الفيزياء — المجال المغناطيسي: مصادره وخصائصه وتمثيله — الثانية ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري

المجال المغناطيسي: مصادره وخصائصه وتمثيله

المجال المغناطيسي (Champ magnétique) هو حقل متجه ينتج عن حركة الشحنات الكهربائية (التيار الكهربائي). اكتشف أورستد (Oersted, 1820) أن التيار الكهربائي يولّد مجالاً مغناطيسياً. للمجال المغناطيسي تطبيقات واسعة في المحركات والمولدات والأجهزة الكهربائية.

مصادر المجال المغناطيسي

• المغناطيس الدائم (Aimant permanent): للمغناطيس قطب شمالي وقطب جنوبي. خطوط المجال تخرج من القطب الشمالي وتدخل إلى القطب الجنوبي.
• التيار الكهربائي: سلك مستقيم يمر فيه تيار يولد مجالاً مغناطيسياً دائرياً حوله.
• الوشيعة (Solénoïde/Bobine): ملف لولبي ينتج مجالاً منتظماً داخله (مثل قضيب مغناطيسي).
• الأرض: للأرض مجال مغناطيسي طبيعي يستخدم في البوصلة.

قاعدة اليد اليمنى

لتحديد اتجاه المجال المغناطيسي الناتج عن تيار في سلك مستقيم: يشير الإبهام إلى اتجاه التيار، والأصابع تشير إلى اتجاه خطوط المجال المغناطيسي.

تمثيل المجال المغناطيسي

يمثل المجال المغناطيسي بخطوط (Lines de champ) مماسية للمتجه B. كثافة الخطوط تعبر عن شدة المجال. المجال منتظم عندما تكون الخطوط متوازية ومتساوية البعد (داخل وشيعة مثلاً).

قانون لابلاس (La force de Laplace)

سلك طوله ℓ يمر فيه تيار I في مجال مغناطيسي B يخضع لقوة: F = I·ℓ·B·sin(α) حيث α الزاوية بين اتجاه السلك والمجال. اتجاه F بقاعدة اليد اليمنى.

تمارين

1. حدد اتجاه المجال المغناطيسي الناتج عن سلك مستقيم يمر فيه تيار من الأعلى للأسفل.
2. سلك طوله 10 cm يمر فيه تيار 5 A في مجال 0.2 T عمودي عليه. أحسب قوة لابلاس.
3. كيف يمكن زيادة شدة المجال المغناطيسي داخل وشيعة؟

خلاصة

المجال المغناطيسي B ينتج عن المغناطيسات الدائمة أو التيار الكهربائي. اتجاهه يحدد بقاعدة اليد اليمنى. خطوط المجال خارجة من N داخل إلى S. قوة لابلاس: F = I·ℓ·B·sin(α). المجال المغناطيسي أساس عمل المحركات والمولدات.