نظرة عامة حول مفهوم الكهرومغناطيسية

تعرف الكهرومغناطيسية (بالإنجليزية: Electromagnetism) بأنها فرع من فروع الفيزياء، وهي فيزياء المجال المغناطيسي التي تتعامل مع القوة الكهرومغناطيسية التي تحدث بين الجسيمات المشحونة كهربائيًا، والتي تؤثر بدورها على وجود تلك الجسيمات وحركتها، وتشير القوة الكهرومغناطيسية إلى أحد أنواع التفاعل الفيزيائي والذي يحدث بين الجسيمات المشحونة كهربائيًا وهي عبارة عن اندماج جميع القوى المغناطيسية والكهربائية.[١][٢]


ولتوضيح مفهوم الكهرومغناطيسية يمكن ربطها بتوضيح مبدأ عمل مكبر الصوت، والذي تم تصميمه لتحويل الموجات الكهربائية إلى صوت مسموع، حيث يتم توصيل ملف معدني بمغناطيس ثابت، وعند مرور التيار عبر الملف فإنه يولد مجالًا مغناطيسيًا، ويتم صد المجال المغناطيسي المتشكل من مرور التيار الكهربائي بواسطة المجال المغناطيسي المؤثر على الملف مما يؤدي إلى تكون الاهتزازات، ومن ثم يتم تضخيم هذه الاهتزازات بواسطة البنية المخروطية للمكبر والتي تُنتج الصوت المكَبر.[٣]


تاريخ اكتشاف الكهرومغناطيسية

تم اكتشاف الكهرومغناطيسية بمحض الصدفة عام 1820م، حيث كان عالم الفيزياء هانز أورستد يقدم عرضًا لبعض طلاب العلوم، وكان يحاول إظهار أن الكهرباء والمغناطيسية غير مرتبطتين عن طريق وضع سلك يتدفق خلاله تيار كهربائي بجوار بوصلة بها إبرة مغناطيسية، وكما توقع لم تتحرك إبرة البوصلة، وظلت تشير فقط إلى القطب الشمالي، وبعد نهاية العرض أمسك أحد الطلاب الفضوليين السلك بالقرب من البوصلة مرة أخرى، ولكن باتجاهٍ آخر، فتأرجحت إبرة البوصلة باتجاه السلك بحيث لم تعد تشير إلى الشمال، ومن ثم قام أورستد بإيقاف التيار في السلك ليرى ما سيحدث لإبرة البوصلة، فعادت الإبرة إلى وضعها الأصلي؛ أي مشيرة إلى الشمال مرة أخرى، وانتهى الأمر باكتشاف أورستد أن التيار الكهربائي يولد مجالًا مغناطيسيًا.[٤]


الوحدات المستخدمة في الكهرومغناطيسية

تعتبر الوحدات الكهرومغناطيسية جزءًا من نظام الوحدات الكهربائية، ويعتمد بشكل أساسي على الخصائص المغناطيسية للتيارات الكهربائية، ويمكن تلخيص الوحدات الكهرومغناطيسية كالآتي:[٥]

  • الأمبير، وهي وحدة قياس شدة التيار الكهربائي.
  • الكولوم، وهي وحدة قياس الشحنة الكهربائية.
  • الفاراد، وهي وحدة قياس السعة الكهربائية.
  • الهنري، وهي وحدة قياس الحث.
  • الأوم، وهي وحدة قياس المقاومة الكهربائية.
  • الفولت، وهي وحدة قياس الجهد الكهربائي.
  • الواط، وهو وحدة قياس القدرة الكهربائية.
  • التسلا، وهي وحدة قياس شدة المجال المغناطيسي، والتدفق المغناطيسي.
  • الويبر، وهي وحدة قياس التدفق المغناطيسي كذلك.


