ظاهرة المغناطيسية

ظاهرة المغناطيسية

المغناطيسية ظاهرة تميز المغناطيس الطبيعي أو المغناطيس من صنع الإنسان ، وهي واضحة جدًا في جذب بعض المواد .  أظهرت النتائج أن المادة المغناطيسية نفسها تتكون من جسيمات مغناطيسية ، حيث يكون للذرات المغناطيسية اتجاه واحد ، ولكن توزيع الاتجاه المغناطيسي للجسيمات في المادة عشوائي ، لذلك صافي المغناطيسية هو صفر. وهي ممغنطة في اتجاه واحد تحت تأثير مجال مغناطيسي خارجي.

 

توجد برادة الحديد على قطعة من الورق ، مع قضيب مغناطيسي في المنتصف ، وتكون الحشوات الحديدية على طول اتجاه خط القوة المغناطيسية.

 

الجسيمات المغناطيسية في سبيكة النيوديميوم والبورون والحديد هي مغناطيسية حديدية. (الجزء الجسيمي حوالي 10 ميكرومتر).

 

ترجع ظاهرة المغناطيسية إلى حقيقة أن ذرات عناصر معينة مثل الحديد والكوبالت والنيكل والجزيئات التي تشارك فيها هذه العناصر (سبائكها) مغناطيسية. على سبيل المثال ، في الحديد ، إلكترونات الرابطة المدارية الذرية ثلاثية الأبعاد معًا في اتجاه دورانها المغناطيسي ، وتصبح ذرة الحديد مغناطيسًا صغيرًا. يحدث هذا الاتجاه في الحديد والكوبالت والنيكل. يصبح كل منهم مغناطيسًا ذاتيًا ، على الرغم من أن مبدأ استبعاد باولي ينص على أنه إذا احتل إلكترونان نفس مستوى الطاقة في الذرة ، فيجب أن يكون أحدهما مغنطيسيًا في الاتجاه المعاكس للدوران المغناطيسي للآخر. لذلك ، الذرات غير مغناطيسية. أما بالنسبة للظاهرة المغناطيسية لذرات الحديد ، فهي تنتهك مبدأ عدم توافق باولي ، حيث يوجد الكثير من الارتباك لدى العلماء حول ما إذا كان الحديد والكوبالت والنيكل ينحرفون عن مبدأ عدم توافق باولي. من خلال اكتشاف أن هناك تفاعلات بين الذرات تجعلها تتصرف بهذه الطريقة ، يتم حل هذه المشكلة.

 

عرض التاريخ

تم اكتشاف المغناطيسية لأول مرة في العالم القديم ، عندما لاحظ الناس أن الأحجار المغناطيسية (أجزاء ممغنطة بشكل طبيعي من المغنتيت) يمكن أن تجذب الحديد.  تأتي كلمة المغناطيس من الكلمة اليونانية μαγνῆτις λίθος ، “المغناطيس أو المغناطيس.” 545 ق.  يصف الأدب الطبي الهندي القديم “سوشروتا سامهيتا” استخدام أكسيد الحديد الأسود لإزالة الأسهم من جسم الشخص المصاب.

 

في الصين القديمة ، أقدم مرجع أدبي عن المغناطيسية هو كتاب من القرن الرابع قبل الميلاد ، سمي على اسم مؤلفه “Ghost Valley Wise Man”. سجل تاريخ لي شينشو في القرن الثاني قبل الميلاد أيضًا: “يجعل المغناطيس الحديد يغلق أو يجذب الحديد.” والاستعلام عن التوازن ،  قال “Magnetus يجذب الإبر.” في القرن الحادي عشر ، كان العالم الصيني Shen Kuo أول من كتب عن البوصلة بإبرة مغناطيسية وكيف استخدم المفهوم الفلكي للشمال الحقيقي (الجيوديسيا) لتحسين دقة الملاحة في “Mengball Prose”. بحلول القرن الثاني عشر ، كان من المعروف أن الصينيين سوف يستخدمون البوصلات المغناطيسية في الملاحة. قاموا بنحت ملعقة اتجاهية على الحجر ، ومقبض الملعقة دائمًا يواجه الجنوب.

 

بحلول عام 1187 ، كان ألكسندر نيكام أول من وصف البوصلة واستخدامها للملاحة في أوروبا. في عام 1269 ، كتب Peter Peregrinos de Mariecourt “رسائل من المغناطيس” ، والتي كانت أول ورقة موجودة تصف خصائص المغناطيس. في عام 1282 ناقش الأشراف خصائص المغناطيس والبوصلة الجافة ، عالم فيزياء وفلك وجغرافي يمني.

