مـا اجتاه القـوة التي تؤثر يف جسـم ممغنط

موضوع يف جمال مغناطييس؟

ضع أمامك قضيبا مغناطيسـيا أفقيا عىل أن يكون قطبه 1.الشاميل نحو اليسار.

ـا عـن يسـار 2. ضـع قضيبـا مغناطيسـيا آخـر أفقيـا أيضالقضيـب األول وعىل بعـد cm 5.0 منه بحيث يكون ا وضع بوصلة بني القضيبني املغناطيسـيني- عىل متاح

ا. أن يكون قطبه الشاميل نحو اليسار أيضارسـم شـكال توضيحيا ملا قمت به عـىل ورقة، وحتقق 3.

من حتديد األقطاب عليه.ضع البوصلة بالقرب من أحد القطبني وارسـم االجتاه 4.

الذي يشري إليه سهمها.اسـتمر يف تغيري موضـع البوصلة نحـو القطب اآلخر 5.

عدة مرات، ويف كل مرة ارسـم االجتاه الذي يشـري إليه . السهم حتى حتصل عىل 20-15 سهام

ر اخلطوات 5 - 3 عىل أن يكون القطبان الشـامليان 6. كـرمتقابلني يف هذه املرة.

مـا االجتاه الذي يشـري إليـه الطرف األمحر إلبـرة البوصلة عادة؟ وما االجتاه الذي يبتعد عنه؟ وملاذا قد ال تشري بعض

األسهم إىل أي املوقعني يف السؤالني؟ يسمى املخطط الذي حصلت عليه بعد

رسمك لألسهم، املجال املغناطييس. تذكر املقصود بكل ف من جمال اجلاذبية األرضية، واملجال الكهربائي، وعر

املجال املغناطييس.

رفت املغانط واملجاالت املغناطيسية منذ أكثر من 2000 سنة مضت. عواسـتخدم البحارة الصينيون املغانـط يف صورة بوصالت مالحية قبل 900 سنة تقريبا. ودرس العلامء منذ القدم ويف أنحاء العامل كافة الصخور

املغناطيسية التي تسمى مغانط طبيعية. وللمغانط اليوم أمهية متنامية يف حياتنا اليومية؛ فاملولدات الكهربائية، واملحركات الكهربائية البسيطة، وأجهزة التلفاز، وأجهزة العرض التي تعمل باألشعة املهبطية، وأرشطة التسجيل، ومشغالت األقراص الصلبة املوجودة داخل أجهزة احلاسوب،

مجيعها تعتمد عىل اآلثار املغناطيسية للتيارات الكهربائية.ا ما، أو التقطـت الدبابيس أو وإذا كنـت قد اسـتخدمت البوصلة يوممشابك الورق باملغناطيس فقد الحظت بعض اآلثار املغناطيسية. ولربام ا، وذلك بلف سلك معزول حول مسامر، ا كهربائيا أيض صنعت مغناطيسا ثم وصلت طريف السلك ببطارية. وستكون خصائص املغانط أكثر وضوحإذا اسـتخدمت يف جتربتك مغناطيسـني. ولدراسـة املغناطيسية بصورة

أفضل يمكنك التجريب باملغانط، كتلك املوضحة يف الشكل 1-1.

• خصائص املغانط ومنشأ املغناطيسية يف املواد.

• بني املجاالت املغناطيسية املختلفة. املجاالت املغناطيسيةاملستقطب

القاعدة األوىل لليد اليمنىالتدفق املغناطييساملغناطيس الكهربائيامللف اللولبي

املنطقة املغناطيسيةالقاعدة الثانية لليد اليمنى

خصائص املغانط ومنشأ املغناطيسية يف املواد. •

• بني املجاالت املغناطيسية املختلفة.املجاالت املغناطيسيةاملستقطب

القاعدة األوىل لليد اليمنىالتدفق املغناطييساملغناطيس الكهربائيامللف اللولبي

املنطقة املغناطيسيةالقاعدة الثانية لليد اليمنى

Magnets: Permanent and Temporary áàbDƒŸGh áªFGódG :§fɨŸG1-1

9

SA.PH12.SE.COUR.CH01.indd 9SA.PH12.SE.COUR.CH01.indd 9 6/27/18 1:19 PM6/27/18 1:19 PM

General Properties of Magnets

ح يف الشكل 2a-1. إذا استخدمت قضيبا مغناطيسيا ا بخيط، كام هو موض علق مغناطيسا فعليك تعليقه بسـلك ينتهي بخطافني لتجعله أفقيا. عندما يسـتقر املغناطيس يتخذ اجتاهك املغناطيـس بحيـث يشـري إىل اجتـاه خمتلف ثـم اتركـه. هل اسـتقر القضيب ا. حـر معينـ

املغناطييس عند االجتاه األول نفسه؟ إذا حدث ذلك فإىل أي اجتاه يشري؟سـتجد أن القضيب املغناطييس قد اسـتقر يف اجتاه شـامل - جنوب. اكتب احلرف N عند ـا. يمكنك أن تسـتنتج من خالل هذه الطـرف الذي يشـري إىل اجتاه الشـامل بوصفه مرجعالتجربـة البسـيطة أن املغناطيـس مسـتقطب، أي لـه قطبان متميـزان متعاكسـان،أحدمها القطب الباحث عن الشـامل اجلغرايف لألرض، ويسـمى القطب الشـاميل. واآلخر القطب الباحـث عن اجلنوب اجلغرايف لألرض، ويسـمى القطب اجلنويب. والبوصلة ليسـت أكثر

