العوامل المؤثرة في شدة المجال المغناطيسي

عادةً ما يكون المغناطيس الكهربائي عبارة عن ملف من الأسلاك المعزولة الملفوفة حول قلب حديدي، الذي يصبح ممغنطاً عند مرور تيار كهربائي خلاله، ويفقد مغناطيسيته عندما يتوقف التيار، وبشكل عام هناك عوامل عدة تؤثر على قوة المجال المغناطيسي ومنها:[١]

  • عدد لفات الملف.
  • شدة التيار الكهربائي.
  • مادة قلب المغناطيس.
  • درجة الحرارة.


عدد لفات الملف المغناطيسي

من الممكن زيادة قوة المجال المغناطيسي عن طريق زيادة عدد لفات الملف الحديدي، حيث تعبّر عدد لفات الملف عند ضربها بقيمة التيار الكهربائي بالأمبير عن ما يسمى بـ "الأمبير- لفة" (بالإنجليزية: ampere-turns)، وهو عامل يحدّد قوة المغناطيس.[٢]


شدة التيار الكهربائي المار في الملف المغناطيسي

تزداد قوة المغناطيس الكهربائي عادة مع زيادة التيار الكهربائي، حتى يصل إلى نقطة معينة يتشبّع بها المغناطيس، ويصل إلى أقصى قوة ممكنة له.[٣]


مادة قلب المغناطيس

يؤدي وضع قلب حديدي في الملف اللولبي إلى زيادة مقدار المجال المغناطيسي الناتج عنه، أما عن الفولاذ، فهو يُنتج مجالاً مغناطيسياً أضعف من القلب الحديدي، كما يؤدي سحب القلب، ومن داخل الأسلاك بشكل جزئي إلى إضعاف قيمة المجال المغناطيسي.[٤]


درجة الحرارة

تؤثر درجة الحرارة على المغناطيسية إما عن طريق تقوية أو إضعاف قوته، إذ تنخفض المغناطيسية عند درجات الحرارة المرتفعة، وتزداد عند درجات الحرارة المنخفضة، وذلك بسبب أن درجات الحرارة المرتفعة تزيد من الحركة الذرية العشوائية داخل المواد؛ مما يؤدي إلى اختلال المجالات المغناطيسية،[٥] ويجدر بالذكر هنا أن أقوى المغناطيسات هي تلك المصنوعة من موصلات فائقة مبرّدة بالنيتروجين المسال أو الهيليوم.[٢]


نظرة عامة حول المجال المغناطيسي

يُستخدم المغناطيس في الكثير من المجالات، وله العديد من الأشكال والأحجام، وبشكل عام تمتاز جميع المغانط بأنها تولّد قوة مغناطيسية، ويحيط بها مجال مغناطيسي، أما عن المجال المغناطيسي، فهو يُعرف بأنه القوة التي تؤثر على جسيم مشحون، وهي قوة تأثير عن بعد، ويرمز للمجال المغناطيسي عادة بالرمز (B)، ويتم عادة إنتاج المجالات المغناطيسية عن طريق حركة الجسيمات المشحونة المعروفة باسم التيار الكهربائي عادة، كما ينتج المجال المغناطيسي الأرضي نتيجة حركة الجسيمات المشحونة في اللب، ويعبّر عن القوة المغناطيسية (بالإنجليزية: Magnetic Force) عادة بالعلاقة الآتية:[٦][٧]


  • القوة المغناطيسية = الشحنة × السرعة × المجال المغناطيسي.
  • F = q × v ×B؛ حيث:


  • F : القوة المغناطيسية وتقاس بوحدة نيوتن (N).
  • q : مقدار الشحنة ويقاس بوحدة الكولوم (C).
  • v : سرعة الشحنة وتقاس بمتر لكل ثانية (m/s).
  • B : المجال المغناطيسي ويقاس بوحدة تسلا (T).


ويمكن كتابة المعادلة الرياضية السابقة أيضاً على شكل:


  • F = q.v.B.sinθ؛ حيث:
  • θ : الزاوية المحصورة بين اتجاه سرعة الشحنة واتجاه المجال المغناطيسي، وتكون القوة أكبر ما يمكن عندما تكون سرعة الشحنة عمودية على اتجاه المجال المغناطيسي متعامدين، ومساوية للصفر عندما يكون اتجاه السرعة موازياً لاتجاه المجال المغناطيسي.

المراجع

  1. ↑ john Papiewski (24/4/2017), "Factors That Affect the Strength of an Electromagnet", sciencing, Retrieved 28/7/2021. Edited.
  2. ^ أ ب John Papiewski (24/4/2017), "Factors That Affect the Strength of an Electromagnet", sciencing, Retrieved 28/7/2021. Edited.
  3. ↑ Veerendra (28/11/2020), "What factors affect the strength of an electromagnet?", APlustopper, Retrieved 3/8/2021. Edited.
  4. ↑ Jason Thompson (16/4/2018), "Four Factors Affecting Electromagnets", sciencing, Retrieved 3/8/2021. Edited.
  5. ↑ Kerry Taylor-Smith, B.Sc. (Hons) (25/11/2019), "The Effects of Superheating on Magnets", azonano, Retrieved 3/8/2021. Edited.
  6. ↑ GAYLE TOWELL (28/12/2020), "Magnetic Force: Definition, Equation & Units (w/ Examples)", sciencing, Retrieved 3/8/2021. Edited.
  7. ↑ Lipi Gupta (28-12-2020), "What Causes Different Strengths in Magnets?", sciencing.com, Retrieved 4-8-2021. Edited.