في عام 1600 ، نشر ويليام جيلبرت كتابه “حول المغناطيسات والمغناطيسات ومغناطيس الأرض”. وصف جيلبرت في هذا العمل العديد من التجارب التي أجراها مع نموذج الأرض ، والذي أطلق عليه اسم “الأرض الصغيرة” (تيريلا). من خلال تجاربه ، خلص إلى أن الأرض نفسها مغناطيسية ، ولهذا السبب تشير البوصلة إلى الشمال (في السابق ، اعتقد البعض أن هذا يرجع إلى جاذبية نجم الشمال أو جزيرة مغناطيسية كبيرة في القطب الشمالي).

 

في عام 1819 ، بدأ البروفيسور هانز كريستيان أورستد من جامعة كوبنهاغن في فهم العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية ، واكتشف أنه من خلال اهتزاز إبرة بوصلة موضوعة بالقرب من سلك ، يمكن للتيار الكهربائي أن يولد مجالًا مغناطيسيًا. تسمى هذه التجربة الفريدة تجربة Ørsted. اتبعت تجربته العديد من التجارب الأخرى.اكتشف أندريه ماري أمبير في عام 1820 أن خطوط المجال المغناطيسي الحلقي في مسار مغلق مرتبطة بالتيار المتدفق عبر السطح المغلق في المسار ؛ كارل فريدريش جاوس ، جان – عمل بابتيست بيوت و ساهم فيليكس سافارت في هذا البحث ، حيث صاغوا قانون Biot Savart في عام 1820 ، والذي أعطى معادلة المجال المغناطيسي لسلك يحمل تيارًا. واكتشف “مايكل فاراداي” في عام 1831 أن التدفق المغناطيسي المتغير بمرور الوقت الذي يمر عبر ملف يولد جهدًا كهربائيًا ، فضلاً عن الارتباط بين المغناطيسية والكهرباء من قبل علماء آخرين. قام جيمس كلارك ماكسويل بتجميع وتوسيع هذه الملاحظات في معادلة سميت باسمه ، معادلة ماكسويل ، والتي تجمع بين الكهرباء والمغناطيسية والبصريات في مفهوم الكهرومغناطيسية. في عام 1905 ، استخدم أينشتاين هذه القوانين كمحفز لتطوير النسبية الخاصة ، [11] وطالب بأن تكون هذه القوانين صالحة في جميع الأطر المرجعية بالقصور الذاتي.

استمرت الكهرومغناطيسية في التطور حتى القرن الحادي والعشرين ، لأنها اجتمعت لتطوير نظريات أكثر تفصيلاً: نظرية القياس ، الديناميكا الكهربائية الكمية ، نظرية التفاعل الكهروضعيف ، وأخيراً نظرية النموذج القياسي.

 

تقديم

تُعرَّف القوة المغناطيسية بأنها القوة التي يمكن أن تولد مجالًا مغناطيسيًا عن طريق تحريك الشحنات الكهربائية ، مثل ما يحدث عندما ينتقل التيار الكهربائي عبر سلك. يحدث تبادل القوة بين المغناطيسات من خلال المجالات المغناطيسية التي تولدها هذه المغناطيسات ، لأنها تتأثر أيضًا بالمجالات المغناطيسية الخارجية.

تحدث هذه الظواهر المغناطيسية بسبب حركة الشحنات الكهربائية أو العزم المغناطيسي للجسيمات الأولية لأن لها لحظة دوران. الظواهر المغناطيسية هي فرع من فروع الكهرومغناطيسية وواحدة من القوى الأساسية الأربعة للفيزياء.

 

أنواع المغناطيسية

مغنطيسية

بارامغناطيسي

ديامغناطيسي

المغناطيسية المضادة

نوع المغناطيسية

 

التفاعل العادل

توزيع المدارات والإلكترونات في ذرة معينة

أظهرت ميكانيكا الكم أن خصائص المغناطيسية الحديدية ترجع إلى التفاعل بين الذرات في هذه العناصر (الحديد والكوبالت والنيكل) – تفاعل كمي يتسبب في دوران الإلكترونات مغناطيسيًا في اتجاه واحد.

يوضح هذا الشكل توزيع الإلكترونات في ذرة ذات 4 قذائف. تحتوي القذيفة n = 2 على مداريتين s و p ، و n = 3 لها ثلاثة مدارات ثلاثية الأبعاد و 3 p و 3 s ، و n = 4 لها أربعة مدارات 4f و 4d و 4p و 4s.

نجد أن طاقة الإلكترونات في المدار ثلاثي الأبعاد أعلى من طاقة الإلكترونات في مدار 4 ثوانٍ. للتغلب على هذه المشكلة ، من الأنسب أن يكون اتجاه الدوران المغناطيسي للإلكترون المداري ثلاثي الأبعاد متوافقًا مع اتجاه الإلكترون. لذلك ، ذرات الحديد مغناطيسية. تفسر ميكانيكا الكم هذه الخاصية للإلكترونات على أنها تفاعل بين ذرات الحديد.

قد يعجبك ايضا
نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لنمنحك أفضل تجربة ممكنة على موقعنا. بالمتابعة في استخدام هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.
قبول
سياسة الخصوصية