من مغناطيس صغري حر الدوران.ـا آخر بالطريقة نفسـها، وحدد القطب الشـاميل له كام فعلـت مع املغناطيس علق مغناطيساألول. والحظ تفاعل املغناطيسـني؛ وذلـك بتقريب أحدمها إىل اآلخر، كام هو موضح يف الشكل 2b-1. ماذا حيدث عند تقريب القطبني الشامليني أحدمها إىل اآلخر؟ حاول ذلك ا ماذا حيدث عند تقريب القطبني املختلفني أحدمها إىل اآلخر؟ مع األقطاب اجلنوبية. وأخريلعلـك الحظـت أن القطبـني الشـامليني يتنافـران وكذلـك اجلنوبيـان. ولعلـك الحظت كذلـك أن القطب اجلنويب ألحدمها انجذب نحو القطب الشـاميل لآلخر. أي أن األقطاب املتشـاهبة تتنافر واألقطاب املختلفة تتجاذب. وجلميع املغانط قطبان خمتلفان. وإذا قسمت املغناطيـس نصفني فسـينتج مغناطيسـان جديدان، كل منهام له قطبـان. وقد حاول العلامء كـرس املغناطيـس ليفصلـوا القطبني أحدمهـا عن اآلخـر للحصول عىل قطـب مغناطييس

ا مل ينجح يف ذلك حتى عىل املستو املجهري. منفرد، إال أن أحدوإذا علمنا أن املغانط تنتظم دائام يف اجتاه شامل - جنوب فسوف يظهر لنا أن األرض نفسها مغناطيـس عمـالق. وألن األقطاب املغناطيسـية املختلفة تتجـاذب، والقطب املغناطييس الشـاميل إلبرة البوصلة يشـري نحو الشـامل، لذا جيب أن يكون القطـب املغناطييس اجلنويب

لألرض بالقرب من القطب الشاميل اجلغرايف هلا.

»```àdG á©FÉ```°ûdG §```fɨŸG 1-1 á```«dõæŸG äGhOC’G ∫É```fi º```¶©e ‘ ´É```ÑJ

.äÉÑàμŸGh

É``` k°ù«WÉæ¨e â```≤ q∏Y GPEG 1-2 É``` kgÉŒG òîà«```°S ¢```ù«WÉ樟G ¿EÉ```a §```«îH

á```«°ù«WÉ樟G ¢```üFÉ°üÿG ™```e Ö```°SÉæàj

‹Éª°ûdG Ö```£≤dG Ò```°û«°S .(a) ¢```VQCÓd

â```H qôb GPEGh .∫É```ª°ûdG ƒ```ëf ¢```ù«WÉ横∏d

ô```NB’G ¢```ù«WÉ横∏d ‹É```ª°ûdG Ö```£≤dG

≥∏©ŸG ¢ù«WÉ横∏d ‹É```ª°ûdG Ö£≤dG ƒëf

.(b) ≥∏©ŸG ¢ù«WÉ樟G ó©àÑj ±ƒ°ùa

a

b

10

SA.PH12.SE.COUR.CH01.indd 10SA.PH12.SE.COUR.CH01.indd 10 6/27/18 1:19 PM6/27/18 1:19 PM

ƒ```ëf QÉ```ª°ùŸG Üò```éæj 1-3 í```Ñ°üj á```«∏ª©dG √ò```g ‘h .¢```ù«WÉ樟G

iôJ ¿CG ∂```æμÁh ,É k£æ¨‡ ¬```°ùØf QÉ```ª°ùŸG

¢ù«WÉ樟G ÚH ¢ùeÓJ çóëj ÉeóæY ¬```fCG

≈∏Y G kQOÉ```b í```Ñ°üj QÉ```ª°ùŸG ¿EÉ```a QÉ```ª°ùŸGh

π°üa ó```æYh .iôNCG á```jõ∏a ΩÉ```°ùLCG Üò```L

¢```†©H §```≤°ùJ ¢```ù«WÉ樟G ø```Y QÉ```ª°ùŸG

ó≤Øj Qɪ°ùŸG ¿C’ ∂dPh ;ájõ∏ØdG ΩÉ°ùLC’G

.¬à«°ù«WÉæ¨e øe G kAõL

عرفت منذ طفولتـك أن املغانط جتذب مغانط أخر وبعض األجسام القريبة، ومنها املسامري والدبابيس ومشابك الورق، والعديد من األجسام ا للتفاعل بني مغناطيسـني فإن أي طـرف للمغناطيس جيذب أي الفلزيـة األخر. وخالفا، ثم طـرف لقطعـة حديد. فكيف تفرس هذا السـلوك؟ أوال، إذا المس املغناطيس مسـامرح يف ـا، كام هو موض المس املسـامر قطع حديد صغرية فسـيصبح املسـامر نفسـه مغناطيسالشـكل 3-1. فاملغناطيس حيفز املسـامر ليصبح مسـتقطبا. ويعتمد اجتاه قطبية املسامر عىل ا من مغناطيسـيته، ولن قطبيـة املغناطيـس. وإذا أبعدت املغناطيس فسـيفقد املسـامر بعض

.يطول جذبه لألجسام الفلزية األخرحـة يف الشـكل 3-1، ووضعـت قطعـة من احلديـد املطاوع رت التجربـة املوض وإذا كـر(حديد حيتوي عىل القليل من الكربون) بدال من املسامر فستالحظ أن احلديد املطاوع يفقد كل جاذبيتـه لألجسـام الفلزية األخـر مبارشة عند إبعاد املغناطيـس؛ وذلك ألن احلديد املطاوع مغناطيس مؤقت. أما املسامر فيحتوي عىل معادن أخر تتيح له االحتفاظ ببعض

مغناطيسيته عند إبعاد املغناطيس الدائم. تتولـد مغناطيسـية املغناطيس الدائم بطريقة مشـاهبة للتـي تولدت هبا مغناطيسـية املسـامر. وبسـبب الرتكيب املجهـري للامدة التـي يتكون منهـا املغناطيس فإن املغناطيسـية املسـتحثة تصبح دائمـة. يصنع العديد مـن املغانط الدائمة من سـبيكة حديد حتتـوي عـىل خليط مـن األلومنيـوم والنيـكل والكوبالـت. و هنـاك جمموعـة متنوعة من العنارص الرتابية النادرة - ومنها النيوديميوم واجلادولينيوم - تنتج مغانط دائمة قوية جدا

مقارنة بأحجامها.

Magnetic Fields Around Permanent Magnets

عندمـا جتـري جتربة باسـتخدام مغناطيسـني تالحظ أن القـو بينهام - سـواء أكانت قوة جتاذب أو تنافر - حتدث حتى قبل تالمسهام.

وبالطريقة نفسـها التي وصفت هبا قوة اجلاذبيـة والقوة الكهربائية من خالل جمال اجلاذبية األرضيـة واملجـال الكهربائـي، يمكـن وصف القـو املغناطيسـية من خـالل املجاالت

11

SA.PH12.SE.COUR.CH01.indd 11SA.PH12.SE.COUR.CH01.indd 11 6/27/18 1:19 PM6/27/18 1:19 PM

»°ù«WÉ樟G ∫ÉéŸG ô¡¶j 1-4 OÉ```©HC’G ‘ ìƒ```°VƒH »```°ù«WÉæ¨e Ö```«°†≤d

‘ ¢ù«WÉ樟G ≥```«∏©J óæY ∂```dPh ,á```KÓãdG

¬fCG ’EG ,(a) ójó◊G IOGôH ™e ∫hô°ù«∏÷G

,ábQh πØ°SCG ¢ù«WÉ樟G ™°Vh π¡°SC’G ø```e

Ió```gÉ°ûŸ É```¡bƒa ó```jó◊G IOGô```H ¢```TQ º```K

.(b) øjó©H ‘ »°ù«WÉ樟G ∫ÉéŸG §‰

•ƒ```£N Q qƒ```°üJ ø```μÁ 1-5 äÉ```≤∏M πμ```°T ≈```∏Y »```°ù«WÉ樟G ∫É```éŸG

‹É```ª°ûdG Ö```£≤dG ø```e êô```îJ á```≤∏¨e

¢ù«WÉ横∏d »Hƒæ÷G Ö£≤dG ¤EG πNóJh

.‹Éª°ûdG Ö£≤dG ¤EG É¡JQhO πªμàd ¬°ùØf

املغناطيسـية املتولدة حـول املغناطيس. وهذه املجاالت املغناطيسـية كميات متجهة توجد يف املنطقة التي تؤثر فيها القوة املغناطيسية.

يمكـن متثيل املجـال املغناطييس املوجود حول املغناطيس باسـتخدام بـرادة احلديد؛ فكل ـا باحلـث. وتدور برادة احلديد حتى تصبح قطعة صغرية من برادة احلديد تصبح مغناطيسح الشكل 4a-1 برادة احلديد ا. ويوض موازية للمجال املغناطييس، مثل إبرة البوصلة متاميف حملـول اجلليرسول، وهي حتيـط بالقضيب املغناطييس. ويمكـن مالحظة صورة ثالثية األبعـاد للمجـال. ويف الشـكل 4b-1 ترتبت بـرادة احلديد، وأعطت رسـام ثنائي األبعاد للمجال املغناطييس، ويساعدك ذلك عىل تصور خطوط املجال املغناطييس. ويمكن لربادة

ه املجال املغناطييس بواسطة جسم ما. احلديد كذلك أن تظهر كيف يتشو الحـظ أن خطـوط املجال املغناطييس تشـبه خطـوط املجال دنا بمقياس الكهربائـي يف أهنا ومهية، وهي تسـتخدم لتسـاعدنا عىل تصور املجـال، وتزوى عـدد خطوط املجـال املغناطييس التي خترتق السـطح لشـدة املجال املغناطييس. ويسـمالتدفق املغناطييس. والتدفق عرب وحدة املساحة يتناسب طرديا مع شدة املجال املغناطييس. ز عنـد القطبني؛ حيث وكـام تالحظ من الشـكل 4–1 فـإن معظم التدفـق املغناطييس مرك

