ما المغناطيسية؟
المغناطيسية ظاهرة فيزيائية تظهر على شكل قوى تجاذب أو تنافر بين بعض المواد أو بين الشحنات المتحركة. أشهر مثال يومي هو المغناطيس الذي يجذب الحديد وبعض المواد القابلة للمغنطة.
لكن المغناطيسية ليست مجرد مغناطيس يلتصق بباب الثلاجة. إنها أساس عمل المحركات الكهربائية، السماعات، البوصلات، المولدات، وأجهزة كثيرة في حياتنا.
الأقطاب المغناطيسية
لكل مغناطيس قطبان:
- قطب شمالي.
- قطب جنوبي.
الأقطاب المتشابهة تتنافر، والأقطاب المختلفة تتجاذب. أي أن شماليًا مع شمالي يحدث بينهما تنافر، وجنوبيًا مع جنوبي يحدث بينهما تنافر، أما شمالي مع جنوبي فيحدث بينهما تجاذب.
هل يمكن فصل قطب مغناطيسي منفرد؟
إذا قطعنا مغناطيسًا إلى نصفين، لا نحصل على قطب شمالي منفرد وقطب جنوبي منفرد، بل نحصل على مغناطيسين صغيرين، لكل منهما قطب شمالي وقطب جنوبي. هذه نقطة مهمة جدًا: في المغناطيسات العادية لا تظهر أقطاب منفردة منعزلة.
ما المجال المغناطيسي؟
المجال المغناطيسي هو المنطقة حول المغناطيس أو حول تيار كهربائي والتي تظهر فيها آثار القوة المغناطيسية. نرمز للمجال المغناطيسي غالبًا بالرمز \( B \)، ووحدته في النظام الدولي هي التسلا \( T \).
إذا وضعت بوصلة قرب مغناطيس، تنحرف إبرتها بسبب المجال المغناطيسي المحيط بالمغناطيس.
خطوط المجال المغناطيسي
نستخدم خطوطًا وهمية لتمثيل المجال المغناطيسي. خارج المغناطيس تخرج خطوط المجال من القطب الشمالي وتدخل في القطب الجنوبي. أما داخل المغناطيس فتستمر الخطوط من الجنوب إلى الشمال، فتكون خطوط المجال حلقات مغلقة.
كلما كانت خطوط المجال متقاربة كان المجال أقوى، وكلما كانت متباعدة كان المجال أضعف.
خصائص خطوط المجال
- لا تتقاطع خطوط المجال المغناطيسي.
- اتجاه المجال عند أي نقطة يكون باتجاه المماس لخط المجال عند تلك النقطة.
- كثافة الخطوط تدل على شدة المجال.
- خطوط المجال حول مغناطيس قضيب تكون أكثر ازدحامًا قرب القطبين.
مثال توضيحي
إذا قربنا قطبًا شماليًا لمغناطيس من قطب جنوبي لمغناطيس آخر، يحدث تجاذب. أما إذا قربنا قطبين شماليين، يحدث تنافر. السبب أن المجالين المغناطيسيين يتفاعلان بطريقة مختلفة حسب اتجاه خطوط المجال.
المغناطيسية والمواد
ليست كل المواد تتأثر بالمغناطيس بالطريقة نفسها. الحديد والنيكل والكوبالت مواد تستجيب بقوة للمغناطيس. أما الخشب والبلاستيك والزجاج فغالبًا لا تظهر عليها استجابة واضحة في التجارب المدرسية البسيطة.
المجال المغناطيسي للأرض
الأرض نفسها تمتلك مجالًا مغناطيسيًا، ولهذا تعمل البوصلة. إبرة البوصلة تصطف تقريبًا مع اتجاه المجال المغناطيسي للأرض، فتساعدنا على تحديد الاتجاهات.
أخطاء شائعة
- الاعتقاد أن القطب الشمالي وحده يمكن فصله عن القطب الجنوبي في مغناطيس عادي.
- رسم خطوط المجال متقاطعة؛ وهذا خطأ لأن اتجاه المجال عند النقطة الواحدة لا يكون اتجاهين مختلفين.
- القول إن المجال موجود فقط عند القطبين، بينما هو موجود حول المغناطيس كله لكنه أقوى قرب القطبين.
- الخلط بين المجال المغناطيسي والقوة المغناطيسية؛ المجال خاصية في المكان، أما القوة فهي أثر على جسم أو شحنة أو تيار.
خلاصة
المغناطيس له قطبان شمالي وجنوبي، والأقطاب المتشابهة تتنافر والمختلفة تتجاذب. المجال المغناطيسي يملأ المنطقة حول المغناطيس، وتمثله خطوط لا تتقاطع وتكون أكثر تقاربًا حيث يكون المجال أقوى. هذه المبادئ هي الباب الأول لفهم المحركات والمولدات والقوى المغناطيسية.
