شكل خاص من أشكال وجود المادة - ساهم المجال المغناطيسي للأرض في نشأة الحياة والحفاظ عليها. أدى شظايا هذا المجال ، وقطع من خام الحديد ، وجذب الحديد كهرباء لخدمة الإنسانية. بدون كهرباء ، سيكون البقاء على قيد الحياة أمرًا لا يمكن تصوره.
محتوى
ما هي خطوط الحث المغناطيسي
يتم تحديد المجال المغناطيسي من خلال القوة عند كل نقطة في فضاءه. تسمى المنحنيات التي توحد نقاط المجال ذات الشدة المتساوية في الحجم بخطوط الحث المغناطيسي. شدة المجال المغناطيسي عند نقطة معينة هي خاصية قدرة ، ويستخدم متجه المجال المغناطيسي B لتقييمها ، ويحدث اتجاهها عند نقطة معينة على خط الحث المغناطيسي بشكل عرضي لها.
إذا تأثرت نقطة في الفضاء بعدة مجالات مغناطيسية ، فسيتم تحديد الشدة عن طريق جمع نواقل الحث المغناطيسي لكل مجال مغناطيسي مؤثر. في هذه الحالة ، يتم تلخيص الشدة عند نقطة معينة بالقيمة المطلقة ، ويتم تعريف متجه الحث المغناطيسي على أنه مجموع متجهات جميع المجالات المغناطيسية.
على الرغم من أن خطوط الحث المغناطيسي غير مرئية ، إلا أن لها خصائص معينة:
- من المقبول عمومًا خروج خطوط المجال المغناطيسي عند القطب (N) والعودة من (S).
- اتجاه متجه الحث المغناطيسي مماسي للخط.
- على الرغم من الشكل المعقد ، فإن المنحنيات لا تتقاطع وتغلق بالضرورة.
- المجال المغناطيسي داخل المغناطيس منتظم وكثافة الخط هي الحد الأقصى.
- يمر خط واحد فقط من الحث المغناطيسي عبر نقطة المجال.
اتجاه خطوط الحث المغناطيسي داخل مغناطيس دائم
تاريخيا ، في العديد من الأماكن على وجه الأرض ، لوحظ منذ فترة طويلة الجودة الطبيعية لبعض الأحجار لجذب منتجات الحديد. بمرور الوقت ، في الصين القديمة ، تحولت الأسهم المنحوتة بطريقة معينة من قطع الحديد الخام (خام الحديد المغناطيسي) إلى بوصلات ، توضح الاتجاه إلى القطبين الشمالي والجنوبي للأرض وتسمح لك بالتنقل في التضاريس.
لقد حددت الدراسات التي أجريت على هذه الظاهرة الطبيعية أن الخاصية المغناطيسية الأقوى تدوم لفترة أطول في سبائك الحديد. المغناطيسات الطبيعية الأضعف هي الخامات التي تحتوي على النيكل أو الكوبالت. في عملية دراسة الكهرباء ، تعلم العلماء كيفية الحصول على المنتجات الممغنطة صناعياً من السبائك المحتوية على الحديد أو النيكل أو الكوبالت.للقيام بذلك ، تم إدخالهم في مجال مغناطيسي تم إنشاؤه بواسطة تيار كهربائي مباشر ، وإذا لزم الأمر ، تم إزالة المغناطيسية عن طريق التيار المتردد.
المنتجات الممغنطة في ظروف طبيعية أو التي تم الحصول عليها بشكل مصطنع لها قطبان مختلفان - الأماكن التي تتركز فيها المغناطيسية بشكل أكبر. تتفاعل المغناطيسات مع بعضها البعض عن طريق مجال مغناطيسي بحيث تتنافر الأقطاب المتشابهة وتتجاذب على عكس الأقطاب. هذا يولد عزم دوران لتوجيهها في الفضاء من الحقول الأقوى ، مثل مجال الأرض.
يعطي التمثيل المرئي لتفاعل العناصر الممغنطة بشكل ضعيف والمغناطيس القوي تجربة كلاسيكية مع برادة فولاذية منتشرة على الورق المقوى ومغناطيس مسطح تحتها. خاصة إذا كانت نشارة الخشب مستطيلة ، فمن الواضح كيف تصطف على طول خطوط المجال المغناطيسي. من خلال تغيير موضع المغناطيس أسفل الورق المقوى ، لوحظ تغيير في تكوين صورتهم. يعزز استخدام البوصلات في هذه التجربة تأثير فهم بنية المجال المغناطيسي.
