قوانين المغناطيس

كان لقوانين المغناطيسية تأثير عميق على العلم والثقافة. منذ السنوات الأولى من القرن التاسع عشر ، عمل العلماء على تحديد وشرح القوانين الفيزيائية المختلفة التي تحكم سلوك المغناطيس في مجموعة متنوعة من السياقات. بحلول عام 1905 ، تطور الفهم العلمي للمغناطيسية لدرجة أنه ساعد في دفع إنشاء نظرية أينشتاين للنسبية الخاصة. على الرغم من أن الفهم التفصيلي والمتعمق للمغناطيسية يتطلب جهدًا مكثفًا ، يمكنك الحصول على نظرة عامة واسعة على هذه القوانين الأساسية بسرعة نسبيًا.

تم تطوير قوانين المغناطيسية وصقلها على نطاق واسع منذ تجارب أورستيد وأمبير وغيرهما من العلماء المشهورين الآن في أوائل القرن التاسع عشر. القانون الأساسي الذي تم تقديمه خلال هذا الوقت هو مفهوم أن أقطاب المغناطيس لكل منها شحنتها المميزة الموجبة أو السالبة ولا تجتذب سوى أقطاب مشحونة معاكسة. على سبيل المثال ، يكاد يكون من المستحيل الحفاظ على قطبين مغناطيسي موجب الشحنة من صد بعضهما البعض. من ناحية أخرى ، من الصعب الحفاظ على قطب مغناطيسي موجب الشحنة وشحنة سالبة من محاولة التحرك تجاه بعضهما البعض.

حيث يصبح هذا المفهوم مثيرًا للاهتمام بشكل خاص عندما يتم قطع مغناطيس موجود مسبقًا إلى مغناطيسين مختلفين أصغر. بعد القطع ، كل مغناطيس صغير له أقطاب موجبة وسالبة الشحنة ، بغض النظر عن مكان قطع المغناطيس الأكبر.

يشار إلى مفهوم الأعمدة المشحونة بشكل معاكس باسم القانون الأول للمغناطيسية.

القانون الثاني للمغناطيسية أكثر تعقيدًا قليلاً ويرتبط مباشرة بالقوة الدافعة الكهربائية للمغناطيس نفسه. يشار إلى هذا القانون بشكل عام باسم قانون كولوم.

ينص قانون كولوم على أن القوة التي يمارسها قطب المغناطيس على قطب إضافي تلتزم بسلسلة من القواعد الصارمة ، بما في ذلك:

• تتناسب القوة بشكل مباشر مع ناتج قوى القطب.
• توجد القوة في تناسب عكسي مع مربع المسافة المتوسطة بين القطبين.
• تعتمد القوة على الوسط المحدد الذي توضع فيه المغناطيسات.

الصيغة الرياضية المستخدمة بشكل شائع لتمثيل هذه القواعد هي:

F =[ك س م₁xم₂)/د²]

في الصيغة ، م₁ و م₂ تمثل قوة القطبين ، D تساوي المسافة بين القطبين ، و K هي تمثيل رياضي لنفاذية الوسط الذي توضع فيه المغناطيسات.

ال نظرية المجال المغناطيسية يوفر نظرة ثاقبة إضافية في سلوك المغناطيس. تم تقديم نظرية المجالات المغناطيسية لأول مرة في عام 1906 من قبل بيير إرنست فايس ، وتسعى إلى تفسير التغييرات التي تحدث داخل المادة عندما تصبح ممغنطة.

تتكون المواد الممغنطة الكبيرة من مناطق مغناطيسية أصغر ، يشار إليها عادة بالمجالات. داخل كل مجال توجد وحدات أصغر يشار إليها باسم ثنائيات القطب. تسمح الطبيعة المعقدة للتركيب المغناطيسي للوجود المستمر للمغناطيسية عند كسر أو فصل وحدات مغناطيسية أكبر.

المغناطيس لا يبقى ممغنطًا إلى الأبد. يمكن أن تحدث إزالة المغنطة المتعمدة من خلال إعادة تنظيم ثنائيات الأقطاب داخل المغناطيس نفسه. يمكن استخدام مجموعة متنوعة من العمليات لتحقيق ذلك. يعد تسخين المغناطيس بعد نقطة كوري الخاصة به ، وهي درجة الحرارة التي يُعرف عندها أنه يتعامل مع ثنائيات الأقطاب ، إحدى الطرق الشائعة. طريقة أخرى لإزالة مغنطة مادة ما هي تطبيق تيار بديل على المغناطيس. حتى بدون تطبيق أي من هذه الطرق ، فإن المغناطيس يزيل المغناطيس ببطء بمرور الوقت كجزء من عملية التدهور الطبيعي.