اظهار المجال المغناطيسي

إظهار المجال المغناطيسي
درسنا كيف أن الشحنات الكهربائية تؤثر على أي شحنة قريبة منها بقوة كهربائية، أي أن للشحنة الكهربائية مجالاً يسمى بالمجال الكهربائي. وبالمقارنة نتساءل هل المغناطيس أيضا يؤثر على المواد المغناطيسية القريبة منه بقوة أم لا ؟ لنتأمل مغناطيساً قد وضع أفقياً على قطعة خشبية وعلِّق مجموعة من الإبر المغناطيسية حوله (5) ، نجد أن المغناطيس سوف يؤثر على بعضها ولا يؤثر على البعض الآخر إذا كانت بعيدة، أي أن قوة الجذب المغناطيسي تتركز في قطبيه وتقل في المناطق الأخرى. من هذا يتبين هناك منطقة محيطة بالمغناطيس من جميع الجهات يظهر فيها






تأثير القوة المغناطيسية يطلق عليها المجال المغناطيسي، وبما أن المجال غير مرئي لذلك يمكن إظهار أثره باستعمال برادة حديد أو بوصلات دقيقة الحجم كما في الأشكال (6,7).





































إن تأثير إبرة بوصلة مغناطيسية موضوعة في نقطة ما داخل مجال مغناطيسي تعطي طريقة لرسم خطوط القوة المغناطيسية بجوار قضيب مغناطيسي. فهي خطوط وهمية تبين المسار الذي يتخذه قطب شمالي لو ترك حر الحركة في منطقة تأثير المجال المغناطيسي لقضيب مغناطيسي. وحيث أن إبرة البوصلة المبينة في الشكل (7) تشير بعيداً عن القطب الشماليN ونحو القطب الجنوبي S، فان خطوط القوة المغناطيسية تخرج وتتجه بعيداً عن القطب الشمالي وتصب وتتجه نحو القطب الجنوبي خارج المغناطيس، ثم من القطب الجنوبي إلى الشمالي داخله.إن هذا يبين أن خطوط القوة المغناطيسية هي خطوط مغلقة وذلك لأنه لايمكن أن يوجد قطب مغناطيسي منفرد عملياً كما بينّا سابقاً، على عكس المجال الكهربائي الذي يمكن أن تتواجد فيه الشحنة الكهربائية منفردة حيث يكون خطاً مفتوحاً ينتهي نظرياً في المالانهاية.
أن اتجاه خط القوة المغناطيسية في أي نقطة هو اتجاه المجال المغناطيسي من تلك النقطة، فإذا كان خط القوة منحنياً فان المماس عند نقطة ما فيه يمثل اتجاه المجال المغناطيسي وإذا كان مستقيماً فان اتجاهه يمثل اتجاه المجال مباشرةً. وتوضح المخططات في الشكل (8) خطوط القوة المغناطيسية لثلاث مغناطيسات ذات أشكال مختلفة.






يبدو واضحاً من هذه المخططات إن خطوط القوة المغناطيسية لا تتقاطع مع بعضها مطلقاً (شأنها في ذلك شأن خطوط القوة الكهربائية)، لان تقاطعها في أي نقطة في المجال المغناطيسي يعني أن هناك أكثر من اتجاه للمجال المغناطيسي عند تلك النقطة وهذا مرفوض عملياً، الأمر الذي يجعلنا أن نفترض صفة التنافر فيما بينها. إن خطوط القوة المغناطيسية تكون أكثر تكدساً حيث يكون المجال المغناطيسي اشد ما يمكن.
نرى من المفيد هنا أن نعرض الكيفية التي تتنافر أو تتلاحم بها خطوط القوة المغناطيسية لقضيبين مغناطيسيين متقابلين. ففي الحالة التي يكون فيها القضيبان المتشابهان متقابلين، فان خطوط القوة المغناطيسية تُظهر تنافراً في المجال بجوار القطبين كما في الشكل ( a 9 )، أما في الحالة الأخرى التي يكون فيها وضع القطبين المتواجهين مختلفين كما في الشكل ( b 9 )، فيبدو شكل خطوط القوة المغناطيسية كما لو كانت لقطب مغناطيسي واحد أي يكاد يشابه شكل خطوط القوة المغناطيسية في الشكل ( a 6 ).




تُرسم خطوط القوة المغناطيسية بحيث تعطي للقارئ فكرة عن طبيعة المجال المغناطيسي، فالنظر إلى المخططات في الشكل ( 10 a,b,c,d ) يعطينا انطباعاً واضحاً عن أن المجال المغناطيسي في جميعها منتظماً. فخطوط القوة في a وb وc تظهر مستقيمة ومتوازية وتحصر فيما بينها مسافات متساوية وفي نفس الاتجاه، وعلى هذا يكون المجال متساوياً في المقدار والاتجاه عند جميع النقاط، أما خطوط القوة في d تظهر على شكل دوائر مغلقة منتظمة متحدة في المركز مركزها السلك وفي مستوي عمودي عليه. أما صورة خطوط القوة في e تدلّلْ على أن المجال غير منتظم ، ففي 1 أشد مما هو عليه في 2.