الحقل المغناطيسيّ والحقل الأرضيّ

مفهوم الحقل المغناطيسيّ

نضع إبراً مغناطيسيّةً صغيرةً حرّة الحركة حول مغناطيسٍ مستقيم، كما في تجربة الكتاب في الصفحة 64، فتأخذ كلّ إبرةٍ منحىً واتّجاهاً معيّنين.

تذكّر: «نقولُ: إنَّ منطقةً يسودُها حقلٌ مغناطيسيٌّ إذا وُضِعَتْ فيها إبرةٌ مغناطيسيّةٌ حرّةُ الحركةِ، فإنّها تخضعُ لأفعالٍ مغناطيسيّةٍ.» الكتاب، الصفحة 64.

تذكّر: «خطُّ الحقلِ المغناطيسيِّ هو خطٌّ وهميٌّ يَمَسُّ في كلِّ نقطةٍ من نقاطِهِ شعاعَ الحقلِ المغناطيسيِّ في تلك النقطة.» الكتاب، الصفحة 64.

وبين قطبَي المغناطيس النضويّ تأخذ خطوط الحقل شكل خطوطٍ مستقيمةٍ متوازيةٍ لها الجهة نفسها، ثمّ تنحني خارج القطبين.

تذكّر: «يكونُ الحقلُ المغناطيسيُّ منتظماً إذا كانت أشعّةُ الحقلِ متوازيةً، ولها الشِّدَّة نفسُها، والجهةُ ذاتُها (متسايرة فيما بينها).» الكتاب، الصفحة 64.

عناصر شعاع الحقل المغناطيسيّ

«يمكنُ تحديدُ عناصرِ شعاعِ الحقلِ المغناطيسيِّ لمغناطيسٍ بوساطة إبرةٍ مغناطيسيّةٍ موضوعةٍ في النقطة المُرادِ تعيينُ شعاعِ الحقلِ المغناطيسيّ $\vec{B}$ فيها بعدَ استقرارِها» الكتاب، الصفحة 65:

تذكّر: «الحاملُ: المستقيمُ الواصلُ بينَ قطبَي الإبرةِ المغناطيسيّة. الجهةُ: من القطبِ الجنوبيّ للإبرة إلى قُطبها الشماليّ. الشِّدَّة: تزدادُ بازديادِ سرعةِ اهتزازِ الإبرةِ المغناطيسيّةِ في تلك النقطةِ، وتقدَّرُ في الجملة الدوليّة بواحدة التسلا $\mathrm{T}$.» الكتاب، الصفحة 65.

انتبه: 🚨 جهة الشعاع من القطب الجنوبيّ للإبرة إلى قطبها الشماليّ، أي يشير القطب الشماليّ للإبرة إلى جهة $\vec{B}$.

الحقل المغناطيسيّ بوجود الحديد

تحتاج بعض الأجهزة، كمكبّر الصوت، إلى حقولٍ مغناطيسيّةٍ شديدة. في تجربة الكتاب، الصفحة 65، ننثر برادة الحديد على لوحٍ زجاجيٍّ فوق مغناطيسٍ نضويّ، ثمّ نكرّر التجربة بعد أن نضع بين قطبيه نواةً حديديّة.

تذكّر: «تتمغنطُ نواةُ الحديد، ويتولّدُ منها حقلٌ مغناطيسيٌّ $\overrightarrow{B^{\mathrm{\prime }}}$ إضافيٌّ يُضافُ إلى الحقلِ المغناطيسيِّ الأصليّ الممغنط $\vec{B}$ فيشكّلُ حقلاً مغناطيسيّاً كليّاً $\overrightarrow{B_t}$.» الكتاب، الصفحة 65.

«يُستفادُ من وضعِ النواةِ الحديديّة بينَ قطبَي المغناطيس النضويّ في زيادةِ شدّةِ الحقلِ المغناطيسيّ.» الكتاب، الصفحة 65.

