المجال المغناطيسي
| English | العربية |
|---|---|
| magnetic field/mæɡˈnetɪk fiːld/ | المجال المغناطيسي |
| current/ˈkʌrənt/ | التيار |
| permanent magnets/ˈpɜːmənənt ˈmæɡnɪts/ | مغناطيسات دائمة |
| iron filings/ˈaɪən ˈfaɪlɪŋz/ | برادة الحديد |
| field lines/fiːld laɪnz/ | خطوط المجال |
| right-hand grip rule/raɪt hænd ɡrɪp ruːl/ | قاعدة القبضة اليمنى |
| solenoid/ˈsəʊlənɔɪd/ | ملف لولبي |
| iron core/ˈaɪən kɔː/ | قلب حديدي |
| electromagnets/ɪˌlektrəʊˈmæɡnɪts/ | مغناطيسات كهربائية |
حقل يتجاهل أي شيء واقف
- امسك شحنة ساكنة بجانب مغناطيس قوي ولن يحدث شيء تماماً. لا قوة، لا دفع، لا شيء.
- اجعل نفس الشحنة تتحرك فتدفع فجأة جانبياً، عمودياً على كل من حركتها وعلى الحقل.
- هذه الانتقائية هي ما يميز الحقل المغناطيسي عن الكهربائي، وهو أول ما يطلبه الممتحن أن تذكره.
- هذه الدرس هو ما يعنيه الحقل المغناطيسي، وما الذي ينتجه، وأنماط خطوط الحقل التي يجب أن تكون قادراً على رسمها.
ما هو الحقل المغناطيسي
- الحقل المغناطيسي هو منطقة تؤثر فيها قوة على شحنة متحركة، أو موصل يحمل تياراً، أو مادة مغناطيسية.
- مفتاح التصحيح يريد كلمة قوة وأحد تلك الأجسام الثلاثة. عبارة "منطقة حول مغناطيس" وحدها لا تحصل على درجات.
- لاحظ ما ينقص: الشحنة في السكون لا تشعر بأي قوة مغناطيسية على الإطلاق. الحقل الكهربائي يؤثر على أي شحنة؛ الحقل المغناطيسي انتقائي.
المجال المغناطسي هو منطقة حيث:
القوى المغناطيسية تؤثر فقط على الشحنات المتحركة (والتيارات) — الشحنة الساكنة لا تشعر بأي شيء.
المجال المغناطيسي هو منطقة تؤثر فيها القوة على أي مما يلي؟ حدد كل الخيارات الصحيحة.
الشحنة الساكنة لا تشعر بقوة مغناطيسية على الإطلاق، وهذا بالضبط ما يميز المجال المغناطيسي عن الكهربائي.
ما الذي ينتجه
- الشحنات المتحركة، والتي تعني عملياً تياراً في سلك.
- المغناطيسات الدائمة، حيث يأتي الحقل من تيارات ذرية صغيرة داخل المادة.
- هذه هي نفس السبب الجوهري. المغناطيس الدائم هو أيضاً شحنة متحركة، فقط على المستوى الذري.
تحوّل رقائق الحديد الحقل غير المرئي إلى شيء يمكن تصويره
أي مما يلي ينتج مجالاً مغناطيسياً؟
الشحنات المتحركة والتيارات تنتج حقولاً مغناطيسية؛ المغناطيس الدائم يفعل ذلك عبر تيارات ذرية. الشحنة الساكنة تنتج مجالاً كهربائياً فقط.
خطوط المجال
- خارج المغناطيس، تسير خطوط الحقل من N إلى S، ومن S إلى N داخله، لذا فهي تشكل دائماً حلقات مغلقة.
- الخطوط لا تتقاطع أبداً، والخطوط الأقرب تدل على حقل أقوى. كل خط يحمل سهمًا.
- الخطوط تكون الأشد، أي الأقرب لبعضها البعض،靠近 الأقطاب.
حلقات مغلقة، مكتظة عند الأقطاب
مختبر المجال المغناطيسي
انتقل بين الترتيبات المغناطيسية ولاحظ كيف تتغير أنماط المجال.
خارج المغناطيس، تسير خطوط المجال:
تخرج الخطوط من القطب N وتدخل القطب S خارجياً، مكونة حلقات مغلقة عبر المغناطيس.
خطوط المجال المغناطيسي لا تتقاطع أبداً.
لو تتقاطعت، ليشير المجال في اتجاهين في آن واحد — وهو أمر مستحيل. الخطوط الأقرب تعني مجالا أقوى فقط.
الخطوط المرسومة أقرب إلى بعضها تعني مجالاً ____.
تباعد الخطوط يُظهر القوة — كلما كانت الخطوط أقرب، كان المجال أقوى.
