بحث شامل عن القوة المغناطيسية وأنواعها

القوة المغناطيسية تعد من بين أهم وأبرز القوة الرئيسية التي تتوفر في الطبيعة، وهي تلك التي نتجت عن ما يعرف بالقوة الكهرومغناطيسية، ومن خلال الفقرات الآتية من المقال نتطرق إلى المفهوم العلمي لها، والذي قد توصل له العلماء، بالإضافة إلى التطرق لأهم القواعد التي من الممكن بها أن يتم حساب القوة المغناطيسية.

تعريف القوة المغناطيسية

القوة المغناطيسية  قد تم التوصل لتعريف علمي لها ألا وهو القوة التي تدفع للتجاذب، أو تكون دافعة لحدوث التنافر فيما بين أنواع الجسيمات، والتي تكون حاملة لشحنات كهربائية تكون مختلفة، أو متشابهة.

تعريف آخر لها وهو أنها تلك القوة الرئيسية والتي تعد هي المسؤولة عن أي أثر يحدث لأنواع الجسيمات، وذلك مثل عمل مختلف المحركات الكهربية، أو القوة الجاذبة التي يمتلكها المغناطيس والذي يجذب له برادة الحديد.

لا بد وأن نذكر أنه تتواجد بعض المستويات من القوى الكهربية والتي تكون عامل من بين عوامل الربط بين الشحنات، وبعضها، وتلك الشحنات يؤثر عليها المجال المغناطيسي بقوته، والمجال الكهربي.

تعريف القوة المغناطيسية التي تنشأ فيما بين شحنتين

تم الوصف من قبل العلماء بأن القوة من النوع المغناطيسي والتي قد تنشأ عن نوعين لشحنتين كهربيتين من النوع المتحرك بأنها القدرة والقوة المؤثرة التي تتم ممارستها من إحدى الشحنات على الأخرى.

وذلك يتم عن طريق المجال المغناطيسي، والذي ينتج عن فعل الشحنة الأخرى التي أثرت عليها الشحنة الأولى بقوتها المغناطيسية.

القوة من النوع المغناطيسي تعد من بين أهم القوى الموجودة بالطبيعة من حولنا، وهي تلك القوة التي قد نتجت عن قوة أخرى من النوع الكهرو مغناطيسي.

وفي نفس اللحظة تنشأ حالة من حالات التنافر فيما بين بعض الشحنات المتماثلة، والتي قد تكون متحركة وباتجاهات تكون متعاكسة.

ما هي وحدة القياس للقوة المغناطيسية؟

القوة المغناطيسية مثلها مثل أي نوع من القوى الأخرى، والتي تحمل تأثير على كافة الجسيمات المتواجدة بالطبيعة، تمتلك نفس الوحدة التي تقاس بها مختلف أنواع القوى الأخرى وهي النيوتن.

فالقوة المغناطيسية، والميكانيكية، والديناميكية، والقوة الكهربية جميعهم قوى متعددة ولكنهم يقاسوا بالنيوتن، أو وحدة الكيلو نيوتن، أو الوحدة المسماة ميكرو نيوتن، وذلك يكون على حسب القيم المعطاة بكل مسألة.

ما هي الوحدة التي يقاس بها المجال المغناطيسي؟

بالنسبة للمجال المغناطيسي فإنه يقاس بوحدة مختلفة عن النيوتن، حيث أنه ليس قوة من القوى المختلفة، ولكنه مجال كامل يؤثر عليه عدد من العوامل المختلفة، والمتباينة، ووحدة قياسه تعرف بالتسلا Tesla.

اقرأ المزيد حول بحث شامل عن الصفات الوراثية وعلم الوراثة.

ما هي أنواع المواد التي تخضع للقوة المغناطيسية؟

هناك عدد ثلاثة معادن تخضع للتأثير من قبل المجال والقوة المغناطيسية، وتلك المواد نذكرها على النحو التالي بالنقاط القادمة:

المعادن التي تحمل خصائص المغناطيسية الحديدية، والتي تعد المعادن اللتي تكون غير مشحونة، والتي تنجذب لبعضها إلى حد كبير كالحديد، ومادة أكسيد الحديد، وقد تم الاكتشاف لهذه الظاهرة الطبيعية قبل ألفين سنة، فيما يطلق عليها بالمغناطيس الطبيعي.

تلك المواد الحديدية هي تلك التي تستعمل بشكل كبير في بالعديد من مجالات التصنيع الخاصة بالمواتير الكهربية، أو أنواع المولدات.

وكذلك المحركات، وأنواع الهواتف الذكية المختلفة، ومن بين أهم تلك المواد الحديد ومعدن الكوبلت، وكذلك النيكل، ومادة معدة الغادولينيوم.

المعادن التي تكون مغناطيسيتها مسايرة، وهي التي يكون انجذابها بمعدل ضعيف للمغناطيس، كالماغنسيوم، ومادة معدن الموليبدنيوم.

المعادن التي لها خصائص مغناطيسية مغايرة، أو معاكسة، وهي التي تحمل خصائص التنافر مع المغناطيس، وتلك المواد المعدنية مغناطيسيتها لا تكون قوية على الإطلاق، ومنها النحاس، وعنصر الكربون، وعنصر الرصاص، والفضة، والكلور.

