ولكن كيف يتم الحصول على المجال المغناطيسي؟
يتم الحصول علي المغناطيسية إما من المغناطيس
الدائم Permanent Magnet وهو ما يوجد في الطبيعة من مواد مختلفة مثل الفرايت
Ferrite والنيودينيم بورون أيرون Niodenum Boron Iron والساماريوم كوبالت Samarium
Cobalt، كما يمكن الحصول على المغناطيسية عن طريق المغناطيس الكهربائي وينشأ عن
المغناطيس الكهربائي ما يعرف بالمجال المغناطيسي حيث توجد علاقة متبادلة بين التيار
الكهربائي والمجال المغناطيسي بمعنى أنه إذا مر تيار كهربائي في موصل فينشا عنه
مجال مغناطيسي كما أن الموصل إذا تواجد فيه مجال مغناطيسي متغير تتولد فيه قوة
دافعة كهربائية، والتي يمكن الحصول منها على تيار كهربائي وهذا هو ما يطلق عليه
الكهرومغناطيسية.
ولفهم ما سبق يجب عليك معرفة المصطلحات الهامة في علم المغناطيسية:
يعرف بأنه المنطقة التي تحيط بالمغناطيس وتظهر فيها تأثيرات مختلفة، حيث أنه إذا وضعت إبرة مغناطيسية بأسلوب معين في هذا المجال فإنها تنحرف و تتولد قوة دافعة كهربائية عند تحريك موصل كهربائي في هذا المجال.
هو خط وهمي وهو عبارة عن المسار الذي يرسمه قطب شمالي شدته الوحدة حينما يكون حر الحركة في المجال المغناطيسي ويوضع عند القطب الشمالي للمغناطيس فيتحرك بفعل التجاذب مع القطب الجنوبي حتى يصل إلى القطب المغناطيسي.
عرفنا أن المجال المغناطيسي ينشا عنه خطوط المجال وهذه الخطوط تتجه من القطب الشمالي للمغناطيس إلى القطب الجنوبي وخلال سيرها تمر إما في الهواء أو من خلال مسار من الحديد، ونظرا لأن الحديد مادة مغناطيسية والهواء مادة غير مغناطيسية لذا تفضل
خطوط المجال المغناطيسي المرور في الحديد ويعتبر الهواء أو الحديد هو الوسط لخطوط المجال ولكل وسط معامل نفاذ يطلق عليه معامل النفاذية المغناطيسية (μ) للمادة وهي ليست ثابتة القيمة بالنسبة للمادة الواحدة وإنما تتغير قيمتها بتغير شدة المجال المغناطيسي المؤثر، ويمكن الحصول عليها من خلال القانون التالي:
μo هي معامل النفاذ المطلق أو الثابت المغناطيسي او معامل النفاذ الثابت Absolute permeability وقيمته نحصل عليها من خلال القانون التالي:
وفيما يلي جدول يوضح النفاذية المغناطيسية ومعامل النفاذية المغناطيسية النسبية مثل معامل نفاذية الهواء.
هو عبارة عن عدد الخطوط الكلية في المجال المغناطيسي وهو خطوط القوى المغناطيسية المتوازية التي تسير متجمعة في حزمة واحدة في مسار مقفل والمسار هو في الواقع الدائرة المغناطيسية، ويقاس الفيض المغناطيسي بالويبر(Weber)ويختصرWb ويساوي 10 -8 خط.
تعرف كثافة الفيض المغناطيسي بأنها مقدار الفيض المغناطيسي خلال وحدة المساحات ووحدته ويبر / متر. مربعWb/m2 أو تسلا (tesla) وتختصر T ؛ويتم الحصول عليه من خلال المعادلة التالية:
عند تمرير تيار كهربائي في موصل أو ملف عدد لفاته N سينشأ فيض مغناطيسي نتيجة تولد قوة دافعة مغناطيسية في الملف والقوة الدافعة المغناطيسية هي الضغط المغناطيسي الذي يدفع الفيض المغناطيسي في الدائرة المغناطيسية، وتتوقف قيمتها على قيمة التيار الكهربائي المار في الملف وعدد لفات الملف ووحداتها هي أمبير. لفه (ampere-turn) At ويتم الحصول عليه من خلال المعادلة التالية:
يلاقى الفيض المغناطيسي عند مروره في دائرة مغناطيسية ممانعة وتعرف بأنها النسبة بين القوة الدافعة المغناطيسية والفيض المغناطيسي وتحسب من العلاقة:
R mag = mmf/Φ = N I/Φ
وتعبر هذه العلاقة عن قانون أوم للدائرة المغناطيسية وأيضا يمكن حساب الممانعة بدلالة أبعاد الدائرة المغناطيسية فإذا كان طول المسار للفيض المغناطيسي L ومساحة مقطعه A والنفاذية μ فإن الممانعة يمكن الحصول عليها من خلال القانون التالي:
R mag = L /μ A
الفرق بين الدائرة الكهربائية والدائرة المغناطيسية
 |
| الفرق بين الدائرة الكهربائية والدائرة المغناطيسية |
تتكون الدائرة المغناطيسية من مسارات للفيض المغناطيسي وهذه المسارات يمكن أن تكون توالي أو توازي ولتوضيح مكونات الدائرة المغناطيسية سوف نأخذ دائرة التوالي المغناطيسية كمثال للدوائر المغناطيسية.
والدائرة الكهربائية المكافئة لدائرة التوالي المغناطيسية يكون فيها الجهد الكهربائي يناظره القوة الدافعة المغناطيسية في الدائرة
المغناطيسية، وتمثل المقاومات في الدائرة الكهربائية بالممانعات للمسارات المغناطيسية، ويمثل الفيض المغناطيسي بالتيار الكهربائي أي أنه يوجد أوجه تشابه واختلاف بين الدائرة الكهربائية والدائرة المغناطيسية ويمكن تلخيصها في النقاط التالية:
والدائرة الكهربائية المكافئة لدائرة التوالي المغناطيسية يكون فيها الجهد الكهربائي يناظره القوة الدافعة المغناطيسية في الدائرة
المغناطيسية، وتمثل المقاومات في الدائرة الكهربائية بالممانعات للمسارات المغناطيسية، ويمثل الفيض المغناطيسي بالتيار الكهربائي أي أنه يوجد أوجه تشابه واختلاف بين الدائرة الكهربائية والدائرة المغناطيسية ويمكن تلخيصها في النقاط التالية:
- يمر التيار الكهربائي في أسلاك دون حدوث تسرب بينما في الدائرة المغناطيسية يحدث تسرب للتدفق المغناطيسي في الهواء.
- ليس معنى أن المادة جيدة التوصيل للكهرباء أنها أيضا مادة مغناطيسية، فالمواد الجيدة التوصيل للكهرباء مثل الفضة والألمونيوم والنحاس غير مغناطيسية.
- المقاومة الكهربائية ثابتة عند درجة الحرارة الواحدة أما المقاومة المغناطيسية فهي ليست ثابتة بسبب تغير النفاذية النسبية للمادة الواحدة.
الجدول التالي يوضح اهم قوانين الدائرة الكهربائية وما يعادلها في الدائرة المغناطيسية
 |
| اهم قوانين الدائرة الكهربائية وما يعادلها في الدائرة المغناطيسية |
المجال المغناطيسي Magnetic Field
يعرف بأنه المنطقة التي تحيط بالمغناطيس وتظهر فيها تأثيرات مختلفة، حيث أنه إذا وضعت إبرة مغناطيسية بأسلوب معين في هذا المجال فإنها تنحرف و تتولد قوة دافعة كهربائية عند تحريك موصل كهربائي في هذا المجال.
خط القوى المغناطيسي Magnetic Field Line
هو خط وهمي وهو عبارة عن المسار الذي يرسمه قطب شمالي شدته الوحدة حينما يكون حر الحركة في المجال المغناطيسي ويوضع عند القطب الشمالي للمغناطيس فيتحرك بفعل التجاذب مع القطب الجنوبي حتى يصل إلى القطب المغناطيسي.
النفاذية المغناطيسية Magnetic Permeability
عرفنا أن المجال المغناطيسي ينشا عنه خطوط المجال وهذه الخطوط تتجه من القطب الشمالي للمغناطيس إلى القطب الجنوبي وخلال سيرها تمر إما في الهواء أو من خلال مسار من الحديد، ونظرا لأن الحديد مادة مغناطيسية والهواء مادة غير مغناطيسية لذا تفضل
خطوط المجال المغناطيسي المرور في الحديد ويعتبر الهواء أو الحديد هو الوسط لخطوط المجال ولكل وسط معامل نفاذ يطلق عليه معامل النفاذية المغناطيسية (μ) للمادة وهي ليست ثابتة القيمة بالنسبة للمادة الواحدة وإنما تتغير قيمتها بتغير شدة المجال المغناطيسي المؤثر، ويمكن الحصول عليها من خلال القانون التالي:
μ=μo μr
μo هي معامل النفاذ المطلق أو الثابت المغناطيسي او معامل النفاذ الثابت Absolute permeability وقيمته نحصل عليها من خلال القانون التالي:
μo=4π x10 -7 h/m
أما μr فهو معامل النفاذ النسبي Relative Permeability وهو يساوي الوحدة لأي وسط غير مغناطيسي.
أما μr فهو معامل النفاذ النسبي Relative Permeability وهو يساوي الوحدة لأي وسط غير مغناطيسي.
جدول معامل النفاذية المغناطيسية
 |
| جدول النفاذية المغناطيسية |
الفيض المغناطيسي (Φ) Magnetic Flux
هو عبارة عن عدد الخطوط الكلية في المجال المغناطيسي وهو خطوط القوى المغناطيسية المتوازية التي تسير متجمعة في حزمة واحدة في مسار مقفل والمسار هو في الواقع الدائرة المغناطيسية، ويقاس الفيض المغناطيسي بالويبر(Weber)ويختصرWb ويساوي 10 -8 خط.
كثافة الفيض المغناطيسي (B) Magnetic Flux Intensity
تعرف كثافة الفيض المغناطيسي بأنها مقدار الفيض المغناطيسي خلال وحدة المساحات ووحدته ويبر / متر. مربعWb/m2 أو تسلا (tesla) وتختصر T ؛ويتم الحصول عليه من خلال المعادلة التالية:
B=Φ/A
شدة المجال المغناطيسي (H) Magnetic Field Intensity
لكل مجال مغناطيسي
قوة أو شدة مجال يقاس بها مدى تأثيره. وتعرف شدة المجال بأنها النسبة بين
كثافة الفيض المغناطيسي والنفاذية المغناطيسية ووحدته أمبير لفه / متر At/m؛ ويتم الحصول عليه من خلال المعادلة التالية:
H=B/μ
القوة الدافعة المغناطيسية (mmf) Magnetomotive Force
عند تمرير تيار كهربائي في موصل أو ملف عدد لفاته N سينشأ فيض مغناطيسي نتيجة تولد قوة دافعة مغناطيسية في الملف والقوة الدافعة المغناطيسية هي الضغط المغناطيسي الذي يدفع الفيض المغناطيسي في الدائرة المغناطيسية، وتتوقف قيمتها على قيمة التيار الكهربائي المار في الملف وعدد لفات الملف ووحداتها هي أمبير. لفه (ampere-turn) At ويتم الحصول عليه من خلال المعادلة التالية:
mmf=N I
الممانعة المغناطيسية(Rmag) Magnetic Reluctance
يلاقى الفيض المغناطيسي عند مروره في دائرة مغناطيسية ممانعة وتعرف بأنها النسبة بين القوة الدافعة المغناطيسية والفيض المغناطيسي وتحسب من العلاقة:
R mag = mmf/Φ = N I/Φ
وتعبر هذه العلاقة عن قانون أوم للدائرة المغناطيسية وأيضا يمكن حساب الممانعة بدلالة أبعاد الدائرة المغناطيسية فإذا كان طول المسار للفيض المغناطيسي L ومساحة مقطعه A والنفاذية μ فإن الممانعة يمكن الحصول عليها من خلال القانون التالي:
R mag = L /μ A