قوى المجال المغناطيسي

• خطوط قوة المجال المغناطيسي
• الأقطاب المغناطيسية

كما تمت مناقشته سابقًا، فإن المجال المغناطيسي هو تغير في الطاقة داخل حجم معين من الفضاء. ويمكن رؤية المجال المغناطيسي المحيط بمغناطيس قضيبي في الرسم البياني المغناطيسي أدناه. يمكن إنشاء مخطط مغناطيسي عن طريق وضع ورقة فوق مغناطيس ورشها برقائق الحديد. تتراصف الجسيمات مع خطوط القوة المغناطيسية التي ينتجها المغناطيس. تُظهر خطوط القوة المغناطيسية المكان الذي يخرج فيه المجال المغناطيسي من المادة عند أحد القطبين ويعود إلى المادة عند القطب الآخر على طول المغناطيس. وتجدر الإشارة إلى أن خطوط القوة المغناطيسية موجودة في ثلاثة أبعاد، لكنها تظهر في الصورة في بعدين فقط.

يمكن ملاحظة من خلال جهاز قياس المغناطيسية أن الأقطاب موجودة على طول المغناطيس بأكمله، إلا أنها تتركز عند طرفيه. وتسمى المنطقة التي تتركز فيها الأقطاب الخارجة «القطب الشمالي» للمغناطيس، بينما تسمى المنطقة التي تتركز فيها الأقطاب الداخلة «القطب الجنوبي» للمغناطيس.

المجالات المغناطيسية داخل وحول المغناطيسات على شكل حدوة الحصان والحلقات.

تتوفر المغناطيسات بأشكال متنوعة، ومن أكثرها شيوعًا المغناطيس على شكل حدوة الحصان (U). يحتوي المغناطيس على شكل حدوة الحصان على قطبين شمالي وجنوبي تمامًا مثل المغناطيس القضيبي، لكن هذا المغناطيس منحني بحيث يقع القطبان في نفس المستوى. تتدفق خطوط القوة المغناطيسية من قطب إلى آخر تمامًا كما هو الحال في المغناطيس القضيبي. ومع ذلك، نظرًا لأن القطبين يقعان على مسافة أقرب من بعضهما البعض، ووجود مسار أكثر مباشرة لخطوط التدفق بين القطبين، فإن المجال المغناطيسي يتركز بين القطبين.

إذا وُضع مغناطيس قضيبي عبر طرف مغناطيس على شكل حدوة حصان، أو إذا صُنع مغناطيس على شكل حلقة، فلن تكون هناك حاجة حتى لأن تمر خطوط القوة المغناطيسية عبر الهواء. ومن المحتمل أن تكون فائدة مثل هذا المغناطيس — الذي يكون فيه المجال المغناطيسي محصوراً بالكامل داