شدة المجال المغناطيسي

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث


شدة المجال المغناطيسي (بالإنجليزية magnetic field strength) هي قوة المجال المغناطيسي الموزع في كل نقطة في المكان في اتجاه معين منتظم .يرمز لها بالرمز H . وهي ترتبط بخاصية المادة بالمعادلة :

\vec{B} = \mu \cdot \vec{H}

حيث B كثافة الفيض المغناطيسي.

و     \mu

هي نفاذية المادة للمجال المغناطيسي.

في حالة الفراغ أو الهواء يمكن وضع     \mu   = 1 وبالتالي تصبح \vec{B} = \vec{H} في تلك الحالتين فقط ، أما مع المواد الأخرى فيجب أخذ نفاذيتها للمجال المغناطيسي     \mu   في الحسبان . فمثلا     \mu   للحديد تكون كبيرة تصل إلى 10.000 أو أكثر بحسب نوع الحديد ، هذا الرقم يعبر عن نفاذية الحديد للمغناطيسية بالنسبة إلى نفاذية الفراغ .

وحدة شدة المجال المغناطيسي هي أمبير/متر:

\left[ H \right] = \,{\mathrm{A} \over \mathrm{m}}

أشكال مختلفة للموصل[عدل]

السلك المستقيم[عدل]

تنشأ خطوط مجال مغناطيسي حول سلك يمر فيه تيار كهربائي وتكون متساوية الشدة عبر طول السلك . فإذا كانت H هي شدة المجال المغناطيسي حول السلك وتبعد عن السلك المسافة r ، فتكون I شدة التيار المستمر في السلك ، وتكون r نصف قطر دوائر الخطوط المغناطيسية حول السلك ،وتبلغ شدة المجال المغناطيسي باعتبار مادة السلك منتظمة النفاذية المغناطيسية، تنطبق المعادلة :

H = \frac{I}{2 \pi \cdot r}

مثال عددي:

إذا كانت r المسافة إلى السلك تبلغ 5 سنتيمتر ، ويمر في السلك تيار مستمر I مقداره 50 A ,فتكون شدة المجال المغناطيسي :

H = \frac{I}{2 \pi \cdot r} = \frac{50 \, \mathrm A}{2 \pi \cdot 5 \, \mathrm{cm} } = 159{,}15 \,\mathrm{\frac{A}{m}}

تيار يمر في سلك حلقي[عدل]

إذا كان السلك في شكل حلقة واحدة دائرية ونصف قطرها r ويمر فيها تيار I , فتبلغ شدة المجال المغناطيسي داخل الحلقة على مسافة x من مركز الحلقة:

H = \frac{I r^2}{2(x^2 + r^2)^{3/2}}


لولب أسطواني[عدل]

ملف اسطواني.
المجال المغناطيسي في لولب اسطواني (في مقطع ). لفات اللولب معلمة بالإشارة „ד (اتجاه التيار يدخل الصفحة) والعلامة „·“ (التيار يخرج من الصفحة) .

إذا كان طول اللولب l و قطره D و N عدد اللفات و كانت شدة التيار ]] المارة في اللولب ت, فإننا نقيس شدة المجال المغناطيسي H طبقا للمعادلة:

H = \frac{I \cdot N}{\sqrt{l^2 + D^2}}

فإذا كان اللولب طويلا بحيث يزيد طوله كثيرا عن قطره (في حالة اللولب القصير توجد معادلة تقريبية ) فيمكن تبسيط المعادلة اعلاه على الصورة:

H = \frac {I \cdot N} {l} = \frac {U_m} {l} = \frac {\Theta} {l}


يسمى حاصل الضرب I · N "عدد الأمبير واللفات " أو "الجهد المغناطيسي " Um ، ويرمز له أحيانا بالرمز Θ.

عند طرفي الملف تكون قيمة H قيمتها عند وسط الملف ، أما داخل الملف فتكون شدة المجال المغناطيسي H متساوية ومنتظمة وتقريبا لا تعتمد على البعد من المحور المركزي للملف . اختلافات شدة المجال المغناطيسي تظهر فقط عن طرفي الملف .

ملف هلمهولتز[عدل]

لولب هلمهولتز

يتكون ملف هلمهولتز من لولبين في ل منهما عدد N من لفات السلك والمسافة بينهما قصيرة ، فتنشأ بين الملفين منطقة كبيرة يكون فيها شة المجال المغناطيسي تكاد تكون متساوية . لملف هلمهولتز تنطبق المعادلة:

H = \frac{8\cdot I\cdot N}{\sqrt{125}\cdot R}

العلاقة بين شدة المجال المغناطيسي و كثافة الفيض المغناطيسي[عدل]

من المعادلات المادية للإلكتروديناميكا نجد العلاقة بين شدة المجال المغناطيسي H و كثافة الفيض المغناطيسي B ، وتكتب المعادلة في صيغة متجهات:

\vec{H} = {\vec{B} \over \mu}

حيث μ النفاذية المغناطيسية عند نقطة المشاهدة .

تنتج العلاقة

\operatorname{rot}\ \vec{H} = \vec{J} + \frac{\partial \vec{D}}{\partial t}

من معادلات ماكسويل . وتعبر J عن شدة التيار ، ويعطي الشق الثاني في المعادلة تغير تيار الإزاحة الكهربائية D . وفي حالة السكون حيث لا يحدث تغير مع الزمن يختفي الشق الثاني من حاصل الجمع ، وينطبق :

\operatorname{rot}\ \vec{H} = \vec{J}

وهي تدل على أن خطوط المجال المغناطيسي تكون دورانية حول الموصل المستقيم ..

اقرأ أيضا[عدل]