عامل النفاذيّة المغناطيسيّ

يسمّي الكتاب، في الصفحة 66، النسبة بين شدّة الحقل الكلّيّ $B_t$ بوجود النواة الحديديّة بين قطبَي المغناطيس وشدّة الحقل المغناطيسيّ الأصليّ $B$ عاملَ النفاذيّة المغناطيسيّ $\mu$:

تذكّر: «$\mu$: عاملُ النفاذية المغناطيسيّ لا واحدةَ قياسٍ له.» و«يتعلّقُ عاملُ النفاذية المغناطيسيّ بعاملين، هما: طبيعةُ المادّةِ من حيثُ قابليّتُها للمغنطة، وشدّةُ الحقلِ المغناطيسيّ الممغنط $\vec{B}$.» الكتاب، الصفحة 66. و$B_t$ و$B$ كلتاهما بواحدة التسلا.

انتبه: 🚨 اكتب $\mu$ لا ${\mu }_0$: في سلّم تصحيح امتحان 2026 في دمشق يخسر الطالب درجةً إذا كتب ${\mu }_0$. و$\mu$ هنا عددٌ بلا واحدة، فلا تكتب بعده $\mathrm{T}$.

الحقل المغناطيسيّ الأرضيّ

لماذا تتّجه إبرةٌ مغناطيسيّة في نقطةٍ ما من سطح الأرض نحو الشمال الجغرافيّ تقريباً؟ يقول الكتاب في الصفحة 66: «إنَّ منشأَ المغناطيسيّةِ الأرضيّةِ مُعقّدٌ وغيرُ معروفٍ بدقّةٍ حتى الآن.» ويعزوها العلماء إلى الشحنات المتحرّكة في سوائل جوف الأرض، فهي تولّد تيّاراتٍ كهربائيّةً تنشأ عنها حقولٌ مغناطيسيّة.

وتسلك الأرض، كما في الكتاب في الصفحة 67، سلوك مغناطيسٍ مستقيمٍ كبيرٍ منتصفه في مركزها، يميل محوره قرابة ${\mathrm{1<!--\; -->1}}^{\circ }$ عن محور دوران الأرض، فلا يطابق قطباه المغناطيسيّان قطبيها الجغرافيّين.

انتبه: 🚨 «القطبَ المغناطيسيَّ الجنوبيَّ للأرض يقعُ بالقربِ من القطبِ الشماليِّ الجغرافيِّ» الكتاب، الصفحة 67. ولذلك يتّجه إليه القطب الشماليّ للإبرة: القطبان المختلفان يتجاذبان.

عناصر شعاع الحقل المغناطيسيّ الأرضيّ

نضع إبرةً مغناطيسيّة محور دورانها أفقيّ، تدور في مستوي الزوال المغناطيسيّ: عند أحد القطبين المغناطيسيّين تستقرّ شاقوليّة، بزاويةٍ قرابة ${\mathrm{9<!--\; -->0}}^{\circ }$ مع خطّ الأفق، وعند خطّ الاستواء المغناطيسيّ تنطبق على الأفق. «تُسمّى الزاويةَ بينَ مُستوي إبرة محور دورانها أفقي وخطِّ الأفقِ زاوية الميل $\widehat{i}$.» الكتاب، الصفحة 67.

ونضع إبرةً محور دورانها شاقوليّ بعيدةً عن أيّ تأثيرٍ مغناطيسيٍّ آخر، فتستقرّ موازيةً لخطٍّ أفقيٍّ يُسمّى خطّ الزوال المغناطيسيّ. والزاوية بين مستوي الزوال المغناطيسيّ ومستوي الزوال الجغرافيّ هي زاوية الانحراف المغناطيسيّ، ومقدارها بين $0^{\circ }$ و${\mathrm{1<!--\; -->8<!--\; -->0}}^{\circ }$، كما في الصفحة 67.

تذكّر: «ملاحظة: تأخذُ الإبرةُ المغناطيسيّةُ لبوصلةٍ محور دورانها شاقوليٌّ منحى المركبةِ الأفقيّةِ للحقلِ المغناطيسيِّ الأرضيِّ $\overrightarrow{B_H}$ في مُستوي الزّوالِ المغناطيسيِّ، في حين تأخذُ الإبرةُ الحرّةُ الحركةِ منحى الحقلَ المغناطيسيَّ الكلّيَّ $\vec{B}$.» الكتاب، الصفحة 68.