الأثر المغناطيسي للتيار الكهربي والمغناطيس الكهربي

تجربة أورستد

• نضع بوصلة على منضدة أفقية وننتظر حتى تستقر إبرتها، ثم نضع فوقها سلكًا نحاسيًا معزولًا مواز لمحورها (متصلًا بدائرة بها بطارية ومفتاح)، ثم نغلق الدائرة.
• نلاحظ انحراف إبرة البوصلة عن اتجاهها الأصلي.

التفسير:

• اكتشف العالم أورستد أن مرور تيار كهربي في سلك يُنتج مجالًا مغناطيسيًا حوله، فتتأثر إبرة البوصلة (وهي مغناطيس صغير حر الحركة يتخذ اتجاه الشمال بتأثير المجال المغناطيسي للأرض).
• وتسمى هذه الظاهرة التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي، وهي أساس اختراعات عديدة: المغناطيس الكهربي، والمحرك الكهربي (الموتور)، والمولد الكهربي (الدينامو).

(المجال المغناطيسي: المنطقة المحيطة بالمغناطيس أو السلك الحامل للتيار والتي تظهر فيها آثار قوته المغناطيسية.)

تركيب المغناطيس الكهربي

• يتكوّن من سلك نحاسي معزول ملفوف حول قلب من الحديد المطاوع (مسمار حديد مثلًا).
• عند إمرار تيار في الملف يتولد مجال مغناطيسي حوله فيتمغنط القلب الحديدي، وعند فتح الدائرة يفقد القلب مغنطته ويسقط ما كان ملتصقًا به من الدبابيس.

ميزته:

• مغناطيس مؤقت يمكن تشغيله وإيقافه بوصل التيار وقطعه.
• ولهذا يُستخدم في ساحات الخردة لنقل كتل الحديد الثقيلة (يرفعها عند مرور التيار ويتركها عند قطعه) تمهيدًا لإعادة التدوير، مما يوفر الطاقة اللازمة للإنتاج.

العوامل المؤثرة في قوة المغناطيس الكهربي

نستدل على القوة بعدد الدبابيس التي ينجذب إليها (كلما زاد العدد زادت القوة). تزداد القوة:

1. بزيادة عدد لفات الملف.
2. بزيادة شدة التيار المار بالملف.
3. باستخدام الحديد المطاوع كقلب (بدلًا من الهواء).

(عند تجربة أي عامل نثبّت العوامل الأخرى: المتغير المستقل: العامل المدروس، التابع: عدد الدبابيس.)

مقارنة بين المغناطيس الدائم والكهربي:

وجه المقارنة	المغناطيس الدائم	المغناطيس الكهربي
إمكانية التحكم في قوته	لا يمكن	يمكن (بشدة التيار وعدد اللفات)
الاستمرارية	دائم المغنطة	مؤقت (يعمل بمرور التيار)
مثال للاستخدام	البوصلة	رافعة الخردة
وجه الشبه	كلاهما يجذب الأجسام الحديدية

تطبيق (إثرائي): الجرس الكهربائي.

• عند الضغط على الزر تُغلق الدائرة فيتمغنط القلب الحديدي ويجذب الشريحة المعدنية، فتصطدم المطرقة بالناقوس.
• في اللحظة نفسها تبتعد الشريحة عن مسمار التلامس فتُفتح الدائرة ويتوقف التيار، فيفقد المغناطيس مغنطته وتعود الشريحة بمرونتها فتُغلق الدائرة من جديد.
• تتكرر العملية بسرعة فيحدث الرنين المتصل.