الدائمة والمؤقتة - فيزياء2-3 - ثالث ثانوي

الفصل المجالات المغناطيسية Magnetic Fields 6 ما الذي ستتعلمه في هذا الفصل؟ . تحديد قوى التنافر والتجاذب بين الأقطاب المغناطيسية. . الربط بين المغناطيسية وكل من الشحنة الكهربائية والتيار الكهربائي. . وصف كيفية توظيف الكهرومغناطيسية في التطبيقات العملية. الأهمية تعد المغناطيسية أساسا للعديد من التطبيقات التقنية. فالمعلومات على قرص الحاسوب الصلب تخزن بنمط مغناطيسي. محطم الذرّة أنبوب المسارع النووي كالموضح في الصورة محاط بمغانط فائقة التوصيل، والجسيمات ذات الطاقة الكبيرة تنتقل في مركز الأنبوب حيث لا يوجد مجال مغناطيسي. وإذا ابتعدت هذه الجسيمات عن مركز الأنبوب فإنها تتلقى دفعا مغناطيسيا لإبقائها في المركز. فكر كيف تسبب القوى التي تبذلها المغانط تسارعا للجسيمات؟ وهل يمكن لأي جسيم أن يتسارع؟ 376

www.ien.edu.sa تجربة استهلالية ) في أي اتجاه تؤثر المجالات المغناطيسية؟ 6. كرر الخطوات -- على أن يكون القطبان الشماليان متقابلين في هذه المرة. سؤال التجربة ما اتجاه القوة التي تؤثر في جسم ممغنط موضوع في مجال مغناطيسي ؟ الخطوات التحليل ما الاتجاه الذي يشير إليه الطرف الأحمر لإبرة البوصلة عادة؟ وما الاتجاه الذي يبتعد عنه ؟ ولماذا قد لا تشير بعض 1. ضع أمامك قضيبا مغناطيسيا أفقياً على أن يكون قطبه الأسهم إلى أي الموقعين في السؤالين؟ الشمالي نحو اليسار. 2. ضع قضيبا مغناطيسيا آخر أفقيا أيضًا عن يسار التفكير الناقد يسمى المخطط الذي حصلت عليه بعد القضيب الأول وعلى بعد 5.0cm منه بحيث يكون رسمك للأسهم، المجال المغناطيسي. تذكر المقصود بكل متاحًا وضع بوصلة بين القضيبين المغناطيسيين على من مجال الجاذبية الأرضية، والمجال الكهربائي، وعرّف أن يكون قطبه الشمالي نحو اليسار أيضًا. المجال المغناطيسي. 3 ارسم شكلاً توضيحيا لما قمت به على ورقة، وتحقق من تحديد الأقطاب عليه. 4. ضع البوصلة بالقرب من أحد القطبين وارسم الاتجاه الذي يشير إليه سهمها. 5. استمر في تغيير موضع البوصلة نحو القطب الآخر عدة مرات، وفي كل مرة ارسم الاتجاه الذي يشير إليه السهم حتى تحصل على 20-15 سهما . S 6-1 المغانط : الدائمة والمؤقتة Magnets: Permanent and Temporary عرفت المغانط والمجالات المغناطيسية منذ أكثر من 2000 سنة مضت واستخدم البحارة الصينيون المغانط في صورة بوصلات ملاحية قبل 900 سنة تقريباً. ودرس العلماء منذ القدم وفي أنحاء العالم كافة الصخور الأهداف S • تصف خصائص المغائط ومنشأ المغناطيسية في المواد. • تقارن بين المجالات المغناطيسية المختلفة. المغناطيسية التي تسمى مغانط طبيعية. وللمغانط اليوم أهمية متنامية في حياتنا اليومية؛ فالمولدات الكهربائية، والمحركات الكهربائية البسيطة، وأجهزة التلفاز، وأجهزة العرض التي تعمل بالأشعة المهبطية، وأشرطة التسجيل، ومشغلات الأقراص الصلبة الموجودة داخل أجهزة الحاسوب، جميعها تعتمد على الآثار المغناطيسية للتيارات الكهربائية. وإذا كنت قد استخدمت البوصلة يوما ما، أو التقطت الدبابيس أو مشابك الورق بالمغناطيس فقد لاحظت بعض الآثار المغناطيسية. ولربما صنعت مغناطيسا كهربائيًا أيضًا، وذلك بلف سلك معزول حول مسمار، ثم وصلت طرفي السلك ببطارية. وستكون خصائص المغانط أكثر وضوحًا إذا استخدمت في تجربتك مغناطيسين ولدراسة المغناطيسية بصورة أفضل يمكنك التجريب بالمغانط ، كتلك الموضحة في الشكل 1-6. المفردات المستقطب التدفق المغناطيسي الملف اللولبي القاعدة الثانية لليد اليمني المجالات المغناطيسية القاعدة الأولى لليد اليمنى المغناطيس الكهربائي المنطقة المغناطيسية وزارة التعليم Minist37ucation 2023-1445

