المغناطيس
مقـــدمــــــــة
سبق للإغريق القدماء أن شاهدوا الظواهر الكهربائية و المغناطيسية منذ عام-600 ق.م.عند ملاحظتهم أن "العنبر"(Ambre)المدلك يجذب التبن. واكتشافهم أن معدنا يسمى "منيتيت" (أكسيد الحديد ( Magnetit Fe3O4
يجذب الحديد.لذلك أطلقوا اسم الكهرباء(electricite )للظاهرة الأولى المشتق من كلمة (electron:اسم العنبر بالإغريقية ), أما كلمة (magnetisme)مغناطيسية المطلق عللا الظاهرة الثانية فهو راجع لمنطقة مانييزيا في آسيا الوسطى(تركيا حاليا)أين أكتشف المعدن.
تطورت المغناطيس و الكهرباء كعلمين منفصلين تماما منذ زمن طويل انطلاقا من هذين المنبعين البسيطين.
و يعود الفضل للعالم الدنماركي أرستد(1777-1851)الذي اكتشف أن هذين العلمان مترابطان فعلا, لما برهن في 1820أن للتيار الكهربائي أثر مغناطيسي.
أما بروز الكهرومغناطيسية كعلم جديد فيرجع لأعمال العالم الإنجليزي ميخائيل فارداي(1771-1867)و الفرنسي أندري-ماري أمبير(1775-1836).
وفي بحثنا هذا أتطرق و إياكم إلى المغناطيس الذي أصبح جزء من حياتنا اليومية فأرجو أن يجذب هذا البحث آذان صاغية مستفيدة.
حجر المغناطيس هو خام الحديد المغناطيس، وهو معدن واسع الانتشار في الطبيعة ومعروف منذ القدم ومكون أولي في الصخور النارية. وقد اهتم به علماء المسلمين وبينوا كثيرا من خواصه وأهمها جذبه لقطعة من الحديد إذا قربت منه، وخصص البيروني في كتابه: الجماهر في معرفة الجواهر فصلا عن المغناطيس، وأشار إلى الصفة المشتركة بين المغناطيس، والعنبر (الكهرباء) وهي جذبهما للأشياء، وبين أن المغناطيس يتفوق على العنبر في هذه الصفة، وأشار البيروني إلى أن أكثر خامات المغناطيس موجودة في بلاد الأناضول وكانت تصنع منها المسامير التي تستخدم في صناعة السفن في تلك البلاد، أما الصينيون فكانوا يصنعون سفنهم بضم وربط ألواح أخشاب الزيتون إلى بعضها بحبال من ألياف النباتات، ذلك أن هناك جبالا من حجر المغناطيس مغمورة في مياه بحر الصين كانت تنتزع مسامير الحديد من أجسام السفن فتتفكك وتغرق في الماء.
b تعريف المغناطيس:
المغناطيس هو كل جسم يمتاز بخاصية جذب برادة الحديد و يجذب أيضا الحديد و الفولاذ و النيكل و الكوبالت و كل السبائك التي تحتوي أحد المعادن.
يمتاز المغناطيس مهما كان شكله بمنطقتين تتمركز فيها برادة الحديد عند تقريبه منها, نسمي هاتين المنطقتين:قطبا المغناطيس
b المغانط الدائمة و المغانط المؤقتة:
المغناطيس الدائم هو كل جسم يمتلك خاصية المغانط (جذب برادة الحديد ) و يحافظ عليها.
المغناطيس المؤقت هو كل جسم يكتسب خاصية المغانط في ظروف معينة أو تحت تأثير مغناطيس دائم و يفقد هذه الخاصية عند غياب هذه الظروف أو زوال التأثير.
b تعين قطبي المغناطيس
b تذكير حول البوصلة: تعلم أن البوصلة عبارة عن إبرة فولاذية ممغنطة يمكنها الدوران حول محور,
تستعمل لتحديد اتجاه الشمال. عندما تكون البوصلة بعيدة عن التأثيرات المغناطيسية, مثل مغناطيس بجوارها أو قطعة حديدية,فان الإبرة تأخذ وضعا موازيا تقريبا للخط الجغرافي شمال- جنوب, لذا اصطلح تسمية قطبها الموجه نحو الشمال بالقطب الشماليN للبوصلة والأخر قطبها الجنوبيS .
