مثيرة للاهتمام حول المغناطيس. نظرية المجال المغناطيسي وحقائق مثيرة للاهتمام حول المجال المغناطيسي للأرض

النيوديميوم المغناطيس(المعروف أيضًا باسم NdFeB أو NIB أو Neo magnet) هو مغناطيس قوي للغاية مصنوع من معادن أرضية نادرة: عادةً ما تكون سبيكة من النيوديميوم والبورون والحديد ، وتشكل Nd2Fe14B رباعي الزوايا هيكل بلوري. تم تطويره لأول مرة في عام 1982 من قبل الشركة المحركات العامةبالشراكة مع سوميتومو سبيشال ميتالز.

هؤلاء هم الأقوى مغناطيس دائممن بين كل ما هو متاح تجارياً ، يتجاوز حجم طاقتها المغناطيسية المغناطيس التقليدي بأكثر من 18 مرة. تأتي مغناطيس النيوديميوم في عدة فئات ، مما يميز قوة جاذبيتها ، على سبيل المثال ، N28 ، N35 ، N38 ، N40 ، N45. أقوى مغناطيس في هذه القائمة هو N45 ، لكن هناك مغناطيس أقوى. جيد النيوديميوم المغناطيسلديه تحريض مغناطيسي لا يقل عن 12500 جاوس (Gauss هي وحدة من الحث المغناطيسي).

مغناطيس النيوديميوم أقوى بكثير من المغناطيسات التقليدية ، لكنها أيضًا أغلى من المغناطيسات التقليدية. من الضروري العمل معهم بعناية قدر الإمكان ، مع مراعاة احتياطات السلامة المناسبة. يمكن أن تؤثر المجالات المغناطيسية على بعضها البعض حتى على مسافة تزيد عن 30 سم. يرجى ملاحظة أن مغناطيس النيوديميوم هش. كقاعدة عامة ، يتم تغطيتها بطبقة واقية صلبة مطلية بالنيكل. يجب عدم السماح للعديد من المغناطيسات بالرسو بكامل قوتها ، وإلا فقد تتلف وقد تنكسر قطع معدنية صغيرة عند الاصطدام.

حقيقة مثيرة للاهتمام!يتم نقل مغناطيس النيوديميوم الفائق عن طريق النقل البري فقط. لا يمكن إرسالها عن طريق الجو لأنها قد تتداخل مع المعدات الملاحية للطائرة. جميع المغناطيسات الفائقة معبأة إما صغيرة صناديق خشبيةأو مع كتل / ألواح كبيرة من الستايروفوم بجدران مزدوجة صناديق من الورق المقوىلتقليل التأثير حقل مغناطيسيعلى المعدات أثناء نقلهم.

القوة المدمرة لمغناطيس النيوديميوم

إنتاج مغناطيس نيوديميوم

اختبار التصادم: يد الإنسان بين المغناطيس

تصنيف مغناطيس النيوديميوم

يتم تمييز مغناطيس النيوديميوم إلى فئات اعتمادًا على حجم عزمها المغناطيسي لكل وحدة حجم. تشير القيم الأعلى لهذا المؤشر إلى مغناطيس أقوى وتتراوح من N35 إلى N52. تشير الأحرف التي تلي اسم الفصل إلى درجات حرارة التشغيل القصوى (بمعنى درجة حرارة كوري) ، والتي تتراوح من M (حتى 100 درجة مئوية) إلى EH (200 درجة مئوية).

فئات مغناطيس النيوديميوم:

• N35-N52
• N33M-N48 م
• N30H-N45H
• N30SH-N42SH
• N30UH-N35UH
• N28EH-N35EH

حقيقة مثيرة للاهتمام!كل عام ، يتم إنتاج 50.000 - 80.000 طن من مغناطيس النيوديميوم رسميًا في الصين! تعدين الصين أكثر من 95٪ من العناصر الأرضية النادرة وتنتج حوالي 76٪ من إجمالي مغناطيس الأرض النادرة في العالم.

بفضل هذه التركيبة ، تتمتع المغناطيسات بقوة لاصقة عالية بشكل لا يصدق. معهم ، لا يمكن مقارنة مغناطيس الفريت في هذا المؤشر. على سبيل المثال ، إذا قمت بتوصيل حلقتين من الفريت القويتين ببعضهما البعض ، فبذل جهد معين ، يمكنك فصلهما بيديك. مع مغناطيس النيوديميوم ، هذا ببساطة لن يعمل. اثنان من مغناطيس النيوديميوم ، متصلين ببعضهما البعض ، غير لاصق بأيدٍ عاريةلن يكون ممكنا بدون استخدام الأجهزة.

كان سعر أول مغناطيس نيوديميوم ، الذي ظهر في منتصف التسعينيات من القرن الماضي للبيع المجاني ، مرتفعًا للغاية. في الوقت الحالي ، انخفضت تكلفتها إلى حد ما ، لكنها لا تزال مرتفعة. يفسر ذلك الندرة الكبيرة نسبيًا للنيوديميوم ، بما في ذلك صراع البراءات مختلف الشركات المصنعةومطوري المغناطيس.