الخصائص العامة للمغانط General Properties of Magnets علق مغناطيسا بخيط، كما هو موضح في الشكل 62. إذا استخدمت قضيبًا مغناطيسيا فعليك تعليقه بسلك ينتهي بخطافين لتجعله أفقيًا. عندما يستقر المغناطيس يتخذ اتجاها معينا. حرّك المغناطيس بحيث يشير إلى اتجاه مختلف ثم اتركه. هل استقر القضيب المغناطيسي عند الاتجاه الأول نفسه؟ إذا حدث ذلك فإلى أي اتجاه يشير ؟ ستجد أن القضيب المغناطيسي قد استقر في اتجاه شمال - جنوب . اكتب الحرف N عند الطرف الذي يشير إلى اتجاه الشمال بوصفه مرجعًا. يمكنك أن تستنتج من خلال هذه : التجربة البسيطة أن المغناطيس مستقطب، أي له قطبان متميزان متعاكسان، أحدهما القطب الباحث عن الشمال الجغرافي للأرض ، ويسمى القطب الشمالي. والآخر القطب الباحث عن الجنوب الجغرافي للأرض، ويسمى القطب الجنوبي والبوصلة ليست أكثر الشكل 1-6 المغانط الشائعة التي تباع من مغناطيس صغير حر الدوران. في معظم محال الأدوات المنزلية والمكتبات. علق مغناطيسًا آخر بالطريقة نفسها، وحدد القطب الشمالي له كما فعلت مع المغناطيس الشكل 2-6 إذا علقت مغناطيسا بخيط فإن المغناطيس سيتخذ اتجاها يتناسب مع الخصائص المغناطيسية للأرض (2). سيشير القطب الشمالي للمغناطيس نحو الشمال، وإذا قربت القطب الشمالي للمغناطيس الآخر نحو القطب الشمالي للمغناطيس المعلق فسوف المغناطيس المعلق (b). يبتعد الأول. ولاحظ تفاعل المغناطيسين؛ وذلك بتقريب أحدهما إلى الآخر، كما هو موضح في الشكل 6-2b. ماذا يحدث عند تقريب القطبين الشماليين أحدهما إلى الآخر؟ حاول ذلك مع الأقطاب الجنوبية. وأخيرًا ماذا يحدث عند تقريب القطبين المختلفين أحدهما إلى الآخر ؟ لعلك لاحظت أن القطبين الشماليين يتنافران وكذلك الجنوبيان. ولعلك لاحظت كذلك أن القطب الجنوبي لأحدهما انجذب نحو القطب الشمالي للآخر. أي أن الأقطاب المتشابهة تتنافر والأقطاب المختلفة تتجاذب. ولجميع المغانط قطبان مختلفان. وإذا قسمت المغناطيس نصفين فسينتج مغناطيسان جديدان، كل منهما له قطبان. وقد حاول العلماء كسر المغناطيس ليفصلوا القطبين أحدهما عن الآخر للحصول على قطب مغناطيسي منفرد، إلا أن أحدًا لم ينجح في ذلك حتى على المستوى المجهري. وإذا علمنا أن المغانط تنتظم دائما في اتجاه شمال - جنوب فسوف يظهر لنا أن الأرض نفسها مغناطيس عملاق. ولأن الأقطاب المغناطيسية المختلفة تتجاذب، والقطب المغناطيسي الشمالي لإبرة البوصلة يشير نحو الشمال، لذا يجب أن يكون القطب المغناطيسي الجنوبي للأرض بالقرب من القطب الشمالي الجغرافي لها. وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 378

