السؤال الأساسي في هذه المقالة هو ما هي القاعدة المستخدمة لتحديد اتجاه القوة المغناطيسية في الفيزياء. سيتم تناول هذا الموضوع بشكل كامل وسهل، مع استكشاف مفهوم المغناطيسية في الفيزياء وتحديد الأسلوب الصحيح لاستخدام الأساس المادي في تحديد اتجاه المغناطيسية. سيتم أيضا تسليط الضوء على أهمية المغناطيس واستخداماته في الحياة اليومية وفي الصناعات الكبيرة.
تعرف على مفهوم المغناطيسية
قبل تحديد اسم القاعدة المستخدمة لتحديد اتجاه القوة المغناطيسية، يجب أولا أن نلقي نظرة عامة على المغناطيسات والمجال المغناطيسي.
- المغناطيس أو `المغناطيسة` باللغة الإنجليزية هو جسم يولد مجالا مغناطيسيا ويجذب المواد الممغنطة نحوه، وتتميز بمجالها وقوتها واتجاهها.
- بالنسبة للمجال المغناطيسي، يطلق عليه أيضا اسم الحث، أو المجال، وهو القوة التي تنشأ في الفضاء المحيط بجسم مغناطيسي وتقاس بوحدة التسلا.
شاهد أيضًا: ما هو علم الفيزياء وماذا يدرس؟
ما هو اسم القاعدة المستخدمة لتحديد اتجاه القوة المغناطيسية في الفيزياء؟
الطريقة المستخدمة لتحديد اتجاه القوة المغناطيسية تسمى قاعدة اليد اليمنى.
- عندما يتجه إبهام اليد اليمنى نحو اتجاه حركة الشحنات، وتتجه باقي الأصابع في اتجاه المجال المغناطيسي، فإن اتجاه القوة يكون عموديا على راحة اليد، وبالتالي يمكن تمثيله بسهم اتجاهي تخيلي.
- ويجب الإشارة إلى أن هذه الطريقة تنطبق فقط على الأجسام المشحونة بشحنة إيجابية، لأن اتجاه القوة في حالة الشحنات السالبة يكون عكس الاتجاه الذي يتم الحصول عليه باستخدام قاعدة اليد اليمنى.
- لذلك يجب استخدام اليد اليسرى بدلا من اليد اليمنى عند التعامل مع الشحنات السالبة.
- هذا السؤال يدعونا إلى استكشاف عالم الفيزياء التقليدية، حيث أن أهم استخدام تاريخي للمغناطيس هو البوصلة التي استخدمها الإنسان منذ العصور القديمة لتحديد الاتجاهات. وقد ظهرت البوصلة في الصين في القرن الثالث عشر قبل الميلاد.
- القاعدة الثالثة لليد اليمنى.
- حيث يتطلب أن يكون كلا من اتجاه التيار الكهربائي واتجاه المجال المغناطيسي معروفين ومفهومين.
- أي تسمى قاعدة اليد اليمنى.
تعرف على أهم استخدامات المغناطيس
حيث يتم استخدام المغناطيسات في العديد من مجالات الحياة المتنوعة وتعتبر أدوات أساسية في العديد من الصناعات المختلفة، بما في ذلك ما يلي:
- في المجال الطبي: لتحفيز الدورة الدموية وعلاج التهاب المفاصل والعظام.
- الصناعة الكهرومنزلية: وذلك عند استخدام التلفزيون أو المكيفات أو الثلاجات.
- تعتبر صناعة السماعات المكون الأساسي لمكبرات الصوت وأجهزة التسجيل.
- تركيب الألعاب: تتضمن الدمى ولوحات التعلم وألعاب البناء والتشييد جميعها مغناطيسات بأحجام مختلفة.
- استخدام الملصقات: تستخدم لحفظ الصور والملاحظات المهمة ولصقها.
- تستخدم في القطارات: تحتوي محركات القطارات وبعض المركبات على مغناطيس كهربائي، ومعظمها يعمل بالبطاريات.
- تستخدم في بطاقة الائتمان: حيث يحتوي الجزء الخلفي من بطاقة الائتمان على مغناطيس صغير يستخدم لتخزين المعلومات الرقمية الشخصية لحامل البطاقة.
قد يهمك: قوانين الفيزياء بالرموز
كيفية حساب القوة المغناطيسية
- من منظور المبدأ، تعتمد كمية التأثير المغناطيسي المتبادل بين جسمين مشحونين على حجم الشحنة الموجودة في الجسم، بالإضافة إلى سرعتهما والمسافة بينهما.
- تعرف في معظم المشكلات باستثناء مراحل دراسة قوة المغناطيس.
- من الضروري العثور على القوة المغناطيسية لجسم مشحون بشحنة ثابتة الحجم ويتحرك بسرعة ثابتة ويوضع في مجال مغناطيسي منتظم.
- يشير ذلك إلى المجال المغناطيسي للجسم الآخر، وحتى إذا لم نكن نعرف حجم المجال المغناطيسي، لا يزال من الممكن استخدام هذه الطريقة.
- يمكن حساب المجال المغناطيسي بناء على المسافة والتيار.
- حيث يمكن العثور على القوة المغناطيسية بالعلاقة التالية:
- S = u x w x n x sin θ
- حيث `s` تمثل القوة المغناطيسية، و `u` تمثل كمية الشحنة، و `p` تمثل سرعة حركة الشحنات، و `n` تمثل قيمة المجال المغناطيسي الذي يتحرك فيه الجسم
الزاوية “θ” هي زاوية اتجاه حركة الشحنات مقابل اتجاه المجال المغناطيسي.
عند استخدام النظام الدولي للوحدات، ستكون وحدة القوة نيوتن، ووحدة السرعة متر في الثانية، ووحدة المجال المغناطيسي تسلا.
تعرف على اتجاه القوة المغناطيسية
ندرك أن القوة هي كمية متجهة، لذلك لا يكفي حساب سعة القوة المغناطيسية وحدها لوصف هذه القوة، فمن الضروري معرفة اتجاهها أيضا.
- يمكن تحديد اتجاه القوة المغناطيسية باستخدام (قاعدة اليد اليمنى)؛ حيث يشير إبهام اليد اليمنى إلى اتجاه حركة الشحنات (اتجاه السرعة)، في حين نقوم بتوجيه باقي الأصابع في اتجاه المجال المغناطيسي.
- وبالتالي، تكون اتجاه القوة في اتجاه السهم الافتراضي خارج نطاق اليد وعمودي عليها.
- ويجب أن نذكر أن هذا ينطبق فقط على الأجسام ذات الشحنات الموجبة.
- عندما نتحدث عن الشحنات السالبة، فإن القوة تكون في اتجاه معاكس لتلك الحصول عليها عند استخدام قاعدة اليد اليمنى، لذا يمكنك استخدام اليد اليسرى فقط بدلا من اليد اليمنى عند الحديث عن الشحنات السالبة.
تعرف على المجال المغناطيسي
عندما نتحدث عن مفهوم القوة، نرتبط ذلك بمفهوم المجال، على سبيل المثال، إذا كانت لدينا شحنتان، ستكون هناك قوة تعمل بينهما دون الحاجة إلى لمسها.
- تحدث التفاعل بين هاتين الشحنتين أو الهيئتين المشحونتين بسبب وجود المجال الكهربائي.
- ينطبق الأمر نفسه على الأجسام المغناطيسية، حيث ليس من الضروري أن يتم لمس المغناطيس أو قطع الحديد أو غيرها من المغناطيسات لتأثيرها بالقوة المغناطيسية.
- وجود المجال المغناطيسي يعني وجود قوة مغناطيسية.
قد يهمك أيضًا: مفهوم وطبيعة الضوء في الفيزياء
تعريف المجال المغناطيسي
المجال المغناطيسي هو أداة تستخدم في الفيزياء لوصف القوة المغناطيسية حول المغناطيس، إذا كنا نرغب في حساب القوة ولكن ليس لدينا معلومات حول المجال المغناطيسي.
يمكن العثور عليها كما ذكر سابقا، بواسطة التيار والمسافة لسلك يمر به تيار كهربائي من T على بعد `q` من هذا السلك بواسطة العلاقة التالية:
- غ = μ0×ت / 2×π×ف
- حيث أن `μ0` هو ثابت يعبر عن نفاذية الفراغ في المجال المغناطيسي، ويكون قيمته 4π × 10-7 تسلا × متر/أمبير.
اطلع على الفروق بين قاعدة اليد اليمنى وقاعدة اليد اليسرى
باستخدام قاعدة اليد اليسرى لفلمنج (المعروفة أيضا باسم “قاعدة اليد اليسرى لفلمنج للمحركات”)، وبشرح مبسط.
- يمكن تحديد اتجاه القوة التي تؤثر على السائق عندما يكون تحت مجال مغناطيسي، وبالمثل، إذا جلبنا موصلا تحت مجال مغناطيسي، سيتولد تيار في ذلك الموصل، ويمكن أيضا توضيح اتجاه هذه القوة باستخدام قاعدة اليد اليمنى لعالم فليمنغ.
- في قوانين فلمنج لليد اليسرى واليمنى، هناك علاقة مباشرة بين المجال المغناطيسي والتيار والقوة، وتحدد هذه العلاقة بقاعدة اليد اليسرى لفلمنج وبقاعدة اليد اليمنى لفليمينغ على التوالي.
- هذه القواعد لا تحدد الحجم بل تشير بدلا من ذلك إلى اتجاه إحدى المتغيرات الثلاثة، وهي المجال المغناطيسي والتيار والشدة، وعندما يكون اتجاه المتغيرتين الأخريين معروفا.
- تنطبق قاعدة فليمنج اليسرى بشكل أساسي على المحركات الكهربائية ، بينما تنطبق قاعدة فليمنج اليمنى بشكل أساسي على المولدات الكهربائية.
تعرف على فلمنج
- هو واحد من أشهر المهندسين الكهربائيين وكان متخصصا في دراسة علم الفيزياء، وقد ابتكر أول صمام حراري أو أنبوب مفرغ.
- صمم أيضا جهاز الإرسال اللاسلكي الذي تم من خلاله أول إرسال لاسلكي عبر المحيط الأطلسي.
- والتي وضعت أساس قاعدة اليد المستخدمة في الفيزياء.
- كان فليمينغ أكبر إخوته السبعة، ووالده كان وزيرا تجمعيا.
- وقد تم تعميد زوجته ماري آن في لانكستر في 11 فبراير 1850، كمسيحية متدينة، بعد أن تلقى المبشرة مرة واحدة في سانت مارتن في الحقول، لندن، ليثبت قيامته.
- في عام 1932، ساهم جون فليمنج ودوغلاس ديوار وبرنارد أكورث في تطوير حركة الاحتجاج.
- تبرع فليمينغ بالعديد من ممتلكاته للمؤسسات الخيرية المسيحية، وخاصة للأشخاص المحتاجين.
- كان أيضا مصورا مشهورا، وكان يرسم باستخدام الألوان المائية، وكان يحب تسلق جبال الألب.
وهكذا قد شرحنا في هذا المقال المبسط اسم القاعدة المستخدمة لتحديد اتجاه القوة المغناطيسية في مجال الفيزياء.
واكتسبنا فهما لمفهوم المغناطيس وأهم استخداماته وكيفية استخدامه أيضا.
ونتمنى أن نكون قد أجبنا على جميع أسئلتكم ونشكركم على استماعكم الجيد، وأتمنى لكم الرعاية من قبل الله
