كيف يعمل المغناطيس الكهربابي؟

معلومات وتساؤلات في علم الفيزياء، من أحدها كيف يعمل المغناطيس الكهربي، ضمن منطلق الفيزياء والهندسة الكهربائية؟

213- المغناطيس الكهربي

--------

في الفيزياء والهندسة الكهربائية، المغناطيس الكهربي (electromagnet) هو مغناطيس يتولد مجاله المغناطيسي عن طريق مرور تيار كهربائي منتظم في ملف (أو سلك) ، ويختفي المجال المغناطيسي المتولد عندما ينقطع التيار ، وتستخدم المغانط الكهربائية كثيرا في المحركات الكهربائية وفي المولدات الكهربائية و مكبرات الصوت وفي أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي ، وفي أجهزة الأقراص الصلبة لتخزين المعلومات وفي أجهزة علمية كثيرة .

عندما يمر تيار كهربائي في سلك يتولد مجال مغناطيسي حوله (انظر أسفله)، وبغرض تركيز المجال المغناطيسي المتولد يُشكل السلك عل هيئة الملف مكون من عدة لفات للسلك تجاور اللفة أختها. وتمر خطوط المجال المغناطيسي المتولد داخل الملف مولدة مجال مغناطيسي .

يمكن مشاهدة توزيع المجال المغناطيسي بنثر برادة الحديد على ورقة موضوعة على قضيب مغناطيسي أو ورقة يمر خلالها سلك يمر به تيار كهربائي ، التيارات الخارجية تتجه من الشمال إلى الجنوب والتيارات الداخلية تتجه من الجنوب إلى الشمال على شكل حلقة دائرية تلتف حول ملف الاسلاك ، ويمكن إنشاء حقل مغناطيسي بتمرير تيار كهربائي بسلك ما حيث تتشكل دوائر مغناطيسية حول السلك ومركزها السلك نفسه ، حيث أن التيار الكهربائي يولّد مجالاً مغناطيسياً والعكس صحيح ، نستطيع معرفة اتجاهه باستخدام قاعدة اليد اليمنى حيث يشير الإبهام إلى جهة التيار وبقية الأصابع تشير باتجاه الحقل المغناطيسي. ويمكن تكبير مجال الحقل المغناطيسي بواسطة تكبير الذبذبات الخارجة من المادة عن طريق إمرار تيار كهربائي من الشمال إلى الجنوب.

كل الجسيمات المشحونة المتحركة تُنتج حقلاً مغناطيسياً ، وتنتج بعض الجسيمات مثل الإلكترونات حقولاً مغناطيسية معقدة لكن معروفة جيداً، حيث تعتمد على شحنة وسرعة وتسارع الجسيمات ، تتشكل الخطوط المغناطيسية في “دوائر متحدة المركز” حول موصل اسطواني لحامل التيّار، مثل قطعة من سلك. ويُمكن تحديد اتجاه حقل مغناطيسي كهذا باستخدام “قاعدة قبضة اليد اليمنى”.

وتتناقص قوة المجال المغناطيسي في تناسب عكسي مع مربع المسافة بينه وبين الموصل. انحناء السلك الحامل للتيّار إلى حلقة يركّز المجال المغناطيسي داخلها في حين يُضعفه خارجها. وانحناء سلك إلى عدة حلقات متقاربة – أو متباعدة – لتشكل ملفاً يعزز ويزيد هذا التأثير. وسلك حول مركز حديدي يُمكن أن يخلق مغناطيساً كهربائياً، يولّد بدوره مجالاً مغناطيسياً قوياً ...

إعداد: أسماء حربي.

تدقيق: خالد قولاغاسي.