الشكل 3-6 ينجذب المسمار نحو المغناطيس. وفي هذه العملية يصبح المسمار نفسه ممغنطا، ويمكنك أن ترى أنه عندما يحدث تلامس بين المغناطيس والمسمار فإن المسمار يصبح قادرا على جذب أجسام فلزية أخرى. وعند فصل المسمار عن المغناطيس تسقط بعض الأجسام الفلزية وذلك لأن المسمار يفقد جزءا من مغناطيسيته كيف تؤثر المغانط في المواد الأخرى عرفت منذ طفولتك أن المغانط تجذب مغانط أخرى وبعض الأجسام القريبة، ومنها المسامير والدبابيس ومشابك الورق، والعديد من الأجسام الفلزية الأخرى. وخلافًا للتفاعل بين مغناطيسين فإن أي طرف للمغناطيس يجذب أي طرف لقطعة حديد. فكيف تفسر هذا السلوك؟ أولاً، إذا لامس المغناطيس مسمارا، ثم لامس المسمار قطع حديد صغيرة فى المسمار نفسه مغناطيسا، كما هو موضح في الشكل 63. فالمغناطيس يحفز المسمار ليصبح مستقطبًا. ويعتمد اتجاه قطبية المسمار على قطبية المغناطيس. وإذا أبعدت المغناطيس فسيفقد المسمار بعضًا من مغناطيسيته، ولن يطول جذبه للأجسام الفلزية الأخرى. وإذا كرّرت التجربة الموضّحة في الشكل ،63، ووضعت قطعة من الحديد المطاوع (حديد يحتوي على القليل من الكربون) بدلاً من المسمار فستلاحظ أن الحديد المطاوع يفقد كل جاذبيته للأجسام الفلزية الأخرى مباشرة عند إبعاد المغناطيس؛ وذلك لأن الحديد المطاوع مغناطيس مؤقت. أما المسمار فيحتوي على معادن أخرى تتيح له الاحتفاظ ببعض مغناطيسيته عند إبعاد المغناطيس الدائم. المغناطيس الدائم تتولد مغناطيسية المغناطيس الدائم بطريقة مشابهة للتي تولدت بها مغناطيسية المسمار. وبسبب التركيب المجهري للمادة التي يتكون منها المغناطيس فإن المغناطيسية المستحثة تصبح دائمة. يُصنع العديد من المغانط الدائمة من سبيكة حديد تحتوي على خليط من الألومنيوم والنيكل والكوبالت . و هناك مجموعة متنوعة من العناصر الترابية النادرة - ومنها النيوديميوم والجادولينيوم - تنتج مغانط دائمة قوية جدا مقارنة بأحجامها. المجالات المغناطيسية حول المغائط الدائمة Magnetic Fields Around Permanent Magnets عندما تجري تجربة باستخدام مغناطيسين تلاحظ أن القوى بينهما – سواء أكانت قوة تجاذب أو تنافر - تحدث حتى قبل تلامسها. وبالطريقة نفسها التي وصفت بها قوة الجاذبية والقوة الكهربائية من خلال مجال الجاذبية الأرضية والمجال الكهربائي، يمكن وصف القوى المغناطيسية من خلال المجالات وزارة التعليم Minist 379 2023-1445 fucation

الشكل 4-6 يظهر المجال المغناطيسي القضيب مغناطيسي بوضوح في الأبعاد الثلاثة، وذلك عند تعليق المغناطيس في الجليسرول مع برادة الحديد (2)، إلا أنه من الأسهل وضع المغناطيس أسفل ورقة ثم رش برادة الحديد فوقها لمشاهدة نمط المجال المغناطيسي في بعدين (b). دلالة الألوان المغناطيسية المتولدة حول المغناطيس. وهذه المجالات المغناطيسية كميات متجهة توجد في المنطقة التي تؤثر فيها القوة المغناطيسية. يمكن تمثيل المجال المغناطيسي الموجود حول المغناطيس باستخدام برادة الحديد؛ فكل قطعة صغيرة من برادة الحديد تصبح مغناطيسا بالحث. وتدور برادة الحديد حتى تصبح موازية للمجال المغناطيسي، مثل إبرة البوصلة تماما . ويوضح الشكل 6-4a برادة الحديد في محلول الجليسرول، وهي تحيط بالقضيب المغناطيسي، ويمكن ملاحظة صورة ثلاثية الأبعاد للمجال وفي الشكل 4-6 ترتبت برادة الحديد، وأعطت رسما ثنائي الأبعاد للمجال المغناطيسي، ويساعدك ذلك على تصور خطوط المجال المغناطيسي. ويمكن لبرادة الحديد كذلك أن تظهر كيف يتشوّه المجال المغناطيسي بواسطة جسم ما. خطوط المجال المغناطيسي لاحظ أن خطوط المجال المغناطيسي تشبه خطوط المجال الكهربائي في أنها وهمية، وهي تستخدم لتساعدنا على تصور المجال، وتزودنا بمقياس . رسمت الشحنات الموجبة باللون الشدة المجال المغناطيسي. ويسمّى عدد خطوط المجال المغناطيسي التي تخترق السطح الأحمر. التدفق المغناطيسي والتدفق عبر وحدة المساحة يتناسب طرديا مع شدة المجال المغناطيسي. . رسمت الشحنات السالبة باللون وكما تلاحظ من الشكل 4 فإن معظم التدفق المغناطيسي مركز عند القطبين؛ حيث يكون المجال المغناطيسي عندهما أكبر ما يمكن. الأزرق. . رسمت خطوط المجال الكهربائي يُعرف اتجاه خط المجال المغناطيسي بأنه الاتجاه الذي يشير إليه القطب الشمالي لإبرة البوصلة باللون النيلي ( الأزرق الداكن). عند وضعها في المجال المغناطيسي. ويحدد اتجاه خطوط المجال المغناطيسي بحيث تكون . رسمت خطوط المجال المغناطيسي خارجة من القطب الشمالي للمغناطيس وداخلة إلى القطب الجنوبي له، كما هو موضح في الشكل 5-6 ماذا يحدث داخل المغناطيس ؟ لا توجد أقطاب مفردة تنتهي فيها أو تبدأ منها خطوط المجال المغناطيسي، لذا فهي تكمل دورتها داخل المغناطيس دائما من القطب الجنوبي إلى القطب الشمالي لتشكل حلقات مقفلة. باللون الأخضر. الشكل 5-6 يمكن تصور خطوط المجال المغناطيسي على شكل حلقات مغلقة تخرج من القطب الشمالي وتدخل إلى القطب الجنوبي للمغناطيس نفسه لتكمل دورتها إلى القطب الشمالي. 380 وزارة التعليم Ministry of Educati 2023-1445

ما نوع المجالات المغناطيسية المتكونة بواسطة أزواج من القضبان المغناطيسية؟ يمكن مشاهدة هذه المجالات بوضع مغناطيسين أسفل ورقة، ورش برادة حديد عليها. يبين الشكل 6 خطوط المجال بين قطبين متشابهين. وفي المقابل إذا وضع قطبان مختلفان متقاربان فإنهما يكونان مجالا، كما هو موضح في الشكل 6. وتبين برادة الحديد أن خطوط المجال بين قطبين مختلفين تتجه مباشرة من أحد المغناطيسين لتصل إلى الآخر. القوى المؤثرة في الأجسام الموضوعة في مجالات مغناطيسية تؤثر المجالات المغناطيسية بقوى في مغانط أخرى؛ فالمجال المغناطيسي الناتج عن القطب الشمالي لمغناطيس يدفع القطب الشمالي المغناطيس آخر بعيدا في اتجاه خط المجال، والقوى الناتجة عن المجال نفسه والمؤثرة في قطب جنوبي لمغناطيس آخر تجذبه في عكس اتجاه خطوط المجال. وفي الوقت نفسه فإن المغناطيس الثاني يحاول أن يصطف أو يترتب مع المجال، كما في إبرة البوصلة. عندما توضع عينة مصنوعة من الحديد أو الكوبالت أو النيكل في المجال المغناطيسي المغناطيس دائم تصبح خطوط المجال مركزة أكثر خلال هذه العينة، وتتمغنط بالحث، وتبدو خطوط المجال كأنها تخرج من القطب الشمالي للمغناطيس وتدخل أحد طرفي العينة، وتمر خلالها، ثم تخرج من الطرف الآخر للعينة، ولذلك يكون طرف العينة القريب من القطب الشمالي للمغناطيس قطبًا جنوبياً، فتنجذب العينة نحو المغناطيس. مسائل تدريبية الشكل - تبين خطوط المجال المغناطيسي الممثلة ببرادة الحديد أن الأقطاب المتشابهة تتنافر (2)، والأقطاب المختلفة تتجاذب (b)، ولا تشكل برادة الحديد خطوطا متصلة بين الأقطاب المتشابهة لكنها تبين أن خطوط المجال المغناطيسي تنقل مباشرة بين القطبين الشمالي والجنوبي المغناطيسين 1. إذا حملت قضيبين مغناطيسيين على راحتي يديك، ثم قربت يديك إحداهما إلى الأخرى فهل ستكون القوة تنافرًا أم تجاذبًا في كل من الحالتين الآتيتين؟ a. تقريب القطبين الشماليين أحدهما إلى الآخر. b. تقريب القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي. 2. يبين الشكل 7-6 خمسة مغانط في صورة أقراص مثقوبة بعضها فوق بعض. فإذا كان القطب الشمالي للقرص العلوي متجها إلى أعلى فما نوع القطب الذي يكون نحو الأعلى لكل من المغانط الأخرى؟ 3. يجذب مغناطيس مسمارًا، ويجذب المسمار بدوره قطعا صغيرة، كما هو موضح في الشكل .. فإذا كان القطب الشمالي للمغناطيس الدائم عن اليسار كما هو موضح فأي طرفي المسمار يمثل قطبا جنوبياً؟ 4. لماذا تكون قراءة البوصلة المغناطيسية غير صحيحة أحيانًا ؟ الشكل 7-6 وزارة التعليم Minist 381 2023-1445 Jucation

