مغناطيسية
عودة للموسوعة| جزء من سلسلة منطقات حول |
| الكهرومغناطيسية |
|---|
|
كهرباء · مغناطيسية |
|
كهرباء ساكنة
|
|
مغناطيسية ساكنة
|
|
الكهرومغناطيسية التقليدية
|
|
دائرة كهربائية
|
|
الفهماء
|
|
بوابة كهرومغناطيسية |
المغناطيسية ظاهرة يتميز بها حجر المغناطيس الطبيعي أوالمغناطيس المصنع وهي واضحة جدآ للعيان في ظاهرة الجذب لبعض المواد ذات مغناطيسية حديدية. وتبين حتى المواد المغناطيسية تتكون من حبيبات مغناطيسية بذاتها حيث تتخذ الذرات المغناطيسية اتجاها واحدا، ولكن توزيع اتجاه مغناطيسية الحبيباتقد يكون عشوائيا في المادة بحيث تكون محصلة مغناطيسيتها صفرا. بينما تترتب في حالة المغنطة في اتجاه واحد تحت تأثير المجال المغناطيسي الخارجي.
وتعود ظاهرة المغناطيسية إلى مغناطيسية ذرات بعض العناصر مثل الحديد والكوبلت والنيكل وجزيئات تدخل فيها تلك العناصر (سبائكها). ففي الحديد مثلا توحد إلكترونات المدار الذري 3d اتجاه عزمها المغزلي المغناطيسي وتصبح ذرة الحديد مغناطيسا صغيرا. يحدث ذلك التوجه في العناصر الحديد والكوبلت والنيكل وتصبح جميع منها مغناطيسا ذاتيا رغم حتى مبدأ استبعاد باولي يقول أنه إذا شغل إلكترونان نفس مستوي الطاقة في ذرة فمن المفروض حتىقد يكون العزم المغزلي المغناطيسي لأحدهما بعكس اتجاه العزم المغزلي المغناطيسي للآخر. بذلك تكون الذرة غير مغناطيسية. أما ظاهرة مغناطيسية ذرة الحديد فهي تسري مخالفة لمبدأ استبعاد باولي، وكانت هناك حيرة كبيرة للفهماء في خروج الحديد والكوبلت والنيكل عن تلك القاعدة. وحُلت المشكلة باكتشاف وجود تآثر متبادل بين الذرات يجعلها تتصرف بتلك الطريقة.
نظرة تاريخية
اكتُشفت المغناطيسية لأول مرة في العالم القديم، حين لاحظ الناس حتى الأحجار المغناطيسية، بتر مُمغنطة بشكل طبيعي من أكسيد الحديد الأسود (الماغنتيت) المعدني، يمكن حتى تجذب الحديد. حدثة مغناطيس تأتي من المصطلح اليوناني μαγνῆτις λίθος أي «الحجر الماغنيسي، أوالحجر المغناطيسي». في اليونان القديمة، نسب «أرسطو» أول ما يمكن تسميته مناقشة فهمية للمغناطيسية إلى الفيلسوف «طاليس الملطي»، الذي عاش بين عامي 625 و545 قبل الميلاد. تصف النصوص الطبية الهندية القديمة، «ساسروتا سامهيتا»، استخدام الماغنتيت لإزالة السهام الموجودة في جسم الشخص المصاب.
في الصين القديمة، يكمن أقدم مرجع أدبي للمغناطيسية في كتاب من القرن الرابع قبل الميلاد سمي باسم مؤلفه، «حكيم وادي الشبح». تشير حوليات القرن الثاني قبل الميلاد، «لشي شنشو»، أيضًا إلى حتى «حجر المغناطيس يجعل الحديد يقترب، أويجذبه». أول ذكر لجذب حجر المغناطيس لإبرة هوعمل من القرن الأول، «استفسارات متوازنة»، إذ ذكر حتى «حجر المغناطيس يجذب الإبر». كان العالم الصيني «شين كو» من القرن الحادي عشر أول إنسان يخط – في كتاب «منطقات دريم بول» – عن بوصلة بإبرة مُمغنطة وكيف حسنت دقة الملاحة من خلال استغلال المفهوم الفلكي للشمال الحقيقي (الجيوديسي). بحلول القرن الثاني عشر، عُرف عن الصينيين استخدامهم لبوصلة حجر المغناطيس للملاحة. قاموا بنحت ملعقة اتجاهية من الحجر بطريقة جعلت مقبض الملعقة موجهًا إلى الجنوب دائمًا.