يكون املجال املغناطييس عندمها أكرب ما يمكن.ف اجتاه خط املجال املغناطييس بأنه االجتاه الذي يشري إليه القطب الشاميل إلبرة البوصلة يعرعنـد وضعها يف املجال املغناطيـيس. وحيدد اجتاه خطوط املجـال املغناطييس بحيث تكون ح يف خارجة من القطب الشـاميل للمغناطيس وداخلـة إىل القطب اجلنويب له، كام هو موضالشـكل 5-1. مـاذا حيدث داخـل املغناطيس؟ ال توجد أقطاب مفـردة تنتهي فيها أو تبدأ منهـا خطوط املجـال املغناطييس، لذا فهي تكمل دورهتا داخل املغناطيس دائام من القطب

ل حلقات مقفلة. اجلنويب إىل القطب الشاميل لتشك

سمت الشحنات الموجبة باللون • راألحمر.

سمت الشحنات السالبة باللون • راألزرق.

سمت خطوط المجال الكهربائي • رباللون النيلي ( األزرق الداكن).

سمت خطوط المجال المغناطيسي • رباللون األخضر.

a b

12

SA.PH12.SE.COUR.CH01.indd 12SA.PH12.SE.COUR.CH01.indd 12 6/27/18 1:19 PM6/27/18 1:19 PM

∫É```éŸG •ƒ```£N Ú```ÑJ 1-6 ¿CG ó```jó◊G IOGÈ```H á```∏㪟G »```°ù«WÉ樟G

ÜÉ£bC’Gh ,(a) ôaÉæàJ á¡HÉ°ûàŸG ÜÉ£bC’G

IOGô```H πμ```°ûJ ’h .(b) ÜPÉ```éàJ á```Ø∏àîŸG

ÜÉ```£bC’G Ú```H á```∏°üàe É``` kWƒ£N ó```jó◊G

∫ÉéŸG •ƒ£N ¿CG Ú```ÑJ É```¡æμd .á```¡HÉ°ûàŸG

ÚÑ£≤dG Ú```H Iô°TÉÑe π```≤æJ »```°ù«WÉ樟G

.Ú°ù«WÉ樟 »Hƒæ÷Gh ‹Éª°ûdG

a b

مـا نـوع املجاالت املغناطيسـية املتكونة بواسـطة أزواج من القضبان املغناطيسـية؟ يمكن مشـاهدة هذه املجاالت بوضع مغناطيسـني أسـفل ورقة، ورش برادة حديـد عليها. يبني الشـكل 6a-1 خطوط املجال بني قطبني متشـاهبني. ويف املقابـل إذا وضع قطبان خمتلفان ، كام هو موضح يف الشـكل 6b-1. وتبني بـرادة احلديد أن نـان جماال متقاربـان فإهنـام يكو

خطوط املجال بني قطبني خمتلفني تتجه مبارشة من أحد املغناطيسني لتصل إىل اآلخر. تؤثر املجاالت املغناطيسـية بقـو يف مغانـط أخر؛ فاملجـال املغناطييس الناتـج عن القطب الشـاميل ملغناطيس يدفع ا يف اجتاه خط املجال، والقو الناجتة عن املجال نفسـه القطب الشـاميل ملغناطيس آخر بعيدواملؤثـرة يف قطب جنويب ملغناطيس آخر جتذبه يف عكـس اجتاه خطوط املجال. ويف الوقت

نفسه فإن املغناطيس الثاين حياول أن يصطف أو يرتتب مع املجال، كام يف إبرة البوصلة.عندمـا توضـع عينـة مصنوعة مـن احلديـد أو الكوبالـت أو النيكل يف املجـال املغناطييس ملغناطيـس دائـم تصبح خطوط املجـال مركزة أكثر خـالل هذه العينـة، وتتمغنط باحلث، وتبـدو خطـوط املجال كأهنـا خترج من القطـب الشـاميل للمغناطيس وتدخـل أحد طريف العينة، ومتر خالهلا، ثم خترج من الطرف اآلخر للعينة، ولذلك يكون طرف العينة القريب

من القطب الشاميل للمغناطيس قطبا جنوبيا، فتنجذب العينة نحو املغناطيس.

ا أم 1. إذا محلت قضيبني مغناطيسـيني عىل راحتي يديك، ثم قربت يديك إحدامها إىل األخر فهل سـتكون القوة تنافرا يف كل من احلالتني اآلتيتني؟ جتاذب

.a .تقريب القطبني الشامليني أحدمها إىل اآلخر

.b .تقريب القطب الشاميل إىل القطب اجلنويبيبني الشـكل 7-1 مخسـة مغانط يف صورة أقراص مثقوبـة بعضها فوق بعض. فإذا 2.

ا إىل أعىل فام نـوع القطب الذي يكون كان القطـب الشـاميل للقرص العلـوي متجهنحو األعىل لكل من املغانط األخر؟

ح 3. ـا صغرية، كام هـو موض ا، وجيذب املسـامر بدوره قطع جيـذب مغناطيـس مسـامريف الشـكل 3-1. فـإذا كان القطب الشـاميل للمغناطيس الدائم عن اليسـار كام هو

ح فأي طريف املسامر يمثل قطبا جنوبيا؟ موض 7-1ملاذا تكون قراءة البوصلة املغناطيسية غري صحيحة أحيانا؟ 4.