بوصلة a مصدر القدرة AC تيار DC OFF .ON بوصلة مصدر القدرة AC تيار DC OFF .ON الشكل 8-6 باستخدام أدوات مماثلة لتلك الموضحة في الشكل (2) تمكن أورستد من توضيح العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية، وذلك بتمرير تيار كهربائي في السلك (b). المجالات المغناطيسية حول التيارات الكهربائية Magnetic Fields Around Electric Currents أجرى الفيزيائي الدنماركي هانز كريستيان أورستد عام 1820م تجارب على التيارات الكهربائية المارة في الأسلاك، فوضع مسلكا فوق محور بوصلة صغيرة، وأوصل نهايتي السلك بدائرة كهربائية مغلقة، كما هو موضح في الشكل 6-8a. وكان يتوقع أن تشير البوصلة إلى اتجاه السلك أو اتجاه سريان التيار، لكن بدلاً من ذلك تعجب لرؤية إبرة البوصلة تدور لتصبح في اتجاه عمودي على السلك، كما هو موضح في الشكل 86-6. أي أن القرى المؤثرة في قطبي مغناطيس البوصلة كانت متعامدة مع التجاه التيار داخل السلك. ووجد أورستد أيضًا أنه لو لم يكن هناك تيار في السلك لما كان هناك قوى مغناطيسية. المجال المغناطيسي لسلك مستقيم : إذا انحرفت إبرة البوصلة عند وضعها بالقرب من سلك الشكل 9-6 يظهر المجال المغناطيسي يحمل تيارًا وجب أن يكون ذلك ناتجا عن مجال مغناطيسي ولده التيار الكهربائي. ويمكنك حول سلك يمر فيه تيار كهربائي ويخترق بسهولة ملاحظة المجال المغناطيسي حول سلك يحمل تيارًا عن طريق إنفاذ سلك رأسيا قرضا كرتونيا في صورة دوائر متحدة خلال قطعة كرتون أفقية، ورش برادة حديد عليها. فعند مرور التيار في السلك ستلاحظ المركز من برادة الحديد حول السلك. أن برادة الحديد تترتب وتشكل نمطا في صورة دوائر متحدة المركز حول السلك، كما هو موضح في الشكل 69 تشير الخطوط الدائرية إلى أن خطوط المجال المغناطيسي حول السلك الطويل (لانهائي) الذي يسري فيه تيار كهربائي تشكل حلقات مغلقة بالطريقة نفسها التي تشكل بها خطوط المجال المغناطيسي حلقات مغلقة حول المغانط الدائمة. وتتناسب شدة المجال المغناطيسي المتولد حول سلك مستقيم وطويل طرديا مع مقدار التيار المار في السلك، وعكسياً مع البعد عنه. وتبين البوصلة اتجاه خطوط المجال. وإذا عكس اتجاه التيار فستعكس إبرة الشكل 10-6 ينعكس اتجاه المجال البوصلة اتجاهها أيضًا، كما هو موضح في الشكل 6-10a. المغناطيسي الناتج عن مرور تيار في سلك موصل مستقيم عندما ينعكس اتجاه التيار المار فيه (2). ويحدد اتجاه المجال المغناطيسي الناتج عن سلك مستقيم يحمل تيارا باستخدام القاعدة الأولى لليد اليمنى (b). تيار | اليد اليمني اتجاه خطوط المجال المغناطيسي وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 382