كان «ألكسندر نيكام»، بحلول عام 1187، أول من وصف البوصلة واستخدامها للملاحة في أوروبا. في عام 1269، خط «بيتر بيريغرينوس دي ماريكورت» كتاب «رسالة من مغناطيس»، أول درس ما زال موجودًا يصف خصائص المغناطيس. في عام 1282، نوقشت خصائص المغناطيس والبوصلات الجافة من قبل «الأشرف»، فيزيائي وفلكي وجغرافي يمني.
في عام 1600، نشر «ويليام جيلبرت» كتابه المُسمى «عن المغناطيس والأجسام المغناطيسية والمغناطيس الأرضي العظيم». في هذا العمل، يصف جيلبرت الكثير من تجاربه مع نموذج الأرض التي أطلق عليها اسم «تيريلا» (الأرض الصغيرة). من خلال تجاربه، استنتج حتى الأرض كانت مغناطيسية في حد ذاتها وأن هذا هوسبب إشارة البوصلات إلى الشمال (في السابق، كان يعتقد البعض حتى السبب يعود لجاذبية النجم القطبي (نجم الشمال) أوجزيرة مغناطيسية كبيرة في القطب الشمالي).
بدأ فهم العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية في عام 1819 مع أبحاث «هانز كريستيان أورستد»، الذي كان أستاذ في جامعة «كوبنهاغن»، إذ اكتشف من خلال الاهتزاز العرضي لإبرة البوصلة موضوعة بالقرب من سلك حتى التيار الكهربائي يمكن حتى يُولد حقلًا مغناطيسيًا. تُعهد هذه التجربة المميزة باسم تجربة أورستد. تبعت تجاربه الكثير من التجارب الأخرى، مع «أندريه ماري أمبير» الذي اكتشف في عام 1820 حتى خطوط الحقل المغناطيسي الحلقية في مسار مغلق، ترتبط بالتيار المتدفق عبر السطح المُحاط بالمسار؛ ساهمت أبحاث «كارل فريدريش جاوس»، و«جان بابتيست بيوت» و«فيليكس سافارت»، اللذان صاغا في عام 1820 قانون بيوت سافارت الذي يعطي معادلة المجال المغناطيسي لسلك يحمل تيارًا؛ و«مايكل فاراداي»، الذي اكتشف في عام 1831 حتى التدفق المغناطيسي المتغير بمرور الوقت من خلال حلقة من الأسلاك يولد جهدًا كهربائيًا، بالإضافة لفهماء آخرين في الربط بين المغناطيسية والكهرباء. قام «جيمس كلارك ماكسويل» بتجميع وتوسيع هذه الملاحظات في معادلات حملت اسمه، معادلات ماكسويل، التي وحدت الكهرباء والمغناطيسية والبصريات في مفهوم الكهرومغناطيسية. في عام 1905، استخدم «أينشتاين» هذه القوانين كحافز لوضع نظرية النسبية الخاصة، التي تتطلب حتى تكون القوانين سليمة في جميع الأطر المرجعية القصورية.
استمرت الكهرومغناطيسية في التطور في القرن الحادي والعشرين، حيث دُمجت لوضع نظريات أكثر تفصيلًا: نظرية المقياس، والنظرية الكهروديناميكا الكمية، ونظرية التفاعل الكهروضعيف، وأخيرًا نظرية النموذج المعياري.
مقدمة
تعهد القوى المغناطيسية بانها القوى القادرة على توليد حقل مغناطيسي عن طريق تحرك شحنة كهربائية، مثلما يحدث في التيار الكهربائي عندما يسير في سلك. ويحدث تبادل القوى بين المغناطيسات عن طريق حقل مغناطيسي تنتجه تلك المغانط كما أنها تتأثر هي الأخرى بمجال مغناطيسي خارجي.
وترجع تلك الظواهر المغناطيسية إلى حركة شحنات كهربائية أوعزم مغناطيسي لجسيمات أولية وذلك لأن لها عزم مغزلي. والظاهرة المغناطيسية هي أحد فروع فهم الكهرومغناطيسية، ويعتبر واحد من أربعة قوى أساسية في فهم الفيزياء.
أنواع المغناطيسية
- مغناطيسية حديدية
- مغناطيسية مسايرة
- مغناطيسية معاكسة
- مغناطيسية حديدية مضادة
- فريمغناطيسية
- المغناطيسية المتبقية (بالإنجليزية: Residual Magnetism): المغناطيسية المتخلفة في مادة ما بعد إيقاف القوة الممغنطة عنها. تظهر هذه الظاهرة في القلب الحديدي في المحركات الكهربائية، حيث تكون السبب المساعد والمؤثر على تشغيلها.