تعريف الحقل المغناطيسي:الحقل المغناطيسي هو مجموعة الخصائص المغناطيسية التي تمتاز بها كل نقطة من نقاط الفضاء بحيث تتجلي هذه الخصائص في تأثير ميكانيكي علي بوصلة توضع في نقطة ما منه و ننمذجه بشعاع خصائصه في نقطة من الفضاء هي:
1. نقطة التطبق
2. الحامل
3. الجهة:S N
4. الشدة.
b خطوط الحقل المغناطيسي:
تتجه خطوط الحقل من الشمال نحو الجنوب خارج المغناطيس و من الجنوب نحو الشمال داخل المغناطيس و لا تتقاطع أبدا
يكون شعاع الحقل المغناطيسي مماسا لخط الحقل في النقطة المعتبرة
نقول عن الحقل أنه منتظم إذا كانت خطوطه متوازية و شدته ثابتة
b الحقل المغناطيسي الأرضي:لكوكب الأرض حقل مغناطيسي له شعاع يتميز في كل نقطة من الأرض بشدة, وزاوية الميل d(الشكل48)
b كيف نعين قطبي المغناطيس؟
خذ قضيبا مغناطيسا و علقه بواسطة خيط مثبت في منتصفة بحيث يمكث في وضع أفقي تقريبا و انتظر إلي أن يستقر (الشكل04)
-لاحظ الوضع الذي يستقر فيه القضيب
-خذ قضيبا مغناطيسيا آخر وضعه فوق قطعة من البولستران أو الفلين ثم ضع الكل يطوفو على سطح الماء في حوض واسع بحيث لا يلامس التركيب جدران الحوض و انتظر إلي أن يستقر (الشكل05) ومن هناك تستخلص القطب الشمالي و الجنوبي.
تسمية قطبي المغناطيس بالشمالي والجنوبيتعتبر الأرض مغناطيساَ كبيراَ له قطبان شمالي يتمركز عند القطب الجغرافي الجنوبي والآخر جنوبي يتمركز عند القطب الشمالي الجغرافي. ولما كانت الأقطاب المختلفة تتجاذب، فإنه عند تعليق المغناطيس الصناعي تعليقاً حراً فإن أحد الطرفين المتجه نحو الشمال الجغرافي للأرض يسمى بالقطب الشمالي لانه قد انجذب نحو القطب المغناطيسي الأرضي الجنوبيوكذلك الطرف الآخر الباحث والمتجه نحو القطب الجنوبي الجغرافي يسمى بالقطب الجنوبي لانه قد انجذب نحو القطب المغناطيسي الأرضي الشمالي.
خصائص المغناطيس
1- له قطبان شمالي وجنوبي عند تعليقه تعليقاً حراً فانه يتجه شمالاً وجنوباً.
2- تتركز قوة الجذب المغناطيسي في قطبيه وتقل في المناطق الأخرى.
3- الأقطاب المختلفة في النوع تتجاذب والمتشابهة في النوع تتنافر.
4- إذا قُطع المغناطيس من أي منطقة فيه فانه يتكون له قطبان ولا يمكن أن يكون له قطب منفرد عملياً.
خصائص خطوط المجال المغناطيسي
يمكن تخطيط المجال عملياً باستخدام برادة حديد. بحيث ترش فوق قطعة ورقية خفيفة موضوعة فوق مغناطيس أو اكثر حيث تترتب جزيئات برادة الحديد في خطوط مستقيمة وأخرى منحنية متكاثفة حول الأقطاب ومتباعدة بعيداً عنهما تسمى بخطوط المجال أو القوى المغناطيسية.
