المغناطيسية: المجال المغناطيسي والقوة المغناطيسية – العلوم الفيزيائية — السنة الثانية ثانوي (شعبة علوم تجريبية) — المنهاج الجزائري

المغناطيسية: المجال المغناطيسي والقوة المغناطيسية

المغناطيسية هي ظاهرة طبيعية تتعلق بقوى التجاذب والتنافر بين المواد المغناطيسية. لها تطبيقات واسعة في المحركات الكهربائية والمولدات وأجهزة التخزين المغناطيسي وأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي.

المفاهيم الأساسية

• المغناطيس: جسم يولد مجالاً مغناطيسياً ويجذب المواد المغناطيسية مثل الحديد والنيكل والكوبالت.
• القطبان المغناطيسيان: لكل مغناطيس قطب شمالي وقطب جنوبي. الأقطاب المتقابلة تتجاذب والمتشابهة تتنافر.
• المجال المغناطيسي (B): منطقة حول المغناطيس تؤثر فيها القوى المغناطيسية. يقاس بالتيسلا (T).

خطوط المجال المغناطيسي

خطوط المجال المغناطيسي هي خطوط وهمية تستخدم لتمثيل اتجاه المجال المغناطيسي. خصائصها:
– تخرج من القطب الشمالي وتدخل إلى القطب الجنوبي.
– لا تتقاطع أبداً.
– كلما كانت الخطوط متقاربة، كان المجال أقوى.
– تنتقل من القطب الجنوبي إلى الشمالي داخل المغناطيس.

المجال المغناطيسي للتيار الكهربائي

أثبت العالم أورستد أن التيار الكهربائي يولد مجالاً مغناطيسياً حوله:
– قاعدة اليد اليمنى لتحديد اتجاه المجال حول سلك مستقيم.
– المغناطيس الكهربائي: لف سلك معزول حول قلب حديدي، يتحول إلى مغناطيس عند مرور التيار.
– شدة المجال تتناسب طرداً مع شدة التيار وعدد اللفات وعكساً مع المسافة.

القوة المغناطيسية على سلك يمر به تيار

عند وضع سلك يمر به تيار كهربائي في مجال مغناطيسي، تؤثر عليه قوة عمودية على كل من اتجاه التيار والمجال:
F = BIL sin θ
حيث F القوة (نيوتن)، B المجال المغناطيسي (تيسلا)، I التيار (أمبير)، L طول السلك (م)، θ الزاوية بين المجال والتيار.

مثال تطبيقي: المحرك الكهربائي

يعمل المحرك الكهربائي على تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية. يمر تيار كهربائي في ملف موضوع في مجال مغناطيسي، فتؤثر القوة المغناطيسية على جانبي الملف محدثة عزماً يدور الملف. تستخدم هذه التقنية في المراوح والغسالات والخلاطات والسيارات الكهربائية.

تمارين

1. اشرح قاعدة اليد اليمنى لتحديد اتجاه المجال المغناطيسي حول سلك يمر به تيار.
2. سلك طوله 0.5 م يمر به تيار 3A في مجال مغناطيسي 0.2T عمودي عليه. احسب القوة المغناطيسية.
3. قارن بين المغناطيس الطبيعي والمغناطيس الكهربائي.
4. اذكر ثلاثة تطبيقات للمغناطيسية في الحياة اليومية.

للمزيد من الدروس العلمية، راجع درس البيئة الصحراوية: تكيفات الكائنات الحية، كما يمكنك الاطلاع على التوازن البيئي والعوامل المؤثرة فيه.