الشكل 11-6 يمكن تمثيل المجال المغناطيسي حول حلقة سلكية تحمل تيارا باستخدام القاعدة الأولى لليد اليمنى (2) يولد التيار المار في الملف اللولبي مجالاً مغناطيسيا، بحيث يضاف مجال كل لفة إلى مجالات اللغات الأخرى (b). مجال مغناطيسي 000 2000 تستخدم القاعدة الأولى لليد اليمنى في تحديد اتجاه المجال المغناطيسي بالنسبة إلى اتجاه التيار الاصطلاحي تخيل أنك تمسك بيدك اليمنى قطعة من سلك معزول. اجعل إبهامك في اتجاه التيار الاصطلاحي. ستشير أصابعك التي تدور حول السلك إلى اتجاه المجال المغناطيسي، كما هو موضح في الشكل 100-6. تطبيق الفيزياء المجال المغناطيسي لملف دائري يولّد التيار الكهربائي المار في حلقة سلكية مجالا مغناطيسيا - الكهرومغناطيسية تستخدم الكهرومغناطيسية حول جميع أجزاء الحلقة. وعند تطبيق القاعدة الأولى لليد اليمنى على أي جزء من أجزاء غالبا في روافع نقل الحديد والفولاذ في مواقع الصناعات والمغناطيس الذي يعمل الحلقة السلكية ستجد أن اتجاه المجال المغناطيسي داخل الحلقة يكون دائما في الاتجاه نفسه. بفرق جهد V 230 وتيار 156A يمكن أن ففي الشكل 11a- 6 يكون اتجاه المجال المغناطيسي داخل الحلقة خارجا من الصفحة، أما يرفع كتلة مقدارها kg 11300. اتجاه المجال المغناطيسي خارج الحلقة فيكون دائما داخلاً إلى الصفحة. المجال المغناطيسي لملف لولبي وعند لف السلك عدة لفات لتكوين ملف لولبي، ثم تمرير تيار في الملف، يكون اتجاه المجال حول جميع اللفات في الاتجاه نفسه، كما هو موضح في الشكل 611 ويسمى الملف الطويل المكوّن من عدة لفات الملف اللولبي (المحث) عملية كيف يولد التيار الكهربائي تجربة مجالا مغناطيسيا قويا؟ ويكون المجال المغناطيسي داخل الملف اللولبي مساويًا لمجموع المجالات الناتجة عن لفاته. ارجع إلى دليل التجارب العملية وعندما يسري تيار في ملف سلكي يصبح لهذا الملف مجال مغناطيسي يشبه المجال الناتج على منصة عين الإثرائية عن مغناطيس دائم. وعند تقريب الملف الذي يسري فيه تيار من مغناطيس معلق فإن أحد طرفي الملف سيتنافر مع القطب المماثل له من المغناطيس، وهذا يعني أن الملف الذي يسري فيه تيار يمثل مغناطيسا له قطبان شمالي وجنوبي. ويسمى المغناطيس الذي ينشأ عن سريان تیار كهربائي في ملف المغناطيس الكهربائي. وتتناسب شدة المجال المغناطيسي الناتج في ملف طرديا مع مقدار التيار المار فيه ومع عدد لفاته؛ ذلك لأن المجالات المغناطيسية للفات متساوية، وتكون هذه المجالات في الاتجاه نفسه. يمكن زيادة قوة المغناطيس الكهربائي أيضًا عن طريق وضع قضيب حديدي (قلب) داخل الملف؛ حيث يدعم هذا القلب المجال المغناطيسي ويقويه، فيعمل القلب على زيادة المجال المغناطيسي؛ لأن مجال الملف اللولبي يولّد مجالاً مغناطيسيا مؤقتًا في القلب، تماما كما يعمل المغناطيس الدائم عند تقريبه إلى قطعة حديد. وزارة التعليم Minist 383 2023-1445 fucation

الشكل 12-6 تستخدم القاعدة الثانية لليد اليمنى في تحديد قطبية المغناطيس الكهربائي. تجربة وتستخدم القاعدة الثانية لليد اليمنى في تحديد اتجاه المجال المغناطيسي الناتج عن مغناطيس كهربائي بالنسبة إلى اتجاه سريان التيار الاصطلاحي. تخيل أنك تمسك بيدك اليمنى ملفا معزولا، فإذا دوّرت أصابعك حول الحلقات في اتجاه سريان التيار الاصطلاحي، كما هو موضح في الشكل 12، فسيشير إبهامك نحو القطب الشمالي للمغناطيس الكهربائي. مسائل تدريبية يسري تيار كهربائي في سلك مستقيم طويل من الشمال إلى الجنوب. أجب عما يأتي: a عند وضع بوصلة فوق السلك لوحظ أن قطبها الشمالي اتجه شرقا. ما اتجاه التيار في السلك؟ . إلى أي اتجاه تشير إبرة البوصلة إذا وضعت أسفل السلك ؟ 