الفيض المغناطيسي

يتم وصف المجال المغناطيسي من خلال تعريف الفيض المغناطيسي و خطوط المجال. وأيضا كثافة الفيض و وحدة قياس الكميات السابق ذكرها و العلاقات بينهم.

يمكن وصف المجال المغناطيسي بكميات عدة. هذه الكميات مثل الفيض . و كثافة الفيض B.

تعريف الفيض المغناطيسي

كمية تعبر عن خطوط الفيض التي تحيط بالمغناطيس أو تحيط بسلك يمر به تيار كهربي. و يتم رؤية هذه الخطوط من خلال وضع برادة الحديد في منطقة المجال. و يرمز لها .

خطوط الفيض المغناطيسي

• خطوط المجال المغناطيسي هي خطوط وهمية تحدد ببرادة الحديد.
• تخرج خطوط الفيض من القطب الشمالي N للمغناطيس و تدخل إلى القطب الجنوبي S له.
• تكمل خطوط المجال دورتها داخل المغناطيس من القطب الجنوبي إلى الشمالي.
• تتنافر مع بعضها البعض لتكون تفسير القوة المغناطيسية.

يقاس الفيض المغناطيسي بوحدة

الوبر Weber.

و يلاحظ أن الخطوط تتزاحم أحيانا و تتباعد أحيانا و يعبر عن ذلك كمية تسمى كثافة الفيض B.

كثافة الفيض المغناطيسي

تعرف كثافة الفيض (أو شدة المجال) B على أنها عدد خطوط الفيض التي تمر عموديا وحدة المساحات 1m² و يعبر عن ذلك العلاقة

قانون الفيض المغناطيسي

بالتالي يمكن إعادة صياغة القانون السابق مع وضع شرط التعامد (تعامد المجال المغناطيسي على المساحة) في صورة دالة جيب sin كما يلي

.

حيث تكون الزاوية هي المحصورة بين خطوط المجال والمساحة A لضمان الحصول على المركبة العمودية من المجال على السطح.

نجد أن كثافة الفيض تُعبر على مدى تقارب أو تبعد الفيض المغناطيسي. فعندما تكون خطوط الفيض متقاربة يعني ذلك أن كثافة الفيض (شدة المجال المغناطيسي) كبيرة و العكس بالعكس. تقاس كمية شدة المجال (كثافة الفيض) بوحدة وبر/مترمربع أو تسلا.

وحدة قياس كثافة الفيض

يمكن تعيين وحدة كثافة الفيض من القانون عن طريق قسمة وحدة البسط (الوبر) على وحدة المقام (المتر مربع) و بالتالي تكون وبر/مترمربع أو تسلا Tesla.

• كثافة الفيض B هي كمية متجهة.
• سوف يتم تطبيق جبر المتجهات إذا كان في المسألة أكثر من مصدر للفيض.

تجربة أورستد

قام العالم أورستد باكتشاف العلاقة بين الكهربائية والمغناطيسية. و هي أن التيارات الكهربية المارة في الأسلاك تولد مجالات مغناطيسية تم الاستدلال عليها أول مرة من خلال انحراف بوصلة كانت موضوعة بجانب السلك. 

التجربة: عند توصيل سلك معدني بمفتاح بمصدر للقوة الدافعة الكهربية (البطارية) و غلق المفتاح ليكون مسار مغلق (كما بالشكل). يتدفق التيار من اتجاه  الشمال إلى الجنوب في السلك. بينما يتم وضع إبرة بوصلة أعلى أو أسفل السلك. عند  مرور التيار الكهربي عبر السلك تنحرف إبرة البوصلة كما هو موضح بالشكل. علاوة على ذلك عند عكس اتجاه التيار في السلك تنحرف إبرة البوصلة في الاتجاه المعاكس. و بالطبع عند فتح المفتاح لا تنحرف إبرة البوصلة.

الاستنتاج: لإن إبرة البوصلة لا تنحرف بفعل المجالات الكهربية فقط تنحرف بفعل المجالات المغناطيسية. فعندما يمر تيار و تنحرف البوصلة فهذا بالقطع دليل على وجود مجال مغناطيسي مصاحب للتيار الكهربي أو بلغة أخرى التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي.

اختبار على الدرس

فيديو الدرس

• عربي (1 – 2)
• انجليزي (1–2)