درس نور
التأثير المتبادل المغناطيسي
اليوم، الفصل كاملا: التأثير المتبادل المغناطيسي، العلوم الفيزيائية، السنة الثالثة ثانوي، شعبة الرياضيات.
ما تقوله نور
1. تأثير مغناطيس على مغناطيس
اليوم، الفصل كاملا: التأثير المتبادل المغناطيسي، العلوم الفيزيائية، السنة الثالثة ثانوي، شعبة الرياضيات.
سندرس في هذا الفصل كيف تتجاذب او تتنافر المغناطيسات والتيارات الكهربائية فيما بينها.
سنمر بخمسة محاور، من تأثير مغناطيس على اخر الى قياس المجال المغناطيسي بجهاز خاص.
نبدا بالمحور الاول، تأثير مغناطيس على مغناطيس.
نسمي هذا التاثير تفاعل مغناطيس-مغناطيس، اي ان كل مغناطيس يؤثر على المغناطيس الاخر.
كل مغناطيس له قطبان، قطب شمالي نرمز له بـ N وقطب جنوبي نرمز له بـ S.
نكتب الحرف N عند احد طرفيه والحرف S عند الطرف الاخر.
نضع مغناطيسا ثانيا بجانبه، بنفس الشكل، له قطباه الخاصان به.
اذا تقابل قطبان مختلفان، شمالي وجنوبي، فالمغناطيسان يتجاذبان.
اما اذا تقابل قطبان متماثلان، شمالي مع شمالي او جنوبي مع جنوبي، فالمغناطيسان يتنافران.
هذا القانون هو اساس كل التفاعلات المغناطيسية في هذا الفصل.
السبب في ذلك ان كل مغناطيس ينشئ حوله مجالا مغناطيسيا يؤثر في المغناطيس الاخر.
كلما اقتربنا من المغناطيس كان تاثيره اقوى، وكلما ابتعدنا ضعف هذا التاثير.
نأخذ الان تمرينا تطبيقيا يشبه اسئلة البكالوريا.
نضع المغناطيس A ثابتا، وقطبه الايمن هو القطب الجنوبي S.
نقرب منه المغناطيس B، ونلاحظ ان المغناطيسين يتجاذبان بقوة.
بما ان التجاذب حصل، فالقطب القريب من B يجب ان يكون مختلفا عن قطب A القريب منه.
قطب A القريب هو S الجنوبي، فتجاذب معه يعني ان قطب B القريب هو N الشمالي.
اذن نستنتج قطب المغناطيس المجهول فقط من ملاحظة التجاذب او التنافر.
هذه هي الطريقة التي تستعمل في كل تمارين البكالوريا على هذا المحور.
نتيجة هذا المحور: الاقطاب المختلفة تتجاذب، والاقطاب المتشابهة تتنافر، وهذا بفعل المجال المغناطيسي لكل مغناطيس.
احتفظ بهذه القاعدة جيدا لانها اساس بقية هذا الفصل.
اذا تنافر قطبان، فهل هما متشابهان ام مختلفان؟
2. تأثير مغناطيس على موصل يمر به تيار
ننتقل الان الى المحور الثاني، تاثير مغناطيس على موصل يمر به تيار.
نسمي هذا تفاعل مغناطيس-تيار، اي ان مغناطيسا يؤثر في موصل يمر فيه تيار كهربائي.
نرسم موصلا مستقيما طويلا، معلقا بشكل افقي.
نمرر فيه تيارا كهربائيا شدته I، في اتجاه معين كما يبينه السهم.
نقرب من هذا الموصل مغناطيسا، فنلاحظ ان الموصل يتحرك.
هذا يعني ان المغناطيس يؤثر بقوة على الموصل الذي يحمل تيارا، تماما كما يؤثر على مغناطيس اخر.
السبب هو ان التيار الكهربائي نفسه ينشئ مجالا مغناطيسيا حول الموصل.
فيتفاعل هذا المجال مع مجال المغناطيس، فينتج عن ذلك قوة تحرك الموصل.
اذا عكسنا اتجاه التيار، فان اتجاه القوة المؤثرة على الموصل ينعكس هو ايضا.
نأخذ الان تمرينا يشبه اسئلة البكالوريا على هذا المحور.
موصل افقي يمر به تيار شدته I تساوي 2 امبير، موضوع فوق مغناطيس قائم.
القطب الشمالي N للمغناطيس موجه نحو الاعلى، باتجاه الموصل.
نلاحظ تجريبيا ان الموصل يرتفع نحو الاعلى بفعل القوة المغناطيسية.
هذا الارتفاع هو مثال على ما يسمى الرافعية المغناطيسية.
اي ان القوة المغناطيسية تكون قوية بما يكفي لرفع الموصل ضد ثقله.
هذه الظاهرة تبين ان القوة المغناطيسية حقيقية ويمكن قياس اثرها مباشرة.
نتيجة هذا المحور: المغناطيس يؤثر بقوة على كل موصل يحمل تيارا كهربائيا.
واتجاه هذه القوة يعتمد على اتجاه التيار وعلى اتجاه قطبي المغناطيس.
ماذا يحدث لاتجاه القوة اذا عكسنا اتجاه التيار في الموصل؟
3. تأثير موصلين يمر بهما تيار على بعضهما
ننتقل الان الى المحور الثالث، تاثير موصلين يمر بهما تيار على بعضهما.
نسمي هذا تفاعل تيار-تيار، اي ان كل موصل يحمل تيارا يؤثر على موصل اخر يحمل تيارا.
نرسم موصلين مستقيمين متوازيين، قريبين من بعضهما.
نمرر في الموصل الاول تيارا شدته I1، وفي الثاني تيارا شدته I2.
اذا كان التياران في نفس الاتجاه، نلاحظ ان الموصلين يتجاذبان.
اما اذا كان التياران في اتجاهين متعاكسين، فان الموصلين يتنافران.
السبب هو ان كل تيار ينشئ مجالا مغناطيسيا حوله، فيؤثر هذا المجال في التيار الاخر.
كلما زادت شدة التيارين او اقترب الموصلان، زادت قوة هذا التاثير.
نأخذ الان تمرينا يشبه اسئلة البكالوريا على هذا المحور.
موصلان متوازيان، كل منهما يمر به تيار شدته I تساوي 3 امبير.
نلاحظ تجريبيا ان الموصلين يتنافران عند غلق الدارة.
بما ان التنافر هو الملاحظ، فالتياران اذن في اتجاهين متعاكسين.
فنستنتج ذلك فقط من ملاحظة التنافر، دون الحاجة لرؤية التيار مباشرة.
هذه الطريقة في الاستنتاج تتكرر كثيرا في تمارين البكالوريا.
نتيجة هذا المحور: التياران في نفس الاتجاه يتجاذبان، والتياران المتعاكسان يتنافران.
وهذا بفعل المجال المغناطيسي الذي ينشئه كل تيار حول موصله.
اذا تجاذب موصلان، فهل تياراهما في نفس الاتجاه ام متعاكسان؟
4. المجال المغناطيسي الارضي والرافعية المغناطيسية
ننتقل الان الى المحور الرابع، المجال المغناطيسي الارضي والرافعية المغناطيسية.
الارض نفسها تتصرف كمغناطيس كبير، لها قطب شمالي وقطب جنوبي مغناطيسيان.
نسمي المجال الناتج عن هذا المغناطيس الكبير المجال المغناطيسي الارضي.
اي ان الارض تنشئ حولها مجالا مغناطيسيا يشبه مجال مغناطيس عملاق مدفون بداخلها.
هذا المجال هو الذي يجعل ابرة البوصلة تتجه دائما نحو الشمال.
لان ابرة البوصلة هي في الحقيقة مغناطيس صغير يتاثر بمجال الارض المغناطيسي.
نرجع الان الى الرافعية المغناطيسية التي ذكرناها في المحور الثاني.
نأخذ تمرينا يبين كيف تستعمل هذه القوة في رفع الاجسام.
رافعة مغناطيسية تحمل ملفا يمر به تيار شدته I تساوي 5 امبير.
عند غلق الدارة، يرتفع جسم حديدي من الارض نحو الرافعة مباشرة.
هذا يبين ان القوة المغناطيسية يمكن ان تكون اقوى من ثقل الجسم.
نتيجة هذا المحور: الارض مغناطيس طبيعي ضخم ينشئ مجالا مغناطيسيا حولنا.
وهذا المجال يستعمل في البوصلة، كما تستعمل الرافعية المغناطيسية في رفع الاجسام الحديدية.
ما اسم القوة التي ترفع الجسم الحديدي في المصعد المغناطيسي؟
5. قياس المجال المغناطيسي بواسطة مقياس تسلا
ننتقل الان الى المحور الاخير، قياس المجال المغناطيسي بواسطة مقياس تسلا.
نستعمل جهازا خاصا لقياس شدة المجال المغناطيسي، يسمى مقياس تسلا.
اي ان هذا الجهاز يعطينا مباشرة قيمة المجال المغناطيسي في نقطة معينة.
له مجس صغير نقربه من المصدر المغناطيسي الذي نريد قياس مجاله.
وحدة قياس المجال المغناطيسي في النظام الدولي هي التسلا، ونرمز لها بالحرف T.
كلما اقتربنا من مغناطيس او من موصل يحمل تيارا قويا، زادت قيمة B.
نأخذ تمرينا يشبه اسئلة البكالوريا على استعمال هذا الجهاز.
موصل مستقيم طويل يمر به تيار شدته I تساوي 4 امبير.
نضع مجس مقياس تسلا على بعد معين من الموصل، فيعطينا الجهاز قيمة B مباشرة.
اذا قربنا المجس اكثر من الموصل، تزداد القراءة على شاشة الجهاز.
هذا يؤكد ان المجال المغناطيسي يضعف كلما ابتعدنا عن مصدره.
نتيجة هذا المحور: مقياس تسلا جهاز يقيس شدة المجال المغناطيسي مباشرة بوحدة التسلا.
بهذا نكون قد انهينا دراسة كل محاور هذا الفصل.
ما هي وحدة قياس المجال المغناطيسي في النظام الدولي؟
بهذا نكون قد انهينا دراسة فصل التأثير المتبادل المغناطيسي بكل محاوره الخمسة.
احتفظ بقاعدة الاقطاب المختلفة والمتشابهة، فهي مفتاح كل تمارين هذا الفصل.
تدرب على التمرينين المقترحين لتثبت فهمك قبل الامتحان.