التيار الكهربائي المار، يتولد مجال مغناطيسي بكمية هائلة.
- تصنع الأسلاك المستخدمة من سبيكة تحتوي على فلز النيوبيوم وفلز التيتانيوم.
المغناطيس الهجين
- هو مزيج من الخصائص المغناطيسية للمغناطيس المقاوم والمغناطيس فائق التوصيل الكهربائي.
- حيث يتم الجمع بينهما للحصول على أقصى قدر من شدة المجال الكهربائي.
تجربة المغناطيس الكهربائي
يعتمد المغناطيس الكهربائي على التيار الكهربائي، فلن تكتمل قصته بدون تمرير التيار الكهربائي عبر الأسلاك، ولفهم العلاقة بين المغناطيس والكهرباء، يمكن تنفيذ تجربة علمية توضح من خلالها عمل المغناطيس، وفيما يلي مكونات التجربة والخطوات المطلوبة
- مكونات التجربة
(مفتاح كهربائي، قطعة حديد أو مسمار، أسلاك توصيل من النحاس، سلك معزول، بطارية كهربائية)
- خطوات التجربة
يتم لف السلك المعزول حول القطعة الحديدية على شكل حلقات دائرية متقاربة. ثم يتم توصيل طرف السلك بالبطارية عن طريق السلك النحاسي والقطب الموجب. ويتم توصيل الطرف الآخر من السلك مع المفتاح الكهربائي عبر الأسلاك النحاسية. ثم يتم توصيل طرف المفتاح بالقطب السالب من البطارية لإكمال الدائرة الكهربائية.
- استنتاج التجربة
يتم إنتاج مجال مغناطيسي عند مرور التيار الكهربائي في الدائرة، ويمكن استنتاج ذلك من خلال اقتراب أحسام من القطعة المعدنية ليتم لاحظ انجذابها والالتصاق بها، ويوجد علاقة مباشرة بين شدة المجال المغناطيسي المتولد وشدة التيار الكهربائي وعدد لفات الملف، حيث يزداد المجال الكهربائي كلما زادت شدة التيار الكهربائي وعدد لفات الملف، وكذلك يزداد تركيز المجال المغناطيسي كلما زاد عدد لفات الملف.
المجال المغناطيسي الناشئ عن التيار الكهربائي
تجربتنا السابقة أظهرت تكون مجال مغناطيسي عند مرور التيار الكهربائي عبر ملف، ولكن ما هو الاتجاه الصحيح لهذا المجال؟ وما هي الشكل الخاص به؟ وما هي العوامل التي تؤثر فيه؟ سنقدم إجابة على جميع هذه الأسئلة فيما يلي:
- ينشأ المجال المغناطيسي الناتج عن مرور التيار الكهربائي عبر ملف على شكل دوائر متجاورة.
- التركيز على الدوائر المتكونة يكون على السلك، وتكون الدوائر عمودية على السلك.
- أظهرت الأبحاث إمكانية تحديد اتجاه المجال المغناطيسي عن طريق تطبيق قاعدة اليد اليمنى.
- يمكننا تحديد الاتجاه بالقبض على السلك باليد اليمنى، حيث يشير الإبهام إلى اتجاه التيار، وتشير الأصابع الأخرى إلى اتجاه المجال المغناطيسي.
- يعتمد المجال المنتج على كمية التيار الكهربائي المار.
- بالإضافة إلى عدد اللفات ومسافة النقطة التي يتولد فيها المجال حول السلك.
استعمالات المغناطيس الكهربائي
يستخدم المغناطيس الكهربائي في العديد من المجالات والصناعات المختلفة، بما في ذلك المجال الطبي والصناعي وغيرها من المجالات الأخرى، حيث يتم استخدامه بشكل واسع منذ اكتشافه من قبل الشعوب. فعن طريقه، تمكنوا من التعرف على الاتجاهات الصحيحة وتحديد الطرق، ويمكننا الاطلاع على جميع المعلومات المتعلقة باستخدامات المغناطيس كما يلي:
رفع الاثقال الحديدية الثقيلة
- يستخدم في مواقع ردم النفايات والمواد الثقيلة الوزن.
- تصاحبه تثبيت الأثقال الحديدية أو الفولاذية لنقلها من مكان إلى آخر.
صناعة المحركات
- تتم تصنيع المحركات الكهربائية من المغناطيس الكهربائي.
- بالإضافة إلى أنه يساهم في صنع الأجراس الكهربائية.
- كما يتكون الدينامو والملفات اللولبية المستخدمة في العمليات الكهربائية من المغناطيس الكهربائي.
المجالات الطبية
- يتم استخدام المغناطيس الكهربائي في تصنيع جهاز الرنين المغناطيسي.
- إذ يستخدم الجهاز في رؤية الأعضاء الداخلية للجسم بدقة أكبر من الأشعة السينية.
هياكل القطارات
- يعمل المغناطيس على تثبيت الهياكل للقطار، حيث يعتمد القطار في تحركه على التيار الكهربائي والمغناطيس.
الأجهزة الإلكترونية
- يستخدم في صناعة مكبرات الصوت التي تستخدم في المساجد.
- إلى جانب صناعة الميكروفون المستخدم في قاعات الاحتفالات والمؤتمرات الكبيرة.
الرنين المغناطيسي
- يمكن استخدام الرنين المغناطيسي في الكيمياء لتحديد المركبات المصنعة بدقة عالية عن غيرها من المركبات.
وبهذا نصل إلى نهاية مقالنا حول المغناطيس الكهربائي والمفهوم الفيزيائي له. يستخدم في العديد من المجالات الطبية والصناعية والحياتية. قمنا أيضا بالاطلاع على تجربة 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.
- كيف يمكن زيادة قوة الجذب المغناطيسي الكهربائي
- شرح مبسط وشامل لتلخيص درس المغانط الدائمة والمؤقتة
المراجع