مثال محلول: رسم حقل سلك مستقيم
- ارسم أربع خطوط حقل حول سلك مستقيم طويل يحمل تياراً entering الصفحة.
- الخطوط هي دوائر متحدة المركز مركزها السلك. هذه هي الدرجة الأولى.
- تباعدها يزداد مع المسافة، لأن الحقل يضعف كلما ابتعدت. هذه هي الدرجة الثانية.
- كل خط يحمل سهمًا، وبالنسبة للتيار into الصفحة يكون الاتجاه مع عقارب الساعة، حسب قاعدة قبضة اليد اليمنى: الإبهام على طول التيار، والأصابع تنحني في اتجاه الحقل.
الأنماط التي يجب معرفتها
- قضيب مغناطيسي: خطوط منحنية من N إلى S خارجياً، الأقرب near الأقطاب.
- سلك مستقيم طويل: دوائر متحدة المركز، التباعد يتسع مع المسافة.
- ملف دائري مسطح: الحلقات حول الجانبين تعزز بعضها through المركز، لذا الحقل there يكون عمودياً على مستوى الملف وأشد at المركز. viewed from one face الملف هو قطب شمال، من الآخر جنوب.
- ملف لولبي طويل: العديد من مثل هذه الملفات in صف، لذا الحقل inside تقريباً منتظم وموازي للمحور، كقضيب مغناطيس ممدود، ويقل بسرعة outside.
منتظم down المنتصف، وحقل قضيب مغناطيس at الأطراف
رسم خطوط المجال حول سلك مستقيم يتم تقييم النقاط التي: حدد كل الخيارات الصحيحة.
دوائر، تباعد متزايد، أسهم. بالنسبة للتيار المتجه إلى داخل الصفحة، يكون الاتجاه عقارب الساعة وفقاً لقاعدة قبضة اليد اليمنى.
النواة الحديدية
- وضع نواة حديدية، أو أي مادة حديدية inside الملف اللولبي يزيد الحقل بشكل كبير.
- السبب، وهذا هو الإجابة المؤهلة: تصبح النواة مُغنَطَطة بحقل الملف اللولبي، وحقلها الخاص يضاف إلى حقل التيار.
- لهذا السبب تُبنى المغناطيسات الكهربية والمحوليات حول نوى حديدية بدلاً من الهواء.
كيف يبدو المجال المغناطيسي داخل ملف لولبي طويل؟
الملف اللولبي عبارة عن عدة لفات في صف واحد، لذا فإن المجال بداخله متقارب كالمغناطيس الشريطي الممدود، ويضعف بسرعة خارجه.
صل كل ترتيب بمجاله المغناطيسي.
جميع الأشكال الأربعة تستحق أن تكون مرسومة من الذاكرة، مع الأسهم وتباعد يظهر أين يكون المجال قوياً.
علامات ضائعة
- التعريف يحتاج كلمة قوة وأحد: شحنة متحركة، موصل يحمل تياراً، مادة مغناطيسية. الشحنة الساكنة لا تشعر بشيء.
- خطوط الحقل تشكل حلقات مغلقة: N إلى S خارجياً، S إلى N داخلياً. لا تتوقف أبداً.
- خطوط حقل السلك هي دوائر متحدة المركز تباعدها يتسع، وكلها تحتاج سهماً.
- تعمل النواة الحديدية لأنها تُغنَطَط وتضيف حقلها الخاص، لا لأنها "تركّز" أو "تجذب" الحقل.
لماذا يزيد النواة الحديدية مجال الملف اللولبي بشكل كبير؟
تترتب المغناطيسات الذرية للنواة وتتجه لتساهم بمجالها الخاص. هذه هي الصياغة المطلوبة للإجابة، ولهذا السبب تستخدم النوى الحديدية في الكهرومغناطيسات والمحولات.
لقد فهمت الأمر
- الحقل المغناطيسي هو منطقة تؤثر فيها قوة على شحنة متحركة، أو موصل يحمل تياراً، أو مادة مغناطيسية؛ الشحنة الساكنة لا تشعر بشيء
- يُنتج بواسطة شحنات متحركة أو مغناطيسات دائمة، وهي تيارات ذرية
- خطوط الحقل تسير N إلى S خارجياً وS إلى N داخلياً، مكونة حلقات مغلقة؛ لا تتقاطع، والأقرب means أقوى
- أنماط: قضيب مغناطيس، دوائر متحدة المركز around سلك بـ قاعدة قبضة اليد اليمنى، ملف يعمل كمغناطيس صغير، وملف لولبي منتظم inside؛ نواة حديدية تُغنَطَط وتضيف حقلها الخاص