تآثر متبادل
بينت ميكانيكا الكم حتى خاصية المغناطيسية الحديدية ترجع إلى أنه في تلك العناصر (الحديد والكوبلت والنيكل) يجعل التآثر بين الذرات - وهوتآثر كمومي - على حتى يتخذ العزم المغزلي المغناطيسي للإلكترونات فيها اتجاها واحداً.
توضح هذه الصورة توزيع الإلكترونات في ذرة تحتوي على أربعة أغلفة. الغلاف n=2 له مدارين s وp والغلاف n=3 له ثلاثة مدارات 3d و3p و3s والغلاف n=4 له أربعة مدارات 4f و4d و4p و4s.
نجد حتى طاقة إلكترونات المدار 3d أعلى من طاقة الإلكترونات في المدار 4s. وللتغلب على ذلكقد يكون الأنسب لإكترونات المدار 3d حتىقد يكون اتجاه العزم المغزلي المغناطيسي للإلكترونات فيها في نفس الاتجاه. وبالتالي تصبح ذرة الحديد مغناطيسية. وقد فسرت ميكانيكا الكم هذه الخاصية للإلكترونات بأنها بسبب تآثر متبادل بين ذرات الحديد وبعضها.
مواضيع ذات علاقة
- مغناطيس
- تشبع مغناطيسي
- الاستبقائية
- مغناطيسية أرضية
- مغناطيسية حديدية
- مغناطيسية مسايرة
- مغناطيسية معاكسة
- فريمغناطيسية
- قانون كوري
- أورستد
- تآثر كهرومغناطيسي
- مغنطيسيات صغروية
- إطار إيبشتاين
- تدرج كثافة
مراجع
- ^ Vowles, Hugh P. (1932). "Early Evolution of Power Engineering". Isis. دار نشر جامعة شيكاغو. 17 (2): 412–420 [419–20]. doi:10.1086/346662.
- ^ HP Meyers (1997). (الطبعة 2). CRC Press. صفحة 362; Figure 11.1. ISBN . مؤرشف من الأصل في 2 ديسمبر 2016.
- ^ , Meyer and Zeller, 1839, p. 989. نسخة محفوظة 14 يناير 2018 على مسقط واي باك مشين.
- ^ Du Trémolet de Lacheisserie, Étienne; Damien Gignoux; Michel Schlenker (2005). . Springer. صفحات 3–6. ISBN . مؤرشف من الأصل في 1 مايو2020.
- ^ , Meyer and Zeller, 1839, p. 989.
- ^ Fowler, Michael (1997). "Historical Beginnings of Theories of Electricity and Magnetism". مؤرشف من الأصل في 1 مايو2020. اطلع عليه بتاريخ 02 أبريل 2008.
- ^ Kumar Goyal, Rajendra (2017). Nanomaterials and Nanocomposites: Synthesis, Properties, Characterization Techniques, and Applications. CRC Press. صفحة 171. ISBN .
-
^ Li, Shu-hua (1954). "Origine de la Boussole II. Aimant et Boussole". Isis (باللغة الفرنسية). 45 (2): 175–196. doi:10.1086/348315. JSTOR 227361.
un passage dans le Liu-che-tch'ouen-ts'ieou [...]: “La pierre d'aimant fait venir le fer ou elle l'attire.”
From the section "Jingtong" (精通) of the "Almanac of the Last Autumn Month" (季秋紀): "慈石召鐵，或引之也]" - ^ In the section "A Last Word on Dragons" (亂龍篇 Luanlong) of the Lunheng: "كهرمان takes up straws, and a load-stone attracts needles" (頓牟掇芥，磁石引針). نسخة محفوظة 13 مارس 2017 على مسقط واي باك مشين.
- ^ Schmidl, Petra G. (1996–1997). "Two Early Arabic Sources On The Magnetic Compass". Journal of Arabic and Islamic Studies. 1: 81–132.
- ^ A. Einstein: "On the Electrodynamics of Moving Bodies", June 30, 1905. نسخة محفوظة 23 أبريل 2020 على مسقط واي باك مشين.
وصلات خارجية
- ظاهرة المغناطيسية معززة بصور توضيحية
التصنيفات: مغناطيسية, قالب أرشيف الإنترنت بوصلات واي باك, صفحات بها مراجع بالفرنسية (fr), مقالات تحتوي نصا بالصينية, مقالات تحتوي نصا بالإنجليزية, بوابة كهرباء/مقالات متعلقة, بوابة الفيزياء/مقالات متعلقة, بوابة إلكترونيات/مقالات متعلقة, جميع المقالات التي تستخدم شريط بوابات, صفحات تستخدم خاصية P373, صفحات تستخدم خاصية P244, صفحات تستخدم خاصية P227, صفحات تستخدم خاصية P268
