المغناطيس وتحويله حول

المجال المغناطيسي The Magnetic Field:
المنطقة المحيطة بالمغناطيس ، والتي تظهر فيها آثاره المغناطيسية ، وكذلك هو المجال المتولد من حركة الشحنات الكهربائية .
خصائص المغناطيس:

1- له قطبان شمالي وجنوبي عند تعليقه تعليقاً حراً فانه يتجه شمالاً وجنوباً.
2- تتركز قوة الجذب المغناطيسي في قطبيه وتقل في المناطق الأخرى.
3- الأقطاب المختلفة في النوع تتجاذب والمتشابهة في النوع تتنافر.
4- إذا قُطع المغناطيس من أي منطقة فيه فانه يتكون له قطبان ولا يمكن أن يكون له قطب منفرد عملياً.
تخطيط المجال المغناطيسي

يمكن تخطيط المجال المغناطيسي لمغناطيس باستخدام برادة الحديد أو مسحوقًا ناعمًا من معدن النيكل ، أو باستخدام بوصلة صغيرة في حالة المجالات الضعيفة .

توضح الخطوط التي تتخذها برادة الحديد ، شكل المجال المغناطيسي عند أية نقطة ، وهي خطوط وهمية أطلق عليها فاراداي اسم خطوط القوة المغناطيسية أو خطوط الحث المغناطيسي ، وقد غيّر اسمها إلى خطوط الفيض المغناطيسي.

للمجال المغناطيسي صفتان أساسيتان يمكن قياسهما ، هما
1- إتجاهه :
ان اتجاه المجال المغناطيسي هو الاتجاه الذي يتحرك فيه قطب شمالي مفرد تحت تأثير القوى المؤثرة فيه عندما يوضع في مجال مغناطيس .

المسار الذي يتبعه القطب الشمالي المتحرك يمثل أحد خطوط القوة المغناطيسية التي افترضها ميشيل فاراداي ، واتجاه حركة القطب هو اتجاه محصلة القوى المؤثرة فيه.
وأسهل طريقة لتعيين اتجاه خط القوة في أي نقطة بالقرب من مغناطيس هي أن توضع بوصلة صغيرة في تلك النقطة ، فتستقر الإبرة المغناطيسية للبوصلة بحيث يتجه قطبها الشمالي نحو القطب الجنوبي للمغناطيس وقطبها الجنوبي نحو قطبه الشمالي، ويتخذ محورها اتجاهًا مماسًا لخط القوة ، وإذا كانت الإبرة صغيرة جدًا أمكن اعتبارها واقعة في خط القوة.
خط القوة المغناطيسي
هو المسار الذي يسلكه قطب مغناطيسي ( N ) شمالي حرَ الحركة في مجال مغناطيسي

إنّ اتجاه المجال المغناطيسي يكون من القطب الشمالي للمغناطيس إلى القطب الجنوبي له.

عندما يترك القطب المغناطيسي الشمالي المفرد حرًا فإنه يتحرك في خط منحن ينتهي عند القطب الجنوبي للمغناطيس. وسبب حركته يرجع إلى أنه يتنافر مع القطب الشمالي للقضيب وفي نفس الوقت يتجاذب مع القطب الجنوبي ، ولما كانت النسبة بين هاتين القوتين متغيرة باستمرار كلما تغير مكان القطب المتحرك بالنسبة للقطبين الثابتين فإن الحركة تأخذ خطًا منحنيًا .

2- الشدة ( شدة المجال) :

تقاس شدة المجال المغناطيسي عند نقطة بمقدار القوة التي تؤثر في قطب شمالي مفرد حر الحركة شدته أمبير . متر واحد موضوع عند تلك النقطة من المجال .
وتتخذ كثافة خطوط القوة مقياسا لشدة المجال المغناطيسي .
خواص خطوط القوة المغناطيسية:

1 - لا تتقاطع خطوط القوة ، ولوحدث ذلك فإنه في نقطة التقاطع يمكن أن يأخذ القطب المغناطيسي الشمالي المفرد حرّ الحركة اتجاهين مختلفين وهذا محال.
2 - يوجد المجال المغناطيسي في جميع الجهات في الفراغ ولا يقتصر على مستوى واحد .
3 - تبدأ خطوط القوة من قطب مغناطيسي شمالي إلى القطب الجنوبي ولا تنتهي بالقطب الجنوبي للمغناطيس ولكنها تستمر داخل المغناطيس لتكمل الخطوط المقفلة .
4 - تكثر خطوط القوة في المناطق التي تكون فيها شدة المجال المغناطيسي كبيرة ، ويقل تباعدها كلما قلت شدة المجال المغناطيسي ،
5-تكون مستقيمة ومتوازية في المجال المغناطيسي المنتظم.
المجال المغناطيسي المنتظم :
هو المجال المغناطيسي الذي تكون جميع خطوطه متوازية وشدته ثابتة عند جميع نقاطه .
6- يمثل المماس لخط القوة عند نقطة ، شدة المجال مقدارًا واتجاهًا عند تلك النقطة.
7- النقطة التي تنعدم عندها شدة المجال المغناطيسي تعرف بنقطة التعادل .
شرح البرنامج :
البرنامج يوضح خطوط المجال المغناطيسي لقضيب مغناطيسي .
مكونات البرنامج :
بوصله ، وقضيب مغناطيسي
البوصلة والمغناطيس مقسمان إلى جزئين ملونين بلونين مختلفين هما:
اللون الأحمر للدلالة على القطب الشمالي north pole .
اللون الأخضر للدلالة على القطب الجنوبي south pole .
الزر Turn magnet يمكنك من تدوير المغناطيس وهو موضوع في مربع أحمر .
الزر clear field lines يمكنك من حذف خطوط المجال الناتجة وهو موضع في مربع أزرق .
يمكّنك البرنامج من رسم ومشاهدة خطوط المجال لقضيب مغناطيسي وذلك من خلال الضغط بالماوس على البوصلة compass needle وتحريكها في أي إتجاه، وخط المجال المغناطيسي الناتج من تحريك البوصلة يكون باللون الأزرق ويمر بمركز البوصلة كما هو موضح في الصورة التالية :

والسهم يوضح إتجاه المجال المغناطيسي .