ما هي أنواع القوة المغناطيسية؟

اقرأ أيضًا بحث شامل عن الهندسة الصناعية.

يتولد عن عوامل إنتاج المجال المغناطيسي عدد من القوى المغناطيسية والتي نذكرها على النحو التالي:

النفاذية المغناطيسية

المواد التي تتسم بكونها ممتلكة للنفاذية المغناطيسية، لا تكون محتوية على نوع الإلكترونات الحرة غير المتزاةجة، وتلك المواد تكون في أغلب صورها في حالة من التعارض مع المجال المغناطيسي.

وبالتالي فإن التعامل معها فيما يعرف بصدها يتم من خلال هذا المجال، ومن بينها مادة النحاس، وعنصر الفضة، والذهب، وكذلك كلًا من الماء والهواء.

القوة البارا مغناطيسية

المواد التي تحمل الخصائص البارا مغناطيسية تحوي مجموعة الإلكترونات التي لا تكون في حالة ازدواج بمداراتها وأوربيتالاتها الأخيرة، وبالنظر لكون الإلكترون المتواجد في حالة انفراد يكون حر.

فبالتالي فهو في حاجة لأن يكون محاذي لمدارات المجال المغناطيسي، ومن بين أهم المواد المعدنية البارا مغناطيسية معدن الألومنيوم، ومعدن المنجنيز، وكذلك الليثيوم والأكسجين.

تابع للتعرف على أنواع استراتيجيات التعلم بالشرح التفصيلي.

المغناطيسية الحديدية

من بين الأمثلة على تلك المواد التي لديها المغناطيسية الحديدية الحديد ذاته، ومادتي الكوبلت والنيكل، وهي تكون محتوية على نوع من الإلكترونات والتي تتواجد فرادى، وغير مزدوجة.

وتكون تلك المواد موجودة في مستوى عالي من التمغنط، وتكون محتفظة بشكل تام بكل مواصفاتها المغناطيسية، وذلك حتى بعد زوال المؤثر المغناطيسي عليها.

القانون الخاص بالقوة المغناطيسية

الحجم الخاص بالقوة المغناطيسية يكون معتمد بشكل أساسي على المقدار ما بين شيئين وهما الشحنة، والحركة، واللذان يكونان بجسم ما.

كما يعتمد على مدى، وقيمة التباعد الظاهر بينهما، كما أن الاتجاه الخاص بها معتمد اعتماد كلي على الاتجاه الخاص بحركة الشحنات.

القوة التي تكون مبذولة من قبل المجال المغناطيسي والمؤثرة على الشحنة ونرمز لها بالرمز q، وتكون متحركة بمقدار من السرعة ونرمز له بالرمز v  وتعرف بقوة لورنتز من النوع المغناطيسي، تكون معطاة ويستدل عليها بالقانون التالي:

F=vqxB  وفي هذا القانون الرياضي يرمز الحرف B للمجال المغناطيسي، والمعروف أن القوة وهي F تكون في حالة تعامد مع المستوى الذي يتواجد فيه كل من السرعة، والمجال المغناطيسي.

في تلك الصيغة الرياضية يكون القانون مكتوب بحيث يستعمل حاصل الضرب من النوع المتجه، مع الذكر للقيمة النهائية الخاصة بالقوة مقدرة بوحدة قياسها وهي النيوتن.

كما أنه من الممكن أن نوجد القوة باستعمال القاعدة الخاصة باليد اليمنى، وتلك القاعدة تقوم بوصف الاتجاه الخاص بالقوة بكونه الاتجاه الخاص بصفعة اليد حينما تكون مفتوحة.

إليك بحث شامل عن القوة الطاردة المركزية.

أهم الأمثلة على  مفهوم القوة المغناطيسية

تتوفر العديد من الأمثلة على نوع القوة المغناطيسية، من بيها ما يلي بالنقاط القادمة:

• البوصلة وتعد هي الوسيلة التي من خلالها من الممكن أن نحدد الاتجاهات، وتكون بها الإبرة من النوع المغناطيسي، والتي يتم تثبيتها فوق محور، أو جسم دبوس يكون قصير.
• المحرك الكهربائي، وهو الذي يتم استخدامه لصناعة السكاكين التي تعمل بالطاقة الكهربية، وهو المحول من الطاقة من النوع الكهربي إلى طاقة الحركة، والتي ينشأ عنها نوع من أنواع المجال المغناطيسي.
• الثلاجات، وكذلك الحواسب الآلية، والميكروويف، والسيارات والقطارات تعد من بين ما يمكن أن نستدل به على القوة المغناطيسية، ويكون ذلك واضح بتركيباتها الداخلية.

القوة المغناطيسية هي ما قد تحدثنا عنه وتناولناه بمزيد من الإيضاح والتفصيل، حيث أننا قد تعرفنا على العديد من المفاهيم التي تشير إلى التعريف العلمي لتلك القوة.

كما تطرقنا لوحدة قياسها وهي النيوتن، وأهم الأمثلة الخاصة بها، وأهم أنواعها وأمثلة على تلك الأنواع.