استخدامات الكهرومغناطيسية

تتميز الكهرومغناطيسية باستخداماتها الواسعة في العديد من المجالات، وفيما يأتي بعض هذه الاستخدامات:[٣][٦]

  • تعتبر الكهرومغناطيسية مبدأ عمل لكثير من الأجهزة المنزلية.
  • تعمل القطارات عالية السرعة بمبدأ الكهرومغناطيسية.
  • تستخدم الإشعاعات الكهرومغناطيسية في نظام الاتصالات لنقل البيانات من المرسل إلى المستقبل.
  • يتم استخدام الكهرومغناطيسية في مرحلة واحدة على الأقل من مراحل عمل الأدوات الصغيرة أو معدات الطاقة الكبيرة في القطاع الصناعي.
  • تستخدم في المولدات والمحركات والمحولات.
  • تستخدم في الأجراس الكهربائية.
  • تستخدم في الساعات ومكبرات الصوت.
  • تستخدم في المرحلات والصمامات.
  • تستخدم في أجهزة تخزين البيانات ومسجلات الأشرطة والأقراص الصلبة وما إلى ذلك.
  • تستخدم في الأقفال المغناطيسية.
  • تستخدم في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI).
  • تستخدم في مسرعات الجسيمات.
  • تستخدم في مطياف الكتلة.


الحث الكهرومغناطيسي

يعرف الحث الكهرومغناطيسي بأنه عملية إنتاج قوة دافعة كهربائية عبر موصل كهربائي في مجال مغناطيسي متغير، ويعتمد مبدأ الحث الكهرومغناطيسي على وضع موصل أو تحريكه عبر المجال المغناطيسي، مما يؤدي إلى توليد الجهد أي توليد الكهرباء، ويعتمد مقدار الجهد الكهربائي المتولد على سرعة الموصل الذي يتحرك خلال المجال الكهربائي، فكلما زادت سرعة الموصل زادت الكهرباء أو زاد الجهد المستحث.[٣]


المغناطيس الكهربائي

يعرف المغناطيس الكهربائي (بالإنجليزية: Electromagnets) بأنه مغناطيس مؤقت يتم إنشاؤه عند مرور الكهرباء عبر ملف أو سلك معدني، وعندما تمر الكهرباء بسلك معدني فإن المجال الكهربائي يولد مجال مغناطيسي في مركز الملف، ومن الجدير بالذكر بأنه يكن زيادة قوة المجال المغناطيسي عن طريق إدخال قضيب مصنوع من الحديد في وسط الملف، ونظرًا لأن معدن الحديد له خاصية مميزة للاحتفاظ بالمجال المغناطيسي، فإن إدخال القضيب المصنوع من الحديد في مركز الملف يجعل المغناطيس قويًا، ولكن يجعله مغناطيسًا مؤقتًا أيضًا، وعند إيقاف التيار يصبح قضيب الحديد ذو النواة المغناطيسية القوية قضيبًا حديديًا بسيطًا بدون خاصية مغناطيسية، وتختلف هذه المغانط عن المغانط الدائمة بأن المغناطيس الدائم لا يحتاج إلى كهرباء لتكوين المجال المغناطيسي.[٧]


خصائص الموجات الكهرومغناطيسية

تمتلك الموجات الكهرومغناطيسية العديد من الخصائص، ومنها ما يأتي:[١]

  • تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية عن طريق الموجات الكهربائية والمغناطيسية المتذبذبة بزوايا قائمة مع بعضها البعض.
  • تمتلك الموجات الكهرومغناطيسية خصائص التداخل والانكسار.
  • تبلغ سرعة الموجات الكهرومغناطيسي في الفراغ (108*3) متر/ ثانية.
  • تعتبر الموجات الكهرومغناطيسية موجات مستعرضة.

المراجع

  1. ^ أ ب "Electromagnetism", Toppr, Retrieved 14/8/2021. Edited.
  2. ↑ "Electromagnetism", New World Encyclopedia, Retrieved 14/8/2021. Edited.
  3. ^ أ ب ت "Electromagnetism", byjus, 20/8/2020, Retrieved 14/8/2020.
  4. ↑ "22.2 Discovery of Electromagnetism", ck12, Retrieved 14/8/2021.
  5. ↑ "Electromagnetism ", New World Encyclopedia, Retrieved 14/8/2021.
  6. ↑ "Uses Of Electromagnet", byjus, 27/8/2020, Retrieved 15/8/2021.
  7. ↑ "What Are Electromagnets?", toppr, Retrieved 20/8/2021.