13

SA.PH12.SE.COUR.CH01.indd 13SA.PH12.SE.COUR.CH01.indd 13 6/27/18 1:19 PM6/27/18 1:19 PM

á∏Kɇ äGhOCG ΩGóîà°SÉH 1-8 ø```μ“ (a) πμ```°ûdG ‘ á```ë q°VƒŸG ∂```∏àd

AÉHô¡μdG ÚH ábÓ©dG í«°VƒJ øe óà°SQhCG

»FÉHô¡c QÉ«J ôjôªàH ∂dPh ,á«°ù«WÉ樟Gh

.(b) ∂∏°ùdG ‘

»°ù«WÉ樟G ∫ÉéŸG ô¡¶j 1-9 ¥Îîjh »FÉHô¡c QÉ«J ¬«a ôÁ ∂∏°S ∫ƒM

Ió```ëàe ô```FGhO IQƒ```°U ‘ É``` v«fƒJôc É``` k°Uôb

.∂∏°ùdG ∫ƒM ójó◊G IOGôH øe õcôŸG

-+ -+

AC

OFF ON

DC AC

OFF ON

DCa b

Magnetic Fields Around Electric Currents

أجـر الفيزيائـي الدنامركي هانز كريسـتيان أورسـتد عـام 1820م جتارب عـىل التيارات ا فوق حمـور بوصلة صغـرية، وأوصل هنايتي الكهربائيـة املارة يف األسـالك، فوضع سـلكح يف الشـكل 8a-1. وكان يتوقع أن تشـري السـلك بدائـرة كهربائيـة مغلقة، كام هو موضالبوصلـة إىل اجتـاه السـلك أو اجتاه رسيـان التيار، لكن بـدال من ذلك تعجـب لرؤية إبرة ح يف الشكل 8b-1. أي البوصلة تدور لتصبح يف اجتاه عمودي عىل السلك، كام هو موضأن القو املؤثرة يف قطبي مغناطيس البوصلة كانت متعامدة مع اجتاه التيار داخل السلك.

ا أنه لو مل يكن هناك تيار يف السلك ملا كان هناك قو مغناطيسية. ووجد أورستد أيض إذا انحرفـت إبرة البوصلة عنـد وضعها بالقرب من

ـده التيار الكهربائي. ا عن جمال مغناطييس ول ا وجـب أن يكون ذلك ناجت سـلك حيمل تيارا عن طريق إنفاذ سلك ويمكنك بسهولة مالحظة املجال املغناطييس حول سلك حيمل تياررأسـيا خـالل قطعة كرتـون أفقية، ورش بـرادة حديد عليها. فعند مرور التيار يف السـلك ستالحظ أن برادة احلديد ترتتب وتشكل نمطا يف صورة دوائر متحدة املركز حول السلك،

ح يف الشكل 1-9. كام هو موضتشـري اخلطوط الدائرية إىل أن خطوط املجال املغناطييس حول السـلك الطويل (الهنائي) الذي يرسي فيه تيار كهربائي تشكل حلقات مغلقة بالطريقة نفسها التي تشكل هبا خطوط املجال املغناطييس حلقات مغلقة حول املغانط الدائمة. وتتناسـب شدة املجال املغناطييس املتولد حول سـلك مسـتقيم وطويل طرديا مع مقدار التيار املار يف السـلك، وعكسـيا مع البعـد عنه. وتبـني البوصلة اجتـاه خطوط املجـال. وإذا عكس اجتاه التيار فسـتعكس إبرة

.1-10a ح يف الشكل ا، كام هو موض البوصلة اجتاهها أيض ∫ÉéŸG √É```ŒG ¢```ùμ©æj 1-10 ∂∏°S ‘ QÉ«J Qhôe øY œÉædG »```°ù«WÉ樟G

√É```ŒG ¢```ùμ©æj É```eóæY º```«≤à°ùe π```°Uƒe

∫ÉéŸG √ÉŒG O qóëojh .(a) ¬```«a QÉŸG QÉ```«àdG

º```«≤à°ùe ∂```∏°S ø```Y œÉ```ædG »```°ù«WÉ樟G

¤hC’G Ió```YÉ≤dG ΩGó```îà°SÉH G kQÉ```«J π```ªëj

.(b) ≈檫dG ó«∏d

a b

14

SA.PH12.SE.COUR.CH01.indd 14SA.PH12.SE.COUR.CH01.indd 14 6/27/18 1:19 PM6/27/18 1:19 PM

á«°ù«WÉæ¨ehô¡μdG Ωóîà°ùJ »a P’ƒØdGh ójóëdG π≤f ™aGhQ »a ÉkÑdÉZ

πª©j …òdG ¢ù«WÉ横dGh .äÉYÉæ°üdG ™bGƒe

¿CG øμªj 156 A QÉ«Jh 230 V ó¡L ¥ôØH

.11300 kg ÉgQGó≤e á∏àc ™aôj

∫É```éŸG π```«ã“ ø```μÁ 1-11 G kQÉ«J πª– á«μ∏°S á≤∏M ∫ƒM »°ù«WÉ樟G

≈```檫dG ó```«∏d ¤hC’G Ió```YÉ≤dG ΩGó```îà°SÉH

»```Ñdƒ∏dG ∞```∏ŸG ‘ QÉ```ŸG QÉ```«àdG ó```dƒj .(a)

πc ∫É› ±É°†j å«ëH ,Év«°ù«WÉæ¨e k’É›

.(b) iôNC’G äÉØ∏dG ä’É› ¤EG áØd

»°ù«WÉæ¨e ∫É›

a b

»```FÉHô¡μdG QÉ```«àdG ó``` qdƒj ∞```«c

?Évjƒb Év«°ù«WÉæ¨e k’É›

تسـتخدم القاعـدة األوىل لليـد اليمنـى يف حتديد اجتاه املجـال املغناطييس بالنسـبة إىل اجتاه التيار االصطالحي. ختيل أنك متسك بيدك اليمنى قطعة من سلك معزول. اجعل إهبامك يف اجتـاه التيـار االصطالحي. ستشـري أصابعك التي تـدور حول السـلك إىل اجتاه املجال

.1-10b ح يف الشكل املغناطييس، كام هو موضيولد التيار الكهربائي املار يف حلقة سلكية جماالمغناطيسيا حـول مجيع أجزاء احللقة. وعند تطبيـق القاعدة األوىل لليد اليمنى عىل أي جزء من أجزاء احللقة السلكية ستجد أن اجتاه املجال املغناطييس داخل احللقة يكون دائام يف االجتاه نفسه. ا من الصفحة، أما ففي الشكل 11a-1 يكون اجتاه املجال املغناطييس داخل احللقة خارج

اجتاه املجال املغناطييس خارج احللقة فيكون دائام داخال إىل الصفحة. وعند لـف الســلك عدة لفــات لتكوين ملف لولبي، ثم ح مترير تيار يف امللف، يكون اجتاه املجال حول مجيع اللفات يف االجتاه نفسـه، كام هو موضن من عدة لفات امللف اللولبي (املحث)، يف الشكل 11b-1. ويسمى امللف الطويل املكوا ملجموع املجاالت الناجتة عن لفاته. ويكون املجال املغناطييس داخل امللف اللولبي مساويوعندما يرسي تيار يف ملف سـلكي يصبح هلذا امللف جمال مغناطييس يشـبه املجال الناتج عن مغناطيس دائم. وعند تقريب امللف الذي يرسي فيه تيار من مغناطيس معلق فإن أحد طريف امللف سيتنافر مع القطب املامثل له من املغناطيس، وهذا يعني أن امللف الذي يرسي ا له قطبان، شاميل وجنويب. ويسمى املغناطيس الذي ينشأ عن رسيان فيه تيار يمثل مغناطيستيار كهربائي يف ملف املغناطيس الكهربائي. وتتناسـب شـدة املجال املغناطييس الناتج يف ملـف طرديـا مع مقـدار التيار املار فيـه ومع عدد لفاتـه؛ ذلك ألن املجاالت املغناطيسـية

للفات متساوية، وتكون هذه املجاالت يف االجتاه نفسه. ا عـن طريق وضع قضيـب حديدي (قلب) يمكـن زيادة قـوة املغناطيـس الكهربائي أيضداخـل امللف؛ حيث يدعم هذا القلب املجال املغناطييس ويقويه. فيعمل القلب عىل زيادة ا كام املجال املغناطييس؛ ألن جمال امللف اللولبي يولد جماال مغناطيسيا مؤقتا يف القلب، متام

يعمل املغناطيس الدائم عند تقريبه إىل قطعة حديد.

15

SA.PH12.SE.COUR.CH01.indd 15SA.PH12.SE.COUR.CH01.indd 15 6/27/18 1:19 PM6/27/18 1:19 PM

§«îH ¬Ø°üàæe ø```e G kQÉ```ª°ùe §```HQG

™°V .á«≤aCG IQƒ°üH É k≤∏©e íÑ°üj å«ëH

≥°UÓdG §jô°ûdG øe IÒ¨°U á©£b

∫ƒM ¬aÉØàdG ™°Vƒe ‘ §«ÿG ∫ƒM

.§«ÿG â∏Øj ’ ≈àM Qɪ°ùŸG

π```¨°Th ∞```∏ŸG π```NGO QÉ```ª°ùŸG π```NOCG

ºK ,∞∏ŸÉH ∫ƒ```°UƒŸG ó```¡÷G Qó```°üe

Qɪ°ùŸG êôNCGh ,ó¡÷G Qó°üe π°üaG

§«ÿG ∂```°ùeCG ºK ,∞```∏ŸG πNGO ø```e

.Qɪ°ùŸG ≥«∏©àd

.1 ™```e QÉ```ª°ùŸG ∑ƒ```∏°S É```e ?ºFGO ¢ù«WÉæ¨e OƒLh

.2 .∂©bƒJ

.3 Qɪ°ùŸG ¿CG ≈```∏Y ∂∏«dO É```e

?É k£æ¨‡ íÑ°UCG

.4 í q°Vƒj OÉ©HC’G »KÓK kÓμ°T º°SQG

.Qɪ°ùŸG ∫ƒM »°ù«WÉ樟G ∫ÉéŸG

يرسي تيار كهربائي يف سـلك مستقيم طويل من الشامل إىل اجلنوب. أجب عام 5.يأيت:

.a ا. ما اجتاه عند وضع بوصلة فوق السـلك لوحظ أن قطبها الشاميل اجته رشقالتيار يف السلك؟

.b إىل أي اجتاه تشري إبرة البوصلة إذا وضعت أسفل السلك؟ما شدة املجال املغناطييس عىل بعد cm 1 من سلك يرس فيه تيار، مقارنة بام يأيت: 6.

