المجال المغناطيسي

المجال المغناطيسي أو الحقل المغناطيسي ويسمى أحياناً بالحث المغناطيسي (بالإنكليزية: Magnetic Field) وهي قوة مغناطيسية تنشأ في الحيز المحيط بالجسم المغناطيسي أو الموصل الذي يمر به تيار كهربائي، أو بتعبير أبسط يمكن وصفها بأنها المنطقة المحيطة بالمغناطيس ويظهر فيها أثره (على مواد معينة).

إذا وضعت إبرة بوصلة في المجال المغناطيسي ذو قوة ما فإنها توجه نفسها في اتجاه معين في كل جزء من المجال, والخطوط المرسومة في اتجاه الإبرة عند النقط المختلفة تحدد الوضع العام للخطوط التي هي عليها القوة المغناطيسية في المجال.

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.
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 المغناطيسى بواسطة تكبير الذبذبات الخارجة من المادة عن طريق إمرار تيار كهربى من الشمال إلى الجنوب.

"B" و"H"

مصطلح "المجال المغناطيسي" يستخدم للإشارة إلى نوعي مجالات مختلفين، يُرمز لهما بـ"B" و"H". وهناك العديد من الأسماء البديلة لكليهما، لكن لتجنب الخلط والفوضى استخُدم في هذا المقال اسما "مجال-B" و"مجال-H" فقط، واستخدم مصطلح "مجال مغناطيسي" للإشارة إلى كليهما معاً.

يُمكن تعريف "مجال-B" بالعديد من الطرق المتشابهة المرتكزة على تأثيراته على محيطه. مثلاً، جسيم يملك شحنة كهربائية (q)، يتحرك في "مجال-B" بسرعة ما (v)، يخضع لقوة ما (F)، يُسمّى قوة لورتنز. معادلة قوة لورتنز هي:


حيث أن × هو جداء اتجاهي. وحسب قانون لورتنز، فالمجال المغناطيسي الناشئ عن التيار الكهربائي ليس سوى مجال ناشئ عن الشحنات المتحركة، ولهذا يزول المجال المغناطيسي بتوقف الشحنات عن الحركة (انقطاع التيار).

يُقاس "مجال-B" بنظام الوحدات الدولي بوحدات: التسلا والغاوس وس-غ-ث.

[عدل] الحقل المغناطيسي والتيار الكهربائي
ملف يُشكل حلقات متقاربة، ويكون المجال المغناطيسي داخلها مركزاً في حال سرى في الملف تيار كهربائي.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[1].

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 وقابلاً للتحكم بسهولة.

يملك مغناطيس كهربائي لا نهائي الطول مجالاً مغناطيسياً منتظماً داخله، ولا يملك واحداً خارجه. أما المغناطيس الكهربائي محدود الطول فيولّد جوهرياً نفس المجال المغناطيسي لـ"مغناطيس دائم"[ملاحظة 1] منتظم من نفس الحجم والشكل، وتعتمد قوّته وقطبيّته على التيار المتدفق من خلال الملف.

المجال المغناطيسي الأرضي

الأرض هي الوحيدة من الكواكب الصخرية في النظام الشمسي التي تملك مجالاً مغناطيسياً. وهو يتشكل بفعل الصهارة المشحونة كهربائياً التي تتحرك داخل الأرض في طبقة الدثار (وذلك طبقاً لقاعدة أن التيار الكهربائي يولّد مجالاً مغناطيسياً). ولهذا المجال المغناطيسي أهمية كبيرة للحياة على الأرض، وذلك لأن الرياح الشمسية تسبب تآكل الغلاف الجوي (وهذا ما يحدث في بقية الكواكب الصخرية في النظام الشمسي، حيث تآكل جزء كبير من أغلفتها الجوية). بينما يعمل المجال المغناطيسي للأرض على حمايتها من الرياح الشمسية ويمنع وصولها إلى الغلاف الجوي. إضافة إلى ذلك، لولا المجال المغناطيسي لما وُجد اختراع البوصلة (لأن البوصلة تتجه نحو القطب المغناطيسي الشمالي للأرض)، والتي كانت لها أهمية كبيرة عبر العصور في معرفة الاتجاهات أثناء السفر والترحال.

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 عمليا.