هناك مجموعة متنوعة من العلامات التجارية والأشكال لمغناطيس النيوديميوم. يرجع الشكل المتنوع لمغناطيس النيوديميوم إلى أغراضها المختلفة. لذلك يمكن أن تكون في شكل مخاريط ، أسطوانات ، حلقات ، كرات ، كرات ، مستطيلات ، أقراص وما شابه. باستخدام مكونات مغناطيس نيوديميوم ، يتم أيضًا إنشاء مواد بلاستيكية لها الخواص المغناطيسية. على سبيل المثال ، إنه فينيل مغناطيسي.

التطبيقات والميزات

عند استخدام مغناطيس نيوديميوم ، يجب مراعاة ميزاتها.

1. تبلغ مدة خدمة مغناطيس النيوديميوم 30 عامًا على الأقل ، إذا تم استخدامها وتخزينها بشكل صحيح ، فيمكن أن تكون أطول من حيث الحجم. لكن في ظل ظروف معينة ، يمكن إعاقتهم بسهولة ، فضلاً عن إفسادهم بشكل لا رجعة فيه. مغناطيس النيوديميوم غير مرن تمامًا. يمكن أن تنكسر تحت حمولة معينة وحتى تتشقق ، بما في ذلك فقدان ممتلكاتها.
2. قد يتسبب سقوط المغناطيس أو ضربه في تكسر جزيئات المغناطيس ، مما قد يؤدي إلى ضعف الجر. الى جانب ذلك ، هذا يكفي انتقديمكن أن يؤدي إلى فقدان خصائص المغناطيس. لذلك ، يجب تجنب سقوط مغناطيس النيوديميوم ، بما في ذلك الأماكن التي قد تصطدم فيها الأجزاء والأجزاء ببعضها البعض أو تسقط.
3. تُفقد الخصائص المغناطيسية للمغناطيس عند تعرضها لدرجات حرارة عالية بشكل يتعذر استرجاعه. اعتمادًا على العلامة التجارية الحالية للمغناطيس ، يمكن أن يكون حد التسخين في حدود 80-250 درجة مئوية. إذا تم تسخين المغناطيس فوق درجة الحرارة القياسية ، فستفقد جميع الخصائص. تبلغ نسبة إزالة المغناطيس الذاتي لمغناطيس النيوديميوم حوالي 1٪ في 10 سنوات. هذا الرقم مرتفع للغاية.
4. يكاد يكون من المستحيل تصنيع مغناطيس نيوديميوم. عند إنشاء عينات متسلسلة من المغناطيس بعد الشراء لغرض ما ، سيكون من المستحيل عمليًا إعطاء المغناطيس أي شكل آخر. هذا يرجع إلى حقيقة أن السبائك الحفر والقطع أداة قطعأو قد يؤدي الطحن إلى إشعال السبيكة. مشتمل حرارة، والتي ستطلق أثناء الاحتكاك ، سوف تسبب تأثير ضارعلى المغناطيس نفسه ، وكذلك خصائصه.

قد يقول المرء إن المجال المغناطيسي للأرض هو سبب كل الكائنات الحية ، والحركة ، والجاذبية ، والأصل ، والتوقف ، ولكن الغريب ، حتى تكوينه لا يمكن لأحد اليوم أن يشرح بدقة موثوقة. هناك الكثير من النظريات غير المثبتة. يمكن أن يعزى أهمها إلى حقيقة أنه تم إنشاؤه في اللب السائل للأرض. نظرًا لأن هذا السائل هو في الأساس معدن منصهر متحرك ، فإن حركته تولد تيارات تؤدي إلى مجال مغناطيسي.

الزلازل

كل يوم حول العالم هناك حوالي 8 آلاف زلزال. لكن معظمها غير مرئي للبشر. تحدث الزلازل أثناء الحركة الصفائح التكتونية. وهؤلاء بدورهم يتحركون تحت تأثير النشاط البركاني في أحشاء الأرض. هذا النشاط هو طاقة الأرض. إذا انتهى نشاطه ، فهذا يعني أن الطاقة قد استنفدت. نعم ، ستتوقف الزلازل ، ولكن الحياة على هذا الكوكب ، على الأرجح ، ستتوقف أيضًا. لذا فإن "رجفة الأرض" ليس بالأمر السيئ دائمًا.


لا يمكن إنكار العلاقة بين المجال المغناطيسي الذي يظهر من أحشاء الأرض والزلازل من هناك. تعكس التغييرات في المجال المغناطيسي التغييرات في اللب. حتى الآن ، ليس من الواضح كيفية استخلاص فوائد حقيقية من ذلك.

أشياء مثيرة للاهتمام تحدث في وادي الموت الشهير في كاليفورنيا. لقد لوحظ منذ فترة طويلة أن الحجارة الموجودة على سطح بحيرة جافة ، في ظروف غامضةالتحرك - أثر واضح يظهر خلفهم. لم يتم تحديد سبب الحركة بعد ، على الرغم من أن هذه الظاهرة تهم العديد من العلماء المعاصرين. هذه الحركة بطيئة جدًا ، ومن المعروف فقط أنه في 7 سنوات يقطعون حوالي 200 متر ويتغلبون على معظم المسافة في الشتاء. يمكن أن يكون أحد التفسيرات المحتملة هو المجال المغناطيسي للأرض ، وربما تنجذب هذه الحجارة ببساطة. لكن هذه نظرية غير مثبتة.

إشعاع

لا يؤثر المجال المغناطيسي للأرض فقط الحياة الأرضية، ولكنها تحميها أيضًا من تأثير الفضاء الخارجي. إن الخطر الأكبر الذي يمكن أن يهدد الأرض هو الإشعاع المنبعث من الشمس. إذا لم يكن هناك مجال مغناطيسي ، لكانت جميع الكائنات الحية قد ماتت منذ فترة طويلة تحت تأثير النجم المفضل لدى الجميع. الرياح الشمسية هي أكبر مصدر للإشعاع. تقوم الشمس برشها ، والحقل المغناطيسي للأرض ، مثل القبة التي تحيط بالكوكب ، لا يسمح لها بالمرور عبر الحماية. ونتيجة لذلك ، تنزلق هذه الرياح على طول المجال المغناطيسي ، وتنحني حول الأرض بأكملها ، ولكن دون الإضرار بالناس والطبيعة.

أعمدة

المجال المغناطيسي ليس ثابتًا ، فهو يغير الأقطاب تقريبًا مرة كل 250000 سنة. الشمالية و القطب الجنوبيتغيير الاماكن. لا يوجد تفسير دقيق لهذه الحقيقة ، ولكن هناك احتمال كبير بأن القطبين سيتغيران مرة أخرى في المستقبل القريب. في الوقت نفسه ، تختلف آراء العلماء حول هذه المسألة اختلافًا كبيرًا. يعتقد البعض أن هذا تغيير طبيعي وطبيعي لن يؤثر على الحياة الأرضية في أقل تقدير. والبعض الآخر على يقين من أن مثل هذه الأحداث يمكن أن تؤدي إلى كارثة على نطاق عالمي وتؤدي إلى حقيقة أن الحضارة ستكون على وشك الدمار. يزعمون أن الديناصورات التي عاشت في وقت سابق على الكوكب انقرضت على وجه التحديد أثناء تغيير القطبين.

شقوق

تحت الهجمات اليومية النشاط الشمسيتظهر ثقوب في الغلاف الجوي للأرض محميًا بمجال مغناطيسي. هذا مصدر قلق كبير للعلماء في جميع أنحاء العالم ، لأنه اشعاع شمسييمكن أن تغير الحياة على هذا الكوكب تمامًا. المشكلة هي أن الإنسانية عاجزة عن تغيير أي شيء. وفي حالة زيادة هذه الثقوب فقد يظهر تهديد حقيقيالحياة على هذا الكوكب. التقنية الحديثةوالمعرفة البشرية بالكون والكوكب والشمس لن تساعد في هذا الموقف ، لذلك لا يسعنا إلا أن نأمل في الأفضل.

إضعاف المجال

في الجزء الجنوبي من المحيط الأطلسي ، انخفض سمك المجال المغناطيسي بشكل ملحوظ وهو اليوم ثلث القاعدة فقط. هذه الحقيقة تثير قلق جميع العلماء في العالم ، لأن مثل هذه الفجوة يمكن أن تدمر الكوكب في فترة زمنية قصيرة إلى حد ما. على مدار الـ 150 عامًا الماضية ، كان سمك الحقل في هذا المكان ضعفت بنسبة 10٪.

حياة الأرض

إن تأثير المجال المغناطيسي على الحياة الأرضية كبير جدًا. ربما لا يراه الناس ، لكنهم بالتأكيد يشعرون بتأثيره. لذلك ، على سبيل المثال ، تجد الطيور المهاجرة طريقها بمساعدة منه. يكمن أحد تفسيرات هذه الظاهرة في حقيقة أن الطيور ترى ذلك. تؤثر أي شذوذ مغناطيسي أو عواصف على قدرتها على إيجاد المسار الصحيح. أيضا ، السلاحف وبعض الحيوانات الأخرى ، مثل الأبقار ، تسترشد به. بفضله ، يظهر الشفق القطبي أيضًا.

العواصف

لقد اختبر الكثيرون هذه الظاهرة بأنفسهم ، والبعض الآخر سمع عنها فقط. يمكن للعواصف المغناطيسية القوية أن تلحق الضرر بالإلكترونيات ، في حين أن العواصف المغناطيسية الضعيفة والمعتدلة يمكن أن تؤثر بشدة على صحة بعض الناس. العواصف المغناطيسيةهي نتيجة التوهجات الشمسية. تندفع الطاقة المقذوفة في اتجاه الأرض لبضعة أيام.

مجال الكوكب يصدها ، ومع ذلك فإن تأثيرها يشعر به 15٪ على الأقل من السكان. يشعر البعض بالسوء أثناء الانبعاثات الشمسية بأنفسهم ، والبعض الآخر أثناء اتصالهم بمجال الأرض ، والبعض الآخر لا يزال بعد يومين من ذلك. هذه الظاهرة مفهومة تمامًا ، لأن الناس لديهم مجال كهربائي ومغناطيسي شخصي يستقبل تأثيره من الخارج.

• أقوى مغناطيس في الكون هي النجوم النيوترونية. مثل هذا المجال أقوى مليون مرة من المجال المغناطيسي للأرض.
• هناك نظرية مفادها أن إشعاع الشمس هو الذي دمر كل أشكال الحياة على المريخ ، حيث لا يوجد مجال مغناطيسي مثل الأرض.
• لا توجد اليوم فرصة حقيقية لتقوية المجال المغناطيسي للأرض وزيادة حماية الكوكب من التأثير الخارجي للشمس. لكن البحث الحديثيقف بالفعل في طريق "شفاء" الغلاف الجوي و "ترقيع" الثقوب فيه بمساعدة التقنيات الموجودة أو النامية.

حدد العلماء بقعًا من المجال المغناطيسي للأرض تطورت على مدى فترات تصل إلى 1000 عام. سيسمح هذا الاكتشاف بفهم أعمق لآليات المجال المغناطيسي لكوكبنا وإضافة دقة للتنبؤات بالتغيرات في هذا المجال.

المجال المغناطيسي لكوكبنا أهمية عظيمةللحياة ، وتوفير "درع" من الجسيمات الشمسية المشحونة ("الرياح الشمسية") ومساعدة السفن على الإبحار. أظهرت مئات السنين من الملاحظات للمجال المغناطيسي ، وكذلك الاكتشافات الجيولوجية ، أن المجال يتغير بشكل كبير بمرور الوقت.

في أقسى تقريب ، يمكن تمثيل بنية المجال المغناطيسي لكوكبنا في شكل ثنائي القطب ، وهو جسم له قطبان - الشمال والجنوب. في الوقت نفسه ، من المعروف منذ فترة طويلة أن الأقطاب المغناطيسية لكوكبنا لا تتوافق تمامًا مع الأقطاب الجغرافية ؛ بالإضافة إلى ذلك ، مع فاصل زمني يصل إلى مئات الآلاف من السنين ، هناك تغيير أقطاب مغناطيسيةالأرض: القطب الشمالي المغناطيسي يصبح جنوبا والعكس صحيح.

قالت مورين "مو" والتشاك ، الباحثة في جامعة أوريغون بالولايات المتحدة الأمريكية ، والمؤلفة الرئيسية دراسة جديدة. - نرى أن العناصر التي لا تتوافق مع هيكل ثنائي القطب ليست عابرة بأي حال من الأحوال ولا يمكن التنبؤ بها. لديهم شخصية مستقرة ، وحافظوا على مناصبهم لأكثر من 10000 سنة خلال فترة الهولوسين.

عن طريق فحص عينات مغناطيسية الصخور، مأخوذ من قاع البحر في خليج ألاسكا ، وكذلك من نقاط أخرى على سطح الكوكب ، أظهر فريق والتشاك أن بنية المجال المغناطيسي لكوكبنا لديها عدة مناطق ذات نشاط مغناطيسي متزايد ، بالإضافة إلى إلى الأقطاب المغناطيسية ، و "التبديل" بين هذه "الأقطاب الإضافية" على فترات في عدة عشرات الآلاف من السنين ، بينما استمرت الأقطاب المغناطيسية الرئيسية للكوكب في الحفاظ على موقعها دون تغيير. زيادة وجود عدد قليل فقط من المساحات الكبيرة النشاط المغنطيسي الأرضي، الذي يحدث بينه "التبديل" الدوري ، يبسط إلى حد كبير صورة التغيرات في بنية المجال المغناطيسي لكوكبنا ، والتي كانت تبدو في السابق أكثر تعقيدًا.

نُشرت الدراسة في مجلة Earth and Planetary Science Letters.

تعليق:

"مرحباً أيها الأصدقاء. أشكركم على عدم نسيان زملائكم الغائبين مؤقتًا.

الهدف من المقال هو هذا. الأرض ، كما هو معروف ، لديها مجال مغناطيسي رئيسي من النوع ثنائي القطب (قطبين) ، والذي يغير بمرور الوقت قوة وموضع المحور ثنائي القطب. حتى "الثورة" ، تغيير الأقطاب ؛ يحدث هذا بشكل غير دوري ، بعد حوالي 100000 - عدة ملايين من السنين. تم إثبات ذلك من خلال وجود شذوذ مغناطيسي متناوب ذو قطبية مختلفة في صخور قاع المحيط وأماكن أخرى.
بالإضافة إلى الأقطاب المغناطيسية الرئيسية ، هناك شذوذ مغناطيسي على الكوكب بكثافة أقل ، ولكن ليس ضعيفًا أيضًا - البرازيل ، شرق سيبيريا ، إلخ. تتضح قوة مجالها من خلال الحقيقة العملية التي تقول إنه عندما تحلق الأقمار الصناعية والمحطات فوقها ، يجب اتخاذ تدابير لضمان استقرار المدارات والحماية من الإشعاع.
في الوقت الحالي ، يشعر العلماء في جميع أنحاء العالم بالقلق من أن المجال المغناطيسي للأرض كان غير مستقر لأكثر من 10 سنوات ، مما أدى إلى ضعف ؛ زادت سرعة حركة الأقطاب المغناطيسية بشكل كبير. يُعتقد أن هناك تغييرًا في قطبية المجال المغناطيسي قريبًا ، لكن العلم لا يعرف بالضبط متى وكيف. لذلك ، يحاول العلماء في هذه المقالة أيضًا أن يخمنوا عشوائيًا كيف ستسير العملية. لي فكرتهم في تبديل الأقطاب
تبدو هذه الانحرافات المغناطيسية الوسيطة غير مقنعة ، فالمجال الرئيسي ناتج عن تيارات مادة موصلة في الوشاح السفلي. حالات الشذوذ المشار إليها ("مناطق كبيرة من النشاط المغنطيسي الأرضي") ناتجة عن التواجد في كوريا الأرض وسقف الوشاح العلوي جماهير كبيرةصخور ذات مغنطة متزايدة ؛ فهي ثابتة وليست نشطة على الإطلاق كما يحاول المؤلفون إثبات ذلك. اندلعت الصخور التي أدت إلى هذه الحالات الشاذة المحلية ، وأصبحت ممغنطة وباردة ، واحتفظت بمغناطيستها ، منذ عشرات ومئات الملايين من السنين.

"الحجر المحب" - أطلق الصينيون هذا الاسم الشعري على المغناطيس الطبيعي. يقول الصينيون إن الحجر المحب (تشو شي) يجذب الحديد ، تمامًا كما تجذب الأم الدافئة أطفالها. من المثير للاهتمام أنه بين الفرنسيين ، الأشخاص الذين يعيشون في الطرف الآخر من العالم القديم ، نجد اسمًا مشابهًا للمغناطيس: الكلمة الفرنسية "الهدف" تعني "المغناطيس" و "المحبة". قوة هذا "الحب" في المغناطيس الطبيعي ضئيلة ، وبالتالي فإن الاسم اليوناني للمغناطيس - "حجر هرقل" يبدو ساذجًا للغاية. إذا كان سكان هيلاس القدامى مندهشين جدًا من قوة الجذب المعتدلة للمغناطيس الطبيعي ، فماذا سيقولون عندما رأوا مغناطيسًا في مصنع معدني حديث يرفع كتل من أطنان كاملة في الوزن! صحيح أن هذه ليست مغناطيسات طبيعية ، لكنها "مغناطيسات كهربائية" ، أي كتل حديد ممغنطة بواسطة تيار كهربائي يمر عبر الملف المحيط بها. لكن في كلتا الحالتين ، تعمل القوة من نفس الطبيعة - المغناطيسية.

لا ينبغي التفكير في أن المغناطيس يعمل فقط على الحديد. هناك عدد من الأجسام الأخرى التي تعاني أيضًا من تأثير مغناطيس قوي لأنفسهم ، وإن لم يكن بنفس القدر مثل الحديد. المعادن: ينجذب المغناطيس قليلاً إلى النيكل والكوبالت والمنغنيز والبلاتين والذهب والفضة والألمنيوم. والأهم من ذلك هو خصائص ما يسمى بالأجسام النفاذة المغنطيسية ، مثل الزنك والرصاص والكبريت والبزموت: هذه الأجسام تطرد بمغناطيس قوي!

تتعرض السوائل والغازات أيضًا لجاذبية المغناطيس أو تنافره ، وإن كان ذلك بدرجة ضعيفة جدًا ؛ يجب أن يكون المغناطيس قويًا جدًا من أجل ممارسة تأثيره على هذه المواد. الأكسجين النقي ، على سبيل المثال ، هو مغناطيسي ، أي أنه ينجذب بواسطة المغناطيس ؛ إذا ملأت فقاعة صابون بالأكسجين ووضعتها بين أقطاب مغناطيس كهربائي قوي ، فإن الفقاعة ستمتد بشكل ملحوظ من قطب إلى آخر ، وتمتد بفعل قوى مغناطيسية غير مرئية. شعلة الشمعة بين طرفي مغناطيس قوي يغير شكلها المعتاد ، مما يثبت الحساسية للقوى المغناطيسية (الشكل 1).

اعتدنا على التفكير في أن إبرة البوصلة تشير دائمًا إلى الشمال في أحد الطرفين والجنوب في الطرف الآخر. لذلك ، فإن السؤال التالي لن يبدو واضحًا تمامًا بالنسبة لنا:

في أي مكان على الكرة الأرضية تشير إبرة مغناطيسية إلى الشمال من كلا الطرفين؟

والسؤال سخيف بنفس القدر:

أين توجد إبرة مغناطيسية على الكرة الأرضية تشير إلى الجنوب عند كلا الطرفين؟

أنت على استعداد للقول إنه لا توجد مثل هذه الأماكن على كوكبنا ولا يمكن أن تكون كذلك. لكنهم موجودون.

تذكر أن الأقطاب المغناطيسية للأرض لا تتطابق مع أقطابها الجغرافية - وربما يمكنك تخمين نفسك عن الأماكن التي نتحدث عنها على كوكبنا. أين ستشير إبرة البوصلة في القطب الجنوبي الجغرافي؟ سيتم توجيه أحد طرفيه نحو أقرب قطب مغناطيسي ، والآخر - في الاتجاه المعاكس. ولكن أيًا كانت الطريقة التي نسير بها من القطب الجنوبي الجغرافي ، فسنكون دائمًا متجهًا شمالًا ؛ لا يوجد اتجاه آخر من القطب الجنوبي الجغرافي - فالشمال موجود في كل مكان حوله. لذلك ، ستشير الإبرة المغناطيسية الموضوعة هناك إلى الشمال عند كلا الطرفين.

بنفس الطريقة ، يجب أن تشير إبرة البوصلة ، التي تم نقلها إلى القطب الشمالي الجغرافي ، إلى الجنوب عند كلا الطرفين.

الأدب: 1936 Y. Perelman "كتاب فيزياء مثيرة للاهتمام" 2

قبل ألف سنة من المشاهدة الأولى الظواهر الكهربائية، بدأت البشرية بالفعل في التراكم معرفة المغناطيسية. وقبل أربعمائة عام فقط ، عندما بدأ تشكيل الفيزياء كعلم لتوه ، فصل الباحثون الخصائص المغناطيسية للمواد عن خواصها الكهربائية ، وبعد ذلك فقط بدأوا بدراستها بأنفسهم. كانت هذه هي الطريقة التي تم بها وضع الأساس التجريبي والنظري ، والذي أصبح بحلول منتصف القرن التاسع عشر أساس نظرية واحدة في الظواهر الكهربائية والمغناطيسية.

يبدو أن خصائص غير عادية خام الحديد المغناطيسيكانت معروفة في وقت مبكر باسم العصر البرونزي في بلاد ما بين النهرين. وبعد بداية تطور علم المعادن بالحديد ، لاحظ الناس أنه يجذب منتجات الحديد. كما فكر الفيلسوف وعالم الرياضيات اليوناني القديم طاليس من مدينة ميليتوس (640-546 قبل الميلاد) أيضًا في أسباب هذا الانجذاب ، وأوضح هذا الانجذاب من خلال الرسوم المتحركة للمعادن.

تخيل المفكرون اليونانيون كيف تغلف الأبخرة غير المرئية المغنتيت والحديد ، وكيف تجذب هذه الأبخرة المواد إلى بعضها البعض. كلمة "مغناطيس"كان من الممكن أن يكون اسم مدينة Magnesia-u-Sipila في آسيا الصغرى ، وليس بعيدًا عن مكان ترسب المغنتيت. تخبر إحدى الأساطير أن الراعي ماغنيس انتهى بطريقة ما بأغنامه بجوار صخرة ، مما جذب الطرف الحديدي لموظفه وأحذيته.

في الأطروحة الصينية القديمة "سجلات الربيع والخريف للماجستير ليو" (240 قبل الميلاد) ، تم ذكر خاصية المغنتيت لجذب الحديد. بعد مائة عام ، لاحظ الصينيون أن أكسيد الحديد الأسود لا يجذب النحاس أو السيراميك. في القرنين السابع والثامن ، لاحظوا أن إبرة حديدية ممغنطة ، معلقة بحرية ، تتجه نحو نجم الشمال.

لذلك بحلول النصف الثاني من القرن الحادي عشر ، بدأت الصين في تصنيع البوصلات البحرية ، والتي أتقنها البحارة الأوروبيون بعد مائة عام فقط من الصينيين. ثم اكتشف الصينيون بالفعل قدرة إبرة ممغنطة على الانحراف في اتجاه شرق الشمال ، وبالتالي اكتشفوا الانحراف المغناطيسي ، قبل الملاحين الأوروبيين في هذا ، الذين توصلوا إلى هذا الاستنتاج بالضبط في القرن الخامس عشر فقط.

في أوروبا ، وصف الفيلسوف الفرنسي بيير دي ماريكورت الخصائص الأولى للمغناطيس الطبيعي ، الذي خدم في عام 1269 في جيش ملك صقلية تشارلز أوف أنجو. أثناء حصار إحدى المدن الإيطالية ، أرسل وثيقة إلى صديق في بيكاردي ، دخل فيها تاريخ العلم تحت اسم "رسالة على المغناطيس" ، حيث تحدث عن تجاربه مع خام الحديد المغناطيسي.

وأشار ماريكور إلى أنه في أي قطعة من المغنتيت توجد منطقتان تجتذبان الحديد بقوة بشكل خاص. لاحظ في هذا التشابه مع أقطاب الكرة السماوية ، لذلك استعار أسمائهم لتعيين مناطق القوة المغناطيسية القصوى. من هناك ، بدأ التقليد في تسمية أقطاب المغناطيس بالقطبين المغناطيسيين الجنوبي والشمالي.

كتب ماريكور أنه إذا كسرت أي قطعة من أكسيد الحديد الأسود إلى جزأين ، فسيكون لكل جزء أقطاب خاصة به.

كان ماريكور أول من ربط تأثير التنافر وجاذبية الأقطاب المغناطيسية بتفاعل الأقطاب المتقابلة (الجنوبية والشمالية) أو الأقطاب المماثلة. يعتبر ماريكور بحق رائدًا في المدرسة العلمية التجريبية الأوروبية ، وقد تم إعادة إنتاج ملاحظاته حول المغناطيسية في عشرات القوائم ، ومع ظهور الطباعة تم نشرها في شكل كتيب. تم الاستشهاد بهم من قبل العديد من علماء الطبيعة المتعلمين حتى القرن السابع عشر.

كان عالم الطبيعة والعالم والطبيب الإنجليزي ويليام جيلبرت أيضًا على دراية جيدة بعمل ماريكور. في عام 1600 ، نشر كتابه عن المغناطيس والأجسام المغناطيسية والمغناطيس العظيم ، الأرض. في هذا العمل ، قدم هيلبرت جميع المعلومات المعروفة في ذلك الوقت عن الخصائص الطبيعية المواد المغناطيسيةوممغنط الحديد ، ويصفه أيضا الخبرات الخاصةباستخدام كرة مغناطيسية ، حيث أعاد إنتاج نموذج المغناطيسية الأرضية.

على وجه الخصوص ، هو تجريبياوجد أنه في كلا قطبي "الأرض الصغيرة" تتحول إبرة البوصلة بشكل عمودي على سطحها ، وعند خط الاستواء يتم وضعها بشكل موازٍ ، وعند خطوط العرض الوسطى تتحول إلى موضع وسيط. وبهذه الطريقة ، تمكن هيلبرت من محاكاة الميل المغناطيسي ، والذي كان معروفًا في أوروبا لأكثر من 50 عامًا (في عام 1544 وصفه جورج هارتمان ، ميكانيكي من نورمبرج).

أعاد جيلبرت أيضًا إنتاج الانحراف المغنطيسي الأرضي ، الذي لم ينسبه إلى السطح الأملس المثالي للكرة ، ولكن على نطاق كوكبي ، وأوضح هذا التأثير من خلال التجاذب بين القارات. اكتشف مدى شدة فقدان الحديد المسخن لخصائصه المغناطيسية ، وعندما يبرد ، فإنه يعيدها. أخيرًا ، كان جيلبرت أول من ميز بوضوح بين جاذبية المغناطيس وجاذبية العنبر الممزوج بالصوف ، والذي أسماه القوة الكهربائية. لقد كان عملاً مبتكرًا حقًا ، وقدره كل من المعاصرين والأحفاد. اكتشف جيلبرت أنه سيكون من الصحيح اعتبار الأرض "مغناطيسًا كبيرًا".

طوال الطريق التاسع عشر في وقت مبكرالقرن ، لم يتقدم علم المغناطيسية إلا قليلاً جدًا. في عام 1640 ، أوضح بينديتو كاستيلي ، وهو طالب في جاليليو ، جاذبية المغنتيت مع العديد من الجسيمات المغناطيسية الصغيرة جدًا التي تشكل تركيبته.

في عام 1778 ، لاحظ سيبالد بروغمانز المولود في هولندا كيف قام البزموت والأنتيمون بطرد أقطاب إبرة مغناطيسية ، وهو المثال الأول لظاهرة فيزيائية أطلق عليها فاراداي لاحقًا النفاذية المغناطيسية.

أثبت Charles-Augustin Coulomb في عام 1785 ، من خلال قياسات دقيقة على توازن الالتواء ، أن قوة تفاعل الأقطاب المغناطيسية مع بعضها البعض تتناسب عكسًا مع مربع المسافة بين القطبين - تمامًا مثل قوة التفاعل الكهربائي. شحنة.

منذ عام 1813 ، كان الفيزيائي الدنماركي أورستد يحاول جاهدًا إنشاء علاقة تجريبية بين الكهرباء والمغناطيسية. استخدم الباحث البوصلات كمؤشرات ، لكنه لم يستطع الوصول إلى الهدف لفترة طويلة ، لأنه توقع أن تكون القوة المغناطيسية موازية للتيار ، وكان لها سلك كهربائيبزاوية قائمة على إبرة البوصلة. لم يتفاعل السهم بأي شكل من الأشكال مع حدوث التيار.

في ربيع عام 1820 ، خلال إحدى محاضراته ، قام أورستد بسحب سلك موازٍ للسهم ، وليس من الواضح ما الذي قاده إلى هذه الفكرة. ثم تأرجح السهم. أوقف أورستد التجارب لعدة أشهر لسبب ما ، وبعد ذلك عاد إليها وأدرك أن "التأثير المغناطيسي للتيار الكهربائي يتم توجيهه على طول الدوائر التي تغطي هذا التيار".

كان الاستنتاج متناقضًا ، لأنه قبل ذلك لم تكن القوى الدوارة تظهر نفسها سواء في الميكانيكا أو في أي مكان آخر في الفيزياء. كتب Oersted مقالًا أوجز فيه استنتاجاته ، ولم يعد يدرس الكهرومغناطيسية.

في خريف العام نفسه ، بدأ الفرنسي أندريه ماري أمبير التجارب. بادئ ذي بدء ، بتكرار وتأكيد نتائج واستنتاجات Oersted ، اكتشف في أوائل أكتوبر جاذبية الموصلات إذا كانت التيارات فيها موجهة في نفس الاتجاه ، والتنافر إذا كانت التيارات معاكسة.

درس أمبير أيضًا التفاعل بين الموصلات غير المتوازية الحاملة للتيار ، وبعد ذلك وصفه بالصيغة ، التي سميت فيما بعد قانون أمبير.أظهر العالم أيضًا أن الأسلاك الحاملة للتيار ملفوفة في شكل حلزوني تحت تأثير المجال المغناطيسي ، كما يحدث مع إبرة البوصلة.

أخيرًا ، طرح فرضية التيارات الجزيئية ، والتي وفقًا لها ، توجد داخل المواد الممغنطة تيارات دائرية مجهرية متوازية مع بعضها البعض ، مما يتسبب في التأثير المغناطيسي للمواد.

في الوقت نفسه ، تزاوج Biot و Savard معادلة رياضية، مما يجعل من الممكن حساب شدة المجال المغناطيسي للتيار المستمر.

وبحلول نهاية عام 1821 ، صنع مايكل فاراداي ، الذي كان يعمل بالفعل في لندن ، جهازًا يدور فيه موصل بتيار حول مغناطيس ، ومغناطيس آخر يدور حول موصل آخر.

اقترح فاراداي أن المغناطيس والسلك ملفوفان في خطوط متحدة المركز من القوة ، مما يتسبب في تأثيرهما الميكانيكي.

بمرور الوقت ، أصبح فاراداي مقتنعًا بالواقع المادي لخطوط القوة المغناطيسية. بحلول نهاية ثلاثينيات القرن التاسع عشر ، كان العالم يدرك بوضوح أن الطاقة هي مغناطيس دائم، والموصلات ذات التيار ، في الفراغ المحيط بها المليء بخطوط القوة المغناطيسية. في أغسطس 1831 قام الباحث تمكنت من إجبار المغناطيسية على إنتاج توليد التيار الكهربائي.

يتكون الجهاز من حلقة حديدية عليها ملفان متعاكسان. يمكن توصيل الملف الأول ببطارية كهربائية ، والثاني متصل بموصل يوضع فوق إبرة البوصلة المغناطيسية. عندما تدفق سلك الملف الأول العاصمة، لم يغير السهم موضعه ، لكنه بدأ في التأرجح في لحظات إيقافه وتشغيله.

توصل فاراداي إلى استنتاج مفاده أنه في هذه اللحظات في سلك اللف الثاني ، النبضات الكهربائيةالمرتبطة باختفاء أو ظهور المغناطيسية خطوط القوة. قام باكتشاف ذلك سبب ظهور القوة الدافعة الكهربائية هو تغير في المجال المغناطيسي.

في نوفمبر 1857 ، كتب فاراداي رسالة إلى البروفيسور ماكسويل في اسكتلندا يطلب منه إعطاء شكل رياضي لمعرفة الكهرومغناطيسية. امتثل ماكسويل للطلب. مفهوم حقل كهرومغناطيسي وجد مكانًا في عام 1864 في مذكراته.

قدم ماكسويل مصطلح "المجال" للإشارة إلى الجزء من الفضاء الذي يحيط ويحتوي على أجسام في حالة مغناطيسية أو كهربائية ، وشدد بشكل خاص على أن هذا الفضاء نفسه يمكن أن يكون فارغًا ومليئًا بأي نوع من المادة على الإطلاق. سيظل المجال له مكان.

في عام 1873 ، نشر ماكسويل "أطروحة حول الكهرباء والمغناطيسية" ، حيث قدم نظامًا من المعادلات التي تجمع بين الظواهر الكهرومغناطيسية. أعطاهم اسما المعادلات العامةالمجال الكهرومغناطيسي وحتى يومنا هذا يطلق عليهم معادلات ماكسويل. وفقًا لنظرية ماكسويل المغناطيسية هي نوع خاص من التفاعل بين التيارات الكهربائية . إنه الأساس الذي تقوم عليه جميع الأعمال النظرية والتجريبية المتعلقة بالمغناطيسية.