إحدى صفات خطوط القوة المغناطيسية ، التي اكتشفها م. فاراداي ، تشير إلى أنها مغلقة ومستمرة. تدخل الخطوط الخارجة من القطب الشمالي لمغناطيس دائم القطب الجنوبي. ومع ذلك ، داخل المغناطيس لا يفتحون ويدخلون من القطب الجنوبي إلى الشمال. عدد الخطوط داخل المنتج هو الحد الأقصى ، والمجال المغناطيسي موحد ، وقد يضعف الحث عند إزالة المغناطيسية.
تحديد اتجاه متجه الحث المغناطيسي باستخدام قاعدة gimlet
في أوائل القرن التاسع عشر ، اكتشف العلماء أن حقلاً مغناطيسيًا يتكون حول موصل يتدفق التيار خلاله. تتصرف خطوط القوة الناتجة وفقًا لنفس القواعد المتبعة مع المغناطيس الطبيعي.علاوة على ذلك ، كان تفاعل المجال الكهربائي للموصل مع التيار والمجال المغناطيسي بمثابة أساس للديناميات الكهرومغناطيسية.
يتيح لنا فهم الاتجاه في مساحة القوى في تفاعل الحقول حساب المتجهات المحورية:
- الحث المغناطيسي؛
- حجم واتجاه الحث الحالي ؛
- سرعة الزاوي.
تمت صياغة هذا الفهم في قاعدة المثلث.
بدمج الحركة الانتقالية للمقبض الأيمن مع اتجاه التيار في الموصل ، نحصل على اتجاه خطوط المجال المغناطيسي ، والذي يُشار إليه من خلال دوران المقبض.
ليس قانونًا فيزيائيًا ، يتم استخدام قاعدة المخرج في الهندسة الكهربائية ليس فقط لتحديد اتجاه خطوط المجال المغناطيسي اعتمادًا على المتجه الحالي في الموصل ، ولكن أيضًا بالعكس ، لتحديد اتجاه التيار في أسلاك الملف اللولبي بسبب دوران خطوط الحث المغناطيسي.
سمح فهم هذه العلاقة لأمبير بإثبات قانون الحقول الدوارة ، مما أدى إلى إنشاء محركات كهربائية بمبادئ مختلفة. جميع المعدات القابلة للسحب التي تستخدم المحاثات تتبع قاعدة التمثال.
حكم اليد اليمنى
إن تحديد اتجاه تيار يتحرك في مجال مغناطيسي لموصل (جانب واحد من حلقة مغلقة من الموصلات) يوضح بوضوح قاعدة اليد اليمنى.
تقول أن راحة اليد اليمنى ، تحولت إلى القطب N (تدخل خطوط الحقل في راحة اليد) ، والإبهام المنحرف 90 درجة يوضح اتجاه حركة الموصل ، ثم في دائرة مغلقة (ملف) ، يحث المجال المغناطيسي على تيار كهربائي ، متجه الحركة الذي تشير إليه أربعة أصابع.
توضح هذه القاعدة كيف ظهرت مولدات التيار المستمر في الأصل. قامت قوة معينة من الطبيعة (ماء ، رياح) بتدوير دائرة مغلقة من الموصلات في مجال مغناطيسي ، لتوليد الكهرباء. ثم قامت المحركات ، بعد أن تلقت تيارًا كهربائيًا في مجال مغناطيسي ثابت ، بتحويله إلى حركة ميكانيكية.
قاعدة اليد اليمنى صحيحة أيضًا للمحثات. تؤدي حركة النواة المغناطيسية بداخلها إلى ظهور التيارات الحثية.
إذا كانت أصابع اليد اليمنى الأربعة تتماشى مع اتجاه التيار في لفات الملف ، فإن الإبهام الذي ينحرف بمقدار 90 درجة سيشير إلى القطب الشمالي.
توضح قواعد المثقاب واليد اليمنى تفاعل المجالات الكهربائية والمغناطيسية بنجاح. إنها تجعل من الممكن فهم تشغيل الأجهزة المختلفة في الهندسة الكهربائية للجميع تقريبًا ، وليس فقط العلماء.
مقالات مماثلة:
