الحقل أو المجال المغناطيسي هو صورة نستخدمها كأداة لوصف كيف يتم توزيع القوة المغناطيسية في الفضاء حول وداخل شيء مغناطيسي ، ومعظمنا لديه بعض الإلمام بالقوة المغناطيسية في حياتنا اليومية ، وكيف أن للمغناطيس أقطاب ، حيث يمتلك المغناطيس زوجاً من الأقطاب ، الشمالية والجنوبية ، حيث تنجذب الأقطاب المختلفة ، وتتنافر تلك المتشابهة ، ولعلّ أقرب مثالٍ للمجال المغناطيسي ما يحدث للإبرة المغناطيسية الخاصّة بالبوصلة من تأثيرات بفعل المجال المغناطيسي الأرضي . ويعد المجال المغناطيسي أساساً لعمل المحرك الكهربائي ، إذ أنّ المجال المغناطيسي يسبب حركة الإلكترونات باتجاهٍ معيّن مشكلاً التيار الكهربائي .
أين يوجد المغناطيس
المادة الرئيسية التي نستخدمها في المغناطيس اليوم هي الحديد ، ويحتوي الفولاذ على نسبة كبيرة من الحديد ، لذلك يمكن استخدام الفولاذ .أيضًا.
يمكن أيضا إنشاء المغناطيس الكهربائي والمغناطيسية باستخدام الكهرباء ، من خلال لف سلك حول شريط حديدي وتشغيل التيار عبر السلك ، يمكن إنشاء مغناطيس قوي جدًا باستخدام ذلك ، وهذا ما يسمى بالكهرومغناطيسية ، ويمكن استخدام المجال المغناطيسي الذي تم إنشاؤه بواسطة المغانط الكهربائية في مجموعة متنوعة من التطبيقات .
وقد ثبت أن الأجسام السماوية الأخرى لها حقول مغناطيسية خاصة بها ، كالمشتري وزحل وأورانوس ونبتون ، إن الحقل المغناطيسي للمشتري يعد أقوى بــ 14 مرة من حقل الأرض ، مما يجعله أقوى حقل مغناطيسي لأي جسم كوكبي .
تمثيل خطوط المجال المغناطيسي
الحقل المغناطيسي يوصف رياضيا كمجال متجه ، حيث يمكن رسم هذا الحقل المتجه كمجموعة من المتجهات المرسومة على شبكة ، ويشير كل متجه للاتجاه الذي تشير إليه البوصلة ، ويكون له طول يعتمد على قوة القوة المغناطيسية .
خواص خطوط المجال المغناطيسي
خطوط المجال المغناطيسي لا تتقاطع أبدا .
خطوط الحقل المغناطيسي تتجمع بشكل طبيعي في المناطق التي يكون فيها المجال المغناطيسي هو الأقوى ، هذا يعني أن كثافة خطوط الحقل تشير إلى قوة الحقل .
لا تبدأ خطوط المجال المغناطيسي أو تتوقف في أي مكان ، فهي دائمًا تصنع حلقات مغلقة وتستمر داخل المادة المغناطيسية (رغم أنها أحيانًا لا يتم رسمها بهذه الطريقة ).
نحن بحاجة إلى طريقة للإشارة إلى اتجاه الحقل . يتم ذلك عادة عن طريق رسم رؤوس الأسهم على طول الخطوط ، في بعض الأحيان لا يتم رسم رؤوس الأسهم ويجب الإشارة إلى الاتجاه بطريقة أخرى ، ولأسباب تاريخية يتم تسمية القطبين “شمال” و “جنوب” ، من المفترض أن تتحرك الخطوط من الشمال إلى الجنوب ، وعادة ما يتم وضع العلامات “N” و “S” على نهايات مصدر المجال المغناطيسي .
يمكن تصور خطوط المجال بسهولة تامة في العالم الحقيقي باستخدام برادة الحديد على سطح بالقرب من شيء مغناطيسي .
استخدامات المجال المغناطيسي
البوصلة
تستخدم البوصلة مغناطيسا لتوجيه الإبرة نحو القطب الشمالي ، لهذا السبب يقال إن المغناطيس له قطب شمالي وجنوبي ، ويسمى الجانب الذي ينجذب ويوجه إلى الشمال القطب الشمالي ، في حين أن الطرف الآخر هو القطب الجنوبي ، يمكن للأطفال التعرف بسهولة على مغناطيسات البوصلة عن طريق ( إبرة ، وفلين ، ووعاء من الماء) ، قم بمغنطة الإبرة عن طريق فركها بمغناطيس قوي ، ثم ضع الإبرة فوق فلين يطفو في الماء ، سوف تشير إلى الشمال .
القطار المغناطيسي المعلق
تستخدم القطارات المعلقة مغناطيسا تحت السيارات لتطفو فوق المسارات المغنطيسية لأن المواد المغناطيسية ينفر بعضهما من بعض ، وتستخدم هذه الأنواع من القطارات مغناطيسًا فائق التوصيل ويمكنها السفر لمسافة تصل إلى 300 ميل في الساعة ، وتستخدم القطارات المعلقة في دول مثل اليابان ، وتعمل حكومة الولايات المتحدة على جلب هذه التكنولوجيا إليها .
آلات البيع
يتم فصل العملات المعدنية وتصنيفها داخل آلات البيع الممغنطة ، فهذه المغناطيسات تعمل على فرز العملات المعدنية لمعرفة هل العملات عملة حقيقية أم لا .
التثبيت
أحد الاستخدامات الأكثر شيوعًا للمغناطيس هو لصق وتثبيت بالأشياء معًا ، يمكن تعليق قوائم التسوق الورقية وتقرير ما على أبواب الثلاجة باستخدام مغناطيس الثلاجة ، حيث تلتصق المغانط بالورق على الباب بسبب الجاذبية للمعدن الموجود في الباب ، أيضا تبقى أبواب الثلاجة مغلقة بسبب المغناطيس في إطارات الأبواب .
المحركات الكهربائية
المغناطيس مسئول عن عمل المحركات الكهربائية والمولدات الكهربائية ، لذا فتحريك سلك معدني بالقرب من المغناطيس سينتج الكهرباء ، وتستخدم المولدات الكهربائية البخار ، أو المياه المتدفقة ، أو أي مصدر آخر للطاقة لتدوير الأسلاك من خلال مجال مغناطيسي وإنشاء الكهرباء .