6. ما شدة المجال المغناطيسي على بعد 1cm من سلك يسرى فيه تيار، مقارنة بما يأتي: a. شدة المجال المغناطيسي على بعد 2cm من السلك. شدة المجال المغناطيسي على بعد 3cm من السلك. المجالات المغناطيسية الثلاثية 7. صنع طالب مغناطيسا بلف سلك حول الأبعاد B7 اربط مسمارا من منتصفه بخيط بحيث يصبح معلقا بصورة أفقية، ضع قطعة صغيرة من الشريط اللاصق مسمار، ثم وصل طرفي السلك ببطارية، كما هو موضح في الشكل 13-6 أي طرفي المسمار (المدبب أم المسطح) سيكون قطبا شماليا؟ AliF الشكل 13-6 حول الخيط في موضع التفافه حول 8. إذا كان لديك بكرة سلك وقضيب زجاجي وقضيب حديدي وآخر من المسمار حتى لا يفلت الخيط أدخل المسمار داخل الملف وشغل مصدر الجهد الموصول بالملف ثم الألومنيوم، فأي قضيب تستخدم لعمل مغناطيس كهربائي يجذب قطعًا فولاذية؟ وضح إجابتك. 9. يعمل المغناطيس الكهربائي الوارد في المسألة السابقة جيدًا، فإذا أردت أن تجعل افصل مصدر الجهد، وأخرج المسمار قوته قابلة للتعديل والضبط باستخدام مقاومة متغيرة فهل ذلك ممكن؟ وضح من داخل الملف ثم أمسك الخيط لتعليق المسمار إجابتك. 1. توقع ما سلوك المسمار مع وجود مغناطیس دائم؟ 2. اختبر توقعك. التحليل والاستنتاج الصورة المجهرية للمواد المغناطيسية A Microscopic Picture of Magnetic Materials 3. وضح ما دليلك على أن المسمار تعلمت أنه عند وضع قطعة حديد أو كوبالت أو نيكل بالقرب من مغناطيس فإن العنصر يصبح مغناطيسًا أيضًا، وسيكون له قطبان، شمالي وجنوبي، إلا أن هذه المغنطة تكون مؤقتة. أصبح ممغنطا؟ .4 ارسم شكلا ثلاثي الأبعاد يوضح ويعتمد توليد هذه القطبية المؤقتة على اتجاه المجال الخارجي. ويفقد العنصر مغناطيسيته المجال المغناطيسي حول المسمار عند إبعاد المجال الخارجي، وتسلك العناصر الثلاثة (الحديد والنيكل والكوبالت) سلوك مغانط كهربائية بطرائق عديدة؛ إذ لها خاصية تسمى الفرومغناطيسية : وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 384

الشكل 14- 6 قطعة الحديد (2) تصبح مغناطيسا فقط عندما تترتب مناطقها المغناطيسية في اتجاه واحد (b). المناطق المغناطيسية على الرغم من أن التفصيلات التي اقترحها أمبير حول منشأ مغناطيسية المغناطيس كانت غير صحيحة إلا أن فكرته الأساسية كانت صائبة؛ فكل إلكترون في الذرة يشبه مغناطيسا كهربائياً صغيرًا. وعندما تترتب مجموعة المجالات المغناطيسية الخاصة بإلكترونات الذرات المتجاورة في الاتجاه نفسه تسمى هذه المجموعة المنطقة المغناطيسية. وعلى الرغم من أن هذه المجموعة قد تحوي 102 ذرة مفردة، إلا أن المناطق المغناطيسية تبقى صغيرة جدا ومحدودة (غالباً) من 10 إلى 1000 ميكرون)، لذا فإن عينة صغيرة من الحديد تحتوي على عدد هائل من المناطق المغناطيسية. عندما لا تكون قطعة الحديد داخل مجال مغناطيسي فإن المناطق المغناطيسية تكون في اتجاهات عشوائية، وتلغي مجالاتها المغناطيسية بعضها بعضًا، كما في الشكل 6-14a. أما عندما توضع قطعة الحديد داخل مجال مغناطيسي فإن هذه المناطق المغناطيسية تترتب بفعل المجال الخارجي لتصبح متفقة معه في الاتجاه، كما هو موضح في الشكل 140-6. وفي حالة المغناطيس المؤقت تعود المناطق إلى عشوائيتها بعد إزالة المجال المغناطيسي الخارجي. وللحصول على مغناطيس دائم يتم خلط الحديد مع مواد أخرى لإنتاج سبائك تحافظ على المناطق المغناطيسية مرتبة بعد إزالة تأثير المجال المغناطيسي الخارجي. التسجيل في الوسائط تولد المسجلات الصوتية وأجهزة الفيديو نبضات وإشارات كهربائية في رأس التسجيل الذي يتكون من مغانط كهربائية، فيعمل على توليد مجالات مغناطيسية تمثل الصوت والصورة المراد تسجيلهما. وعندما يمر شريط التسجيل المغناطيسي الذي يحتوي على قطع صغيرة جدا من مواد مغناطيسية فوق رأس التسجيل، تترتب المناطق المغناطيسية لهذه القطع بواسطة المجالات المغناطيسية لرأس التسجيل، وتعتمد اتجاهات ترتيب واصطفاف المناطق المغناطيسية على اتجاه التيار المار برأس التسجيل، وبذلك تصبح تلك المناطق المغناطيسية تسجيلاً مغناطيسيا للصوت والصورة المسجلين. وتسمح المادة المغناطيسية الموجودة على الشريط البلاستيكي للمناطق المغناطيسية بالمحافظة على ترتيبها، إلى أن يتم تطبيق مجال مغناطيسي قوي يكفي لتغييرها مرة أخرى. وعند تشغيل الشريط وإعادة قراءته تنتج إشارة بواسطة التيارات المتولدة عند مرور رأس التسجيل فوق الجسيمات المغناطيسية على الشريط، وترسل هذه الإشارة إلى مضخم وإلى زوج من وزارة التعليم Minist 38ucation 2023-1445

مكبرات الصوت أو سماعات الأذن. وعند استعمال شريط مسجل عليه سابقا لتسجيل أصوات جديدة ينتج رأس المسح مجالاً مغناطيسياً متناوبا بصورة سريعة يعمل على بعثرة اتجاهات المناطق المغناطيسية على الشريط. التاريخ المغناطيسي للأرض تسجل الصخور التي تحتوي على الحديد تاريخ اختلاف اتجاهات المجال المغناطيسي الأرضي ؛ فصخور قاع البحر نتجت عن اندفاع صخور منصهرة من شقوق في قاع المحيط، وعندما بردت تمغنطت في اتجاه المجال المغناطيسي الأرضي في ذلك الزمن. ونتيجة للتوسع في قاع البحر فإن الصخور الأبعد عن الشقوق تعدّ أقدم من الصخور القريبة من الشقوق. وقد تفاجأ العلماء الأوائل الذين فحصوا صخور قاع البحر عندما وجدوا أن اتجاه المغنطة في الصخور المختلفة متغير ومتنوع، وخلصوا من خلال بياناتهم إلى أن القطبين المغناطيسيين للأرض قد تبادلا موقعيها عدة مرات على مر العصور في تاريخ الأرض وأصل المجال المغناطيسي للأرض ومنشؤه غير مفهوم بصورة جيدة حتى الآن، كما تعد كيفية انعكاس اتجاه هذا المجال لغزا حتى يومنا هذا. 6-1 مراجعة 10. المجالات المغناطيسية هل المجال المغناطيسي حقيقي 14. التفكير الناقد تخيل لعبة داخلها قضيبان فلزيان أم مجرد وسيلة من النمذجة العلمية؟ 11. القوى المغناطيسية اذكر بعض القوى المغناطيسية الموجودة حولك. كيف يمكنك عرض تأثيرات هذه القوى؟ 12. اتجاه المجال المغناطيسي صف قاعدة اليد اليمني المستخدمة لتحديد اتجاه المجال المغناطيسي حول سلك مستقيم يمر فيه تيار كهربائي. 13. المغانط الكهربائية وضعت قطعة زجاج رقيقة وشفافة فوق مغناطيس كهربائي نشط، ورش فوقها برادة الحديد فترتبت بنمط معين. إذا أعيدت التجربة بعد عكس قطبية مصدر الجهد فما الاختلافات التي ستلاحظها؟ وضح إجابتك. متوازيان وضعا بصورة أفقية أحدهما فوق الآخر، وكان القضيب العلوي حر الحركة إلى أعلى وإلى أسفل. . إذا كان القضيب العلوي يطفو فوق السفلي، وعكس اتجاهه فإنه يسقط نحو القضيب السفلي. وضح لماذا قد يسلك القضيبان هذا السلوك ؟ b. افترض أن القضيب العلوي قد فقد وحل محله قضيب آخر. في هذه الحالة يسقط القضيب العلوي نحو القضيب السفلي مهما كان اتجاهه، فما نوع القضيب الذي استعمل؟ 386 وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445