نعلم جميعا ما هي المغناطيس الدائم. المغناطيس هي أجسام معدنية تنجذب إلى مغناطيسات أخرى وبعض المعادن. ما يقع حول المغناطيس ويتفاعل مع الأجسام المحيطة (يجذب أو يصد بعضها) يسمى الحقل المغناطيسي.
مصدر أي مجال مغناطيسي يتحرك الجزيئات المشحونة. وتسمى الحركة الاتجاهية للجسيمات المشحونة التيار الكهربائي. وهذا يعني أن أي مجال مغناطيسي ينتج فقط عن التيار الكهربائي.
يعتبر اتجاه حركة الجسيمات المشحونة إيجابيا بمثابة اتجاه التيار الكهربائي. إذا تحركت الشحنات السالبة ، فإن اتجاه التيار يعتبر عكس حركة هذه الشحنات. تخيل أن المياه تتدفق عبر أنبوب حلقي. لكننا نفترض أن هناك "تيار" معين في هذه الحالة يتحرك في الاتجاه المعاكس. يشار إلى التيار الكهربائي بالحرف الأول.
في المعادن ، يتم توليد التيار بواسطة حركة الإلكترونات - الجزيئات سالبة الشحنة. في الشكل أدناه ، تتحرك الإلكترونات على طول الموصل من اليمين إلى اليسار. لكن يعتقد أن التيار الكهربائي موجه من اليسار إلى اليمين.
حدث هذا لأنه عندما بدأوا في دراسة الظواهر الكهربائية ، لم يكن معروفًا ما هي الناقلات التي تحمل التيار في أغلب الأحيان.
إذا نظرنا إلى هذا الموصل على الجانب الأيسر ، بحيث يذهب التيار "منا" ، فسيتم توجيه المجال المغناطيسي لهذا التيار من حوله في اتجاه عقارب الساعة.
إذا تم وضع بوصلة بجانب هذا الموصل ، فسيتم تدوير سهمها عموديًا على الموصل ، بالتوازي مع "خطوط المجال المغناطيسي" - موازية لسهم الحلقة السوداء في الشكل.
إذا أخذنا كرة ذات شحنة موجبة (بها عجز في الإلكترونات) ورميها للأمام ، فسيظهر بالضبط المجال المغناطيسي الدائري نفسه حول هذه الكرة ، وتدور في اتجاه عقارب الساعة حولها.
بعد كل شيء ، هنا ، أيضًا ، هناك حركة موجهة للتهمة. الحركة الاتجاهية للشحنات هي تيار كهربائي. إذا كان هناك تيار ، يجب أن يكون هناك مجال مغناطيسي من حوله.
تقوم الشحنة المتحركة (أو الشحنات العديدة - في حالة وجود تيار كهربائي في الموصل) بإنشاء "نفق" من حولها من مجال مغناطيسي. جدران هذا "النفق" هي "أكثر كثافة" بالقرب من الشحنة المتحركة. كلما ابتعدنا عن الشحن المتحرك ، كلما كان توتر (القوة) للحقل المغناطيسي الناتج عنه أضعف. الأضعف إبرة البوصلة يتفاعل مع هذا المجال.
نمط توزيع شدة المجال المغناطيسي حول مصدره هو نفس نمط توزيع الحقل الكهربائي حول جسم مشحون - فهو يتناسب عكسياً مع مربع المسافة إلى مصدر الحقل.
إذا تحركت كرة مشحونة موجبة في دائرة ، فإن حلقات المجال المغناطيسي التي تتشكل حولها أثناء تحركاتها تتلخص ، ونحصل على مجال مغناطيسي موجه عموديًا على المستوى الذي تتحرك فيه الشحنة:
تبين أن "النفق" المغنطيسي المحيط بالشحن مطوي في حلقة ويشبه الحور (دونات) في الشكل.
يتم الحصول على التأثير نفسه إذا تم توصيل الموصل الحالي إلى حلقة. يسمى الموصل الحالي الذي تم لفه في لفائف متعددة الأدوار المغناطيس الكهربائي. حول الملف هي المجالات المغناطيسية للجزيئات المشحونة التي تتحرك فيه - الإلكترونات.
وإذا قمت بتدوير الكرة المشحونة حول محورها ، فسيكون لها مجال مغناطيسي ، مثل الأرض ، موجه على طول محور الدوران. في هذه الحالة ، يكون التيار الذي يسبب ظهور المجال المغناطيسي هو الحركة الدائرية للشحنة حول محور التيار الكهربائي الدائري.
هنا ، في الواقع ، يحدث نفس الشيء عندما تتحرك الكرة في مدار حلقي. يتم تقليل نصف قطر هذا المدار فقط إلى نصف قطر الكرة نفسها.
كل ما سبق صحيح بالنسبة للكرة المشحونة سالبًا ، ولكن سيتم توجيه مجالها المغناطيسي في الاتجاه المعاكس.
تم اكتشاف هذا التأثير في تجارب رولاند وايشنفالد. سجل هؤلاء السادة الحقول المغناطيسية بالقرب من الأقراص المشحونة الدوارة: بجانب هذه الأقراص بدأت إبرة البوصلة في الانحراف. يوضح الشكل التالي اتجاهات الحقول المغناطيسية ، اعتمادًا على علامة شحنة الأقراص واتجاه دورانها:
عند تدوير قرص غير مشحون ، لم يتم اكتشاف الحقول المغناطيسية. لم تكن هناك حقول مغناطيسية بالقرب من الأقراص الثابتة المشحونة.
نموذج للمجال المغناطيسي لشحنة متحركة
لتتذكر اتجاه المجال المغناطيسي لشحنة موجبة متحركة ، سوف نقدم أنفسنا في مكانها. ارفع اليد اليمنى لأعلى ، ثم قم بتوجيهها إلى اليمين ، ثم قم بخفضها لأسفل ، ثم أشر إلى اليسار وأعد اليد إلى موضعها الأصلي - لأعلى. ثم كرر هذه الحركة. يدنا تصف الدوائر في اتجاه عقارب الساعة. الآن ابدأ التحرك للأمام مع الاستمرار في التدوير بيدك. حركة جسمنا هي تناظرية لحركة شحنة موجبة ، وتناوب اليد في اتجاه عقارب الساعة هو تناظرية للحقل المغناطيسي لشحنة.
الآن تخيل أن هناك شبكة مرنة رقيقة وقوية من حولنا ، على غرار سلاسل الفضاء التي رسمناها ، مما يخلق نموذجًا للحقل الكهربائي.
عندما نتحرك خلال هذا "الويب" ثلاثي الأبعاد ، بسبب دوران اليد ، فإنه يتشوه ، يتحرك في اتجاه عقارب الساعة ، ويشكل نوعًا من اللولب ، كما لو كان يلف نفسه إلى ملف حول شحنة.
وراء "خلفنا" ، تستعيد "الويب" هيكلها الصحيح. يمكن تخيل شيء مثل هذا كحقل مغناطيسي لشحنة موجبة تتحرك مباشرة.
حاول الآن ألا تتحرك للأمام مباشرة ، ولكن في دائرة ، على سبيل المثال ، التفت إلى اليسار أثناء المشي ، أثناء تدوير يدك في اتجاه عقارب الساعة. تخيل أنك تتحرك من خلال شيء يشبه الهلام. نظرًا لتدوير يدك ، داخل الدائرة التي تتحرك فيها ، فإن الجيلي سوف يتحرك للأعلى ، ويشكل سنامًا أعلى مركز الدائرة. وتحت وسط الدائرة ، يتم تشكيل تجويف بسبب حقيقة أن جزءًا من الهلام قد تحول. لذلك يمكنك أن تتخيل تكوين القطبين الشمالي (الحدودي أعلاه) والجنوبي (المجوف أدناه) أثناء حركة شحنة على طول حلقة أو دورانها.
إذا كنت تمشي إلى اليمين عند المشي ، فستكون "سنام" (القطب الشمالي) من الأسفل.
وبالمثل ، يمكننا تشكيل فكرة عن المجال المغناطيسي لشحنة سالبة متحركة. تدوير فقط بيدك في الاتجاه المعاكس - عكس اتجاه عقارب الساعة. وفقا لذلك ، سيتم توجيه المجال المغناطيسي في الاتجاه المعاكس. في كل مرة فقط ، راقب الجانب الذي تدفعه يدك "هلام".
يوضح هذا النموذج بوضوح سبب جذب القطب الشمالي لمغناطيس واحد إلى القطب الجنوبي لمغناطيس آخر: يتم رسم "سنام" أحد المغناطيس في "تجويف" المغناطيس الثاني.
ويوضح هذا النموذج أيضًا سبب عدم وجود أقطاب منفصلة من الشمال والجنوب للمغناطيس ، وبغض النظر عن كيفية قصها - يعد المجال المغنطيسي "تشوهًا دواميًا" (مغلق) حول مسار الشحنة المتحركة.
غزل
تم العثور على الإلكترون لديه مجال مغناطيسي ، مثل ينبغي أن يكون إذا كانت الكرة تدور حول محورها. كان يسمى هذا المجال المغناطيسي تدور (من الإنجليزية إلى تدور - إلى تدور).
بالإضافة إلى ذلك ، الإلكترون لديه أيضا لحظة مغناطيسية مدارية. بعد كل شيء ، لا "يدور" الإلكترون فحسب ، بل يتحرك في مدار حول نواة الذرة. وحركة الجسم المشحون تولد المجال المغناطيسي. نظرًا لأن الإلكترون مشحون سالبًا ، فإن المجال المغناطيسي الناجم عن حركته في المدار سيبدو كما يلي:
إذا تزامن اتجاه المجال المغناطيسي الناجم عن حركة الإلكترون في مداره مع اتجاه المجال المغنطيسي للإلكترون نفسه (تدور) ، تتم إضافة هذه الحقول وتضخيمها. إذا تم توجيه هذه الحقول المغناطيسية في اتجاهات مختلفة ، يتم طرحها وإضعاف بعضها البعض.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إضافة الحقول المغناطيسية للإلكترونات الأخرى من الذرة أو طرحها من بعضها البعض. هذا ما يفسر وجود أو عدم وجود المغناطيسية (رد فعل لحقل مغناطيسي خارجي أو وجود مجال مغناطيسي خاص به) لبعض المواد.
هذا المقال مقتطف من كتاب عن أساسيات الكيمياء. الكتاب نفسه هنا:
sites.google.com/site/kontrudar13/himiaمحدث: المقصود في المقام الأول المواد لطلاب المدارس المتوسطة. ربما هبر ليس مكانًا لمثل هذه الأشياء ، لكن أين هو المكان؟ ليس هو.