ما هو الحث المغناطيسي

في هذه المقالة ، سنحاول فهم ماهية الحث المغناطيسي ، وكيف يرتبط بالمجال المغناطيسي ، وما علاقة الحث المغناطيسي بالتيار ، وكيف يؤثر على التيار. دعونا نتذكر القواعد الأساسية التي تحدد اتجاه خطوط الاستقراء ، وسنلاحظ أيضًا بعض الصيغ التي ستساعد في حل مشاكل المغناطيسية.

القوة المميزة للمجال المغناطيسي عند نقطة محددة في الفضاء هي الحث المغناطيسي ب. تحدد كمية المتجه هذه القوة التي يعمل بها المجال المغناطيسي على جسيم مشحون يتحرك فيه. إذا كانت شحنة الجسيم q ، وسرعته هي v وتحريض المجال المغناطيسي عند نقطة معينة في الفضاء هو B ، فإن قوة تؤثر على الجسيم عند تلك النقطة من جانب المجال المغناطيسي:

وبالتالي ، فإن B هو متجه يكون حجمه واتجاهه بحيث تكون قوة لورنتز التي تعمل على شحنة متحركة على جانب المجال المغناطيسي مساوية لـ:

هنا ، ألفا هي الزاوية بين متجه السرعة وناقل الحث المغناطيسي. متجه قوة لورنتز F عمودي على متجه السرعة ومتجه الحث المغناطيسي.يتم تحديد اتجاهها في حالة حركة جسيم موجب الشحنة في مجال مغناطيسي منتظم حكم اليد اليسرى:

«إذا تم وضع اليد اليسرى بحيث يدخل متجه الحث المغناطيسي راحة اليد ، وتم توجيه أربعة أصابع ممدودة في اتجاه حركة الجسيم الموجب الشحنة ، فإن الإبهام ، الذي ينحني بزاوية 90 درجة ، سيظهر اتجاه قوة لورنتز. »

نظرًا لأن التيار في الموصل هو حركة الجسيمات المشحونة ، يمكن أيضًا تعريف الحث المغناطيسي على أنه نسبة الحد الأقصى للعزم الميكانيكي الذي يعمل على الإطار مع مجال مغناطيسي موحد إلى ناتج التيار في الإطار حسب مساحة الإطار:

الحث المغناطيسي هو خاصية أساسية للمجال المغناطيسي ، على غرار قوة المجال الكهربائي ... في نظام SI ، يتم قياس الحث المغناطيسي في تسلا (T) ، في نظام CGS في جاوس (G). 1 تسلا = 10000 جاوس. 1 T هو تحريض مثل هذا المجال المغناطيسي المنتظم حيث تعمل أقصى عزم ميكانيكي دوار للقوى يساوي 1 N • m على إطار مساحة 1 م 2 يتدفق خلالها تيار 1 أ.

بالمناسبة ، يكون تحريض المجال المغناطيسي للأرض عند خط عرض 50 درجة في المتوسط ​​0.00005 T ، وعند خط الاستواء - 0.000031 T. يتم دائمًا توجيه ناقل الحث المغناطيسي بشكل عرضي إلى خط المجال المغناطيسي.

يتم اختراق الحلقة الموضوعة في مجال مغناطيسي موحد بواسطة التدفق المغناطيسي Ф ، - تدفق ناقل الحث المغناطيسي. يعتمد حجم التدفق المغناطيسي F على اتجاه ناقل الحث المغناطيسي بالنسبة للكفاف وحجمه ومنطقة الكفاف التي اخترقتها خطوط الحث المغناطيسي.إذا كان المتجه B عموديًا على منطقة الحلقة ، فسيكون التدفق المغناطيسي F الذي يخترق الحلقة بحد أقصى.

يأتي مصطلح الاستقراء نفسه من "الاستقراء" اللاتيني ، والذي يعني "التوجيه" (على سبيل المثال لاقتراح فكرة - أي التسبب في التفكير). المرادفات: التوجيه ، الخلفية ، التعليم. لا يجب الخلط بينه وبين ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي.

السلك الحي حوله حقل مغناطيسي… تم اكتشاف المجال المغناطيسي للتيار الكهربائي في عام 1820 من قبل الفيزيائي الدنماركي هانز كريستيان أورستد. لتحديد اتجاه خطوط القوة لتحريض المجال المغناطيسي B للتيار الكهربائي I المتدفق على طول سلك مستقيم ، استخدم المسمار الأيمن أو قاعدة gimbal:

"يشير اتجاه دوران المقبض المحوري إلى اتجاه خطوط الحث المغناطيسي B ، وتتوافق الحركة التدريجية للمحور مع اتجاه التيار في الموصل."

في هذه الحالة ، يمكن إيجاد قيمة الحث المغناطيسي B على مسافة R من موصل بتيار I بواسطة الصيغة:

أين هو الثابت المغناطيسي:

إذا كانت خطوط شدة المجال الإلكتروستاتيكي E ، بدءًا من الشحنات الموجبة ، وانتهت بأخرى سالبة ، فسيتم إغلاق خطوط الحث المغناطيسي B دائمًا. على عكس الشحنات الكهربائية ، فإن الشحنات المغناطيسية التي من شأنها أن تخلق أقطابًا مثل الشحنات الكهربائية لم يتم العثور عليها في الطبيعة.

الآن بضع كلمات حول المغناطيس الدائم... في بداية القرن التاسع عشر ، اقترح الباحث الفرنسي والفيزيائي الطبيعي أندريه ماري أمبير فرضية حول التيارات الجزيئية. وفقًا لأمبير ، فإن حركة الإلكترونات حول النوى الذرية تولد تيارات أولية ، والتي بدورها تخلق مجالات مغناطيسية أولية حولها.وإذا تم وضع قطعة من المغناطيس الحديدي في مجال مغناطيسي خارجي ، فإن هذه المغناطيسات المجهرية ستوجه نفسها في المجال الخارجي وستصبح قطعة المغناطيس الحديدي مغناطيسًا.

المواد ذات القيمة المغناطيسية العالية المتبقية ، مثل سبائك النيوديميوم والحديد والبورون ، تجعل من الممكن اليوم الحصول على مغناطيس دائم قوي. لا تفقد مغناطيس النيوديميوم أكثر من 1-2٪ من مغنطتها في 10 سنوات. ولكن يمكن إزالتها بسهولة عن طريق التسخين إلى درجة حرارة +70 درجة مئوية أو أكثر.

نأمل أن تساعدك هذه المقالة في الحصول على فكرة عامة عن ماهية الحث المغناطيسي ومن أين يأتي.