الكهرومغناطيسية معرفة
إليك طريقة جيدة لتعريف الكهرومغناطيسية - الكهرومغناطيسية هي فرع من الفيزياء يتناول دراسة القوة الكهرومغناطيسية، وهي نوع من التفاعلات الفيزيائية التي تحدث بين الجسيمات المشحونة كهربائياً. تحمل القوة الكهرومغناطيسية مجالات كهرومغناطيسية تتكون من المجالات الكهربائية والحقل المغناطيسي، وهي مسؤولة عن الإشعاع الكهرومغناطيسي مثل الضوء.
من الذي اكتشف الكهرومغناطيسية؟
في عام 1820، اكتشف الفيزيائي الدنماركي هانز كريستيان أورستد أن إبرة البوصلة التي تم إحضارها بالقرب من موصل يحمل تياراً ستتعرض للانحراف. عندما يتوقف تدفق التيار، تعود إبرة البوصلة إلى وضعها الأصلي. أظهر هذا الاكتشاف المهم علاقة بين الكهرباء والمغناطيسية أدت إلى الاختراعات الكثيرة التي تستند إليها الصناعة الحديثة.
اكتشف أورستد أن الحقل المغناطيسي ليس له علاقة بالموصل الذي يتدفق فيه الإلكترونات، لأن الموصل كان مصنوعًا من النحاس غير المغناطيسي. تُنشئ الإلكترونات المتحركة عبر السلك الحقل المغناطيسي حول الموصل. بما أن الحقل المغناطيسي يرافق الجسيم المشحون، كلما زاد تدفق التيار، كلما زاد الحقل المغناطيسي. توضح الشكل 1 الحقل المغناطيسي حول سلك يحمل تيارًا. سلسلة من الدوائر المتوازية حول الموصل تمثل الحقل، والذي إذا ظهرت جميع الخطوط، سيبدو أكثر كأسطوانة مستمرة من هذه الدوائر حول الموصل.
الشكل 1 - الحقل المغناطيسي الذي يتشكل حول موصل يتدفق فيه تيار.
طالما يستمر تدفق التيار في الموصل، تبقى خطوط القوة حوله. [الشكل 10-26] إذا كان تدفق التيار صغيرًا عبر الموصل، سيكون هناك خط قوة يمتد ليحيط بدائرة A. وإذا زاد تدفق التيار، سيزداد حجم خط القوة ليشمل دائرة B، ويزداد بشكل أكبر ليشمل دائرة C. مع توسع الخط الأصلي (الدائرة) من دائرة A إلى B، سيظهر خط قوة جديد عند دائرة A. مع زيادة تدفق التيار، يزداد عدد دوائر القوة ويتوسع الدوائر الخارجية بعيدًا عن سطح الموصل الذي يحمل التيار.
الشكل 2 - توسع الحقل المغناطيسي مع زيادة التيار.
إذا كان تدفق التيار ثابتًا وغير متغير، يبقى الحقل المغناطيسي ثابتًا. عندما يتوقف التيار، ينهار الحقل المغناطيسي وتختفي المغناطيسية حول الموصل.
يُستخدم إبرة البوصلة لتوضيح اتجاه الحقل المغناطيسي حول موصل يحمل تيارًا. يوضح الشكل 3 (المنظر A) إبرة بوصلة موضعها عموديًا على الموصل وعلى بعد حوالي بوصة واحدة منه. إذا لم يكن هناك تدفق تيار، فإن الطرف الشمالي لإبرة البوصلة سيشير نحو القطب المغناطيسي للأرض. عندما يتدفق التيار، تتمركز الإبرة في اتجاه عمودي على نصف قطر يُرسم من الموصل. بما أن إبرة البوصلة هي مغناطيس صغير، مع خطوط قوة تمتد من الجنوب إلى الشمال داخل المعدن، ستتحرك حتى يتماشى اتجاه هذه الخطوط مع اتجاه خطوط القوة حول الموصل. عند تحريك إبرة البوصلة حول الموصل، ستظل في وضع عمودي على الموصل، مما يشير إلى أن الحقل المغناطيسي حول الموصل الدائري. كما هو موضح في المنظر B من الشكل 3، عندما يتم عكس اتجاه تدفق التيار عبر الموصل، ستشير إبرة البوصلة في الاتجاه المعاكس، مما يشير إلى أن الحقل المغناطيسي قد عكس اتجاهه.
الشكل 3 - الحقل المغناطيسي حول موصل يحمل تيارًا.
يوضح الشكل 4 طريقة لتحديد اتجاه خطوط القوة عندما يكون اتجاه تدفق التيار معروفًا. إذا تم إمساك الموصل باليد اليسرى، بحيث يشير الإبهام في اتجاه تدفق التيار، ستكون الأصابع ملفوفة حول الموصل بنفس اتجاه خطوط الحقل المغناطيسي. يُطلق على ذلك قاعدة اليد اليسرى.