.a .2 من السلك cm شدة املجال املغناطييس عىل بعد

.b .3 من السلك cm شدة املجال املغناطييس عىل بعدـا بلف سـلك حول 7. صنع طالب مغناطيس

مسـامر، ثم وصـل طريف السـلك ببطارية، ـح يف الشـكل 13-1. أي كـام هـو موضطريف املسـامر (املدبب أم املسطح) سيكون

قطبا شامليا؟إذا كان لديـك بكـرة سـلك وقضيـب زجاجـي وقضيـب حديـدي وآخـر من 8.

ا األلومنيـوم، فـأي قضيـب تسـتخدم لعمـل مغناطيـس كهربائي جيـذب قطعح إجابتك. فوالذية؟ وض

ا، فإذا أردت أن جتعل 9. يعمل املغناطيس الكهربائي الوارد يف املسألة السابقة جيدح قوته قابلة للتعديل والضبط باسـتخدام مقاومة متغرية فهل ذلك ممكن؟ وض

إجابتك.

� �

1-13

A Microscopic Picture of Magnetic Materials

تعلمت أنه عند وضع قطعة حديد أو كوبالت أو نيكل بالقرب من مغناطيس فإن العنرص ا، وسيكون له قطبان، شاميل وجنويب، إال أن هذه املغنطة تكون مؤقتة. ا أيض يصبح مغناطيسويعتمـد توليد هـذه القطبية املؤقتة عىل اجتاه املجال اخلارجي. ويفقد العنرص مغناطيسـيته عند إبعاد املجال اخلارجي. وتسلك العنارص الثالثة (احلديد والنيكل والكوبالت) سلوك

مغانط كهربائية بطرائق عديدة؛ إذ هلا خاصية تسمى الفرومغناطيسية.

Ió```YÉ≤dG Ωó```îà°ùJ 1-12

á```«Ñ£b ó```jó– ‘ ≈```檫dG ó```«∏d á```«fÉãdG

.»FÉHô¡μdG ¢ù«WÉ樟G

وتستخدم القاعدة الثانية لليد اليمنى يف حتديد اجتاه املجال املغناطييس الناتج عن مغناطيس كهربائي بالنسـبة إىل اجتاه رسيان التيار االصطالحي. ختيل أنك متسـك بيدك اليمنى ملفا رت أصابعك حول احللقـات يف اجتاه رسيان التيار االصطالحي، كام هو ، فإذا دو معـزوال

ح يف الشكل 12-1، فسيشري إهبامك نحو القطب الشاميل للمغناطيس الكهربائي. موض

16

SA.PH12.SE.COUR.CH01.indd 16SA.PH12.SE.COUR.CH01.indd 16 6/27/18 1:19 PM6/27/18 1:19 PM

عـىل الرغـم مـن أن التفصيـالت التـي اقرتحهـا أمبري حول منشـأ مغناطيسـية املغناطيـس كانت غـري صحيحة إال أن فكرته األساسـية كانـت صائبة؛ فكل ا. وعندما ترتتب جمموعـة املجاالت ـا كهربائيـا صغـري إلكـرتون يف الذرة يشـبه مغناطيساملغناطيسـية اخلاصة بإلكرتونات الذرات املتجاورة يف االجتاه نفسـه تسمى هذه املجموعة املنطقة املغناطيسـية. وعـىل الرغم من أن هذه املجموعة قد حتـوي 1020 ذرة مفردة، إال أن املناطق املغناطيسية تبقى صغرية جدا وحمدودة (غالبا من 10 إىل 1000 ميكرون)، لذا فإن

عينة صغرية من احلديد حتتوي عىل عدد هائل من املناطق املغناطيسية.عندمـا ال تكـون قطعة احلديـد داخل جمـال مغناطييس فـإن املناطق املغناطيسـية تكون يف ا، كام يف الشكل 14a-1. أما اجتاهات عشـوائية، وتلغي جماالهتا املغناطيسـية بعضها بعضعندما توضع قطعة احلديد داخل جمال مغناطييس فإن هذه املناطق املغناطيسية ترتتب بفعل ح يف الشـكل 14b-1. ويف املجـال اخلارجـي لتصبـح متفقة معه يف االجتـاه، كام هو موضحالة املغناطيس املؤقت تعود املناطق إىل عشوائيتها بعد إزالة املجال املغناطييس اخلارجي. وللحصول عىل مغناطيس دائم يتم خلط احلديد مع مواد أخر إلنتاج سبائك حتافظ عىل

