المغناطيسات الكهربية:
المغناطيس الكهربائي هو جهاز ينتج مجالًا مغناطيسيًا عن طريق تدفق تيار كهربائي. يتكون المغناطيس الكهربائي من ملف من الأسلاك يمر فيه تيار كهربائي.
عند تمرير تيار كهربائي في الملف، فإنه ينتج مجالًا مغناطيسيًا حول الملف. تعتمد قوة المجال المغناطيسي على شدة التيار الكهربائي وعدد لفات الملف.
يمكن استخدام المغناطيس الكهربائي لجذب أو دفع الأجسام المغناطيسية. يمكن أيضًا استخدامه لإنشاء مجال مغناطيسي متغير، والذي يمكن استخدامه لتشغيل الأجهزة الكهربائية مثل المحركات والمولدات.
أنواع المغناطيسات الكهربائية:
هناك نوعان رئيسيان من المغناطيسات الكهربائية:
- المغناطيسات الكهربائية المستمرة:
هي مغناطيسات كهربائية تنتج مجالًا مغناطيسيًا ثابتًا.
- المغناطيسات الكهربائية المتذبذبة:
هي مغناطيسات كهربائية تنتج مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا.
تطبيقات المغناطيسات الكهربائية:
تستخدم المغناطيسات الكهربائية في العديد من التطبيقات المختلفة، مثل:
- المحركات الكهربائية:
تستخدم المحركات الكهربائية في الأجهزة المنزلية، مثل الغسالات والثلاجات.
- المولدات الكهربائية:
تستخدم المولدات الكهربائية في توليد الكهرباء.
- المصادر المغناطيسية:
تستخدم المصادر المغناطيسية في التصوير بالرنين المغناطيسي.
- الأجهزة الطبية:
تستخدم الأجهزة الطبية المغناطيسات الكهربائية في العلاجات المختلفة، مثل العلاج المغناطيسي.
مميزات المغناطيسات الكهربائية:
المغناطيسات الكهربائية لها العديد من المزايا مقارنة بالمغناطيسات الدائمة، مثل:
- يمكن التحكم في قوتها عن طريق تعديل شدة التيار الكهربائي.
- يمكن تغيير اتجاهها عن طريق تغيير اتجاه التيار الكهربائي.
- يمكن إيقاف تشغيلها بسهولة عن طريق إيقاف تشغيل التيار الكهربائي.
عيوب المغناطيسات الكهربائية:
المغناطيسات الكهربائية لها بعض العيوب أيضًا، مثل:
- تتطلب مصدرًا للطاقة لتشغيلها.
- قد تتسبب في تسخين الملفات.
- قد تنتج ضوضاء كهربائية.
تمارين تطبيقية:
فيما يلي بعض التمارين حول المغناطيسات الكهربائية:
التمرين 1:
لدى مغناطيس كهربائي ملف به 100 لفة من الأسلاك. ما هي قوة المجال المغناطيسي للمغناطيس الكهربائي عندما يمر به تيار كهربائي مقداره 10 أمبير؟
الحل:
تعتمد قوة المجال المغناطيسي للمغناطيس الكهربائي على شدة التيار الكهربائي وعدد لفات الملف. يمكن التعبير عن ذلك بالمعادلة التالية:
B = μ0 * I / 2π * N
حيث:
- B هي قوة المجال المغناطيسي بال Tesla
- μ0 هي ثابتة النفاذية المغناطيسية (4π * 10^-7 Tm/A)
- I هي شدة التيار الكهربائي بالأمبير
- N هو عدد لفات الملف
- B = (4π * 10^-7 Tm/A) * 10 A / 2π * 100
- B = 0.02 T
لذلك، فإن قوة المجال المغناطيسي للمغناطيس الكهربائي هي 0.02 Tesla.
التمرين 2:
لدى مغناطيس كهربائي ملف به 200 لفة من الأسلاك. ما هي شدة التيار الكهربائي التي يجب تمريره في الملف لإنشاء مجال مغناطيسي بقوة 0.1 T؟
الحل:
يمكن إعادة كتابة المعادلة السابقة على النحو التالي:
I = 2π * N * B / μ0
I = 2π * 200 * 0.1 T / (4π * 10^-7 Tm/A)
I = 25 A
لذلك، يجب تمرير تيار كهربائي مقداره 25 أمبير في الملف لإنشاء مجال مغناطيسي بقوة 0.1 T.
هذه مجرد أمثلة قليلة من التمارين حول المغناطيسات الكهربائية. يمكن إنشاء المزيد من التمارين عن طريق تغيير شدة التيار الكهربائي أو عدد لفات الملف أو قوة المجال المغناطيسي.
التسميات
علوم 1 إع. مص