مفهوم الحقل المغناطيسي
الحقل المغناطيسي أو ما يُعرف أيضاً بالمجال المغناطيسي أو الحث المغناطيسي، هو عبارة عن قوة مغناطيسية تتوّلد ضمن حيز يحيط بالجسم المغناطيسي أو بالجسم الموصل الذي يمر به تيار كهربائي، وبشكل أدّق فإنّ الحقل المغناطسي هو المنطقة المحيطة بالمغناطيس، فمثلاً إذا تم وضع إبرة بوصلة ضمن نطاق المجال المغناطيسي ذات قوة معينة فإنّها ستعمل تلقائياً على توجيه ذاتها ضمن اتجاه معين في كل جزء من المجالات والخطوط المزعومة المرسومة.
إنّ أي جسم متحرك مشحون ينتج تلقائياً حقلاً مغناطيسياً، وينتج جسيمات متولدة ضمن نطاق هذا الحقل، فمثلاً الإلكترونات هي عبارة عن حقول مغناطيسية معقدة ترتكز بشكل رئيسي على شحنة الجسيمات وسرعتها وتسارعها أيضاً.
يترك الحقل المغناطيسي أثراً عميقاً في قوة مغناطيسية تُعرف بقوة لورنتز، إذ يُحدث تناسباً بين القوة وسرعة الجسيم المشحون فتسقط القوة بشكل عمودي فوق خطوط المجال المغناطيسي واتجاه حركة الجسيم، وتعتبر هذه الظاهرة مفيدة جداً في كثير من الأجهزة كالمولدات الكهربائية ومعجلات الجسيمات.
شدة المجال المغناطيسي
هي القوة التي يتمتع بها المجال المغناطيسي المشت في كل نقطة في مكان أو اتجاه معين بأسلوب منظم؛ ويُرمز لها فيزيائياً بالرمز H، وتقاس شدة المجال المغناطيسي بوحدة الأمبير/متر.
خصائص الحقل المغناطيسي
- تتصف خطوط الحقل المغناطيسي بأنها وهمية؛ إذ تسلك مساراً تظهر به وكأنها خارجة من القطب الشمالي ومتجهة نحو القطب الجنوبي من المغناطيس، وتكمل طريقها لتعطي شكلاً باستمرارية مسيرها من الجنوب إلى الشمال أيضاً.
- تتسم هذه الخطوط بالتكاثف والتزاحم والتلاحم عند قطبي المغناطيس، بينما تبتعد عن بعضها في باقي المناطق، ويكمن السبب وراء ذلك بأنّ القوة المغناطيسية عند الأقطاب تكون أكبر ما يمكن، وتبدأ تقل تدريجياً كلّ ما ابتعدنا عن القطب.
- تتخذ الخطوط شكلاً مغلقاً، ويعود السبب في ذلك إلى عدم إمكانية وجود قطب مغناطيسي منفرد من الناحية العملية، ويقترن وجود القطبين الجنوبي والشمالي في آن واحد.
أمثلة لتوليد حقول مغناطيسية
تنتشر في محيطنا عدداً من التجارب والممارسات غير المخطط لها والتي تولد حقلاً مغناطيسياً بشكل تلقائي، فمثلاً في حال نثر برادة حديد فوق ورقة موضوعة فوق قضيب مغناطيسي، فإنّ البرادة ستتخذ شكل خطوط متجهة من الشمال إلى الجنوب والعكس أيضاً.
من الأمثلة أيضاً على ذلك عند تمرير سلك مستقيم في تيار كهربائي يحدّه قطبي مغناطيس، فإنّ ذلك سيؤدي إلى تولد قوة محركة تلقائياً، ويشترط في تولّد القوة المحركة وجود قوة محركة عُظمى، أي أن يكون الموصل عمودي فوق خطوط الفيض المغناطيسي.