املناطق املغناطيسية مرتبة بعد إزالة تأثري املجال املغناطييس اخلارجي. تولد املسجالت الصوتية وأجهزة الفيديو نبضات وإشارات كهربائية يف رأس التسـجيل الذي يتكون من مغانط كهربائية، فيعمل عىل توليد جماالت مغناطيسية متثـل الصـوت والصورة املراد تسـجيلهام. وعندما يمر رشيط التسـجيل املغناطييس الذي حيتـوي عـىل قطع صغرية جـدا من مواد مغناطيسـية فوق رأس التسـجيل، ترتتب املناطق املغناطيسـية هلذه القطع بواسطة املجاالت املغناطيسـية لرأس التسجيل، وتعتمد اجتاهات ترتيـب واصطفـاف املناطـق املغناطيسـية عىل اجتـاه التيار املار بـرأس التسـجيل، وبذلك تصبح تلك املناطق املغناطيسية تسجيال مغناطيسيا للصوت والصورة املسجلني. وتسمح املادة املغناطيسـية املوجودة عىل الرشيط البالسـتيكي للمناطق املغناطيسـية باملحافظة عىل ترتيبهـا، إىل أن يتـم تطبيق جمال مغناطييس قوي يكفي لتغيريها مرة أخر. وعند تشـغيل الرشيط وإعادة قراءته تنتج إشـارة بواسـطة التيـارات املتولدة عند مرور رأس التسـجيل فوق اجلسـيامت املغناطيسية عىل الرشيط، وترسـل هذه اإلشارة إىل مضخم وإىل زوج من

(a) ó```jó◊G á```©£b 1-14 Ö```JÎJ É```eóæY §```≤a É``` k°ù«WÉæ¨e í```Ñ°üJ

.(b) óMGh √ÉŒG ‘ á«°ù«WÉ樟G É¡≤WÉæe

a b

17

SA.PH12.SE.COUR.CH01.indd 17SA.PH12.SE.COUR.CH01.indd 17 7/3/18 11:32 AM7/3/18 11:32 AM

هل املجال املغناطييس حقيقي 10.أم جمرد وسيلة من النمذجة العلمية؟

اذكر بعض القو املغناطيسـية املوجودة 11.حولك. كيف يمكنك عرض تأثريات هذه القو؟

صف قاعـدة اليد اليمنى 12.املسـتخدمة لتحديد اجتـاه املجـال املغناطييس حول

سلك مستقيم يمر فيه تيار كهربائي.وضعـت قطعـة زجـاج رقيقة 13.

وشفافة فوق مغناطيس كهربائي نشط، ورش فوقها برادة احلديد فرتتبت بنمط معني. إذا أعيدت التجربة بعد عكس قطبية مصدر اجلهد فام االختالفات التي

ح إجابتك. ستالحظها؟ وض

ختيل لعبـة داخلها قضيبـان فلزيان 14.متوازيـان وضعا بصورة أفقيـة أحدمها فوق اآلخر، وكان القضيـب العلـوي حـر احلركـة إىل أعىل وإىل

أسفل. a. إذا كان القضيب العلوي يطفو فوق السفيل، وعكس

ح ملاذا اجتاهه فإنه يسقط نحو القضيب السفيل. وضقد يسلك القضيبان هذا السلوك؟

b. افرتض أن القضيب العلوي قد فقد وحل حمله قضيب

آخر. يف هذه احلالة يسـقط القضيب العلوي نحو القضيب السفيل مهام كان اجتاهه. فام نوع القضيب

الذي استعمل؟

á©LGôe1-1

ا لتسجيل ل عليه سابق مكربات الصوت أو سـامعات األذن. وعند اسـتعامل رشيط مسـجا بصورة رسيعة يعمل عىل بعثرة أصوات جديدة ينتج رأس املسـح جماال مغناطيسيا متناوب

اجتاهات املناطق املغناطيسية عىل الرشيط. تسـجل الصخـور التي حتتوي عـىل احلديد تاريـخ اختالف اجتاهـات املجـال املغناطيـيس األريض؛ فصخـور قـاع البحر نتجـت عن اندفـاع صخور منصهـرة من شـقوق يف قاع املحيـط، وعندما بردت متغنطـت يف اجتاه املجـال املغناطييس األريض يف ذلك الزمن. ونتيجة للتوسع يف قاع البحر فإن الصخور األبعد عن الشقوق تعد أقدم من الصخور القريبة من الشـقوق. وقد تفاجأ العلامء األوائل الذين فحصوا صخور قاع البحر عندما وجدوا أن اجتاه املغنطة يف الصخور املختلفة متغري ومتنوع، وخلصوا من خالل بياناهتم إىل أن القطبني املغناطيسـيني لألرض قد تبادال موقعيهام عدة مرات عىل مر العصور يف تاريخ األرض. وأصل املجال املغناطييس لألرض ومنشؤه غري مفهوم بصورة

ا حتى يومنا هذا. جيدة حتى اآلن، كام تعد كيفية انعكاس اجتاه هذا املجال لغز

18

SA.PH12.SE.COUR.CH01.indd 18SA.PH12.SE.COUR.CH01.indd 18 6/27/18 1:19 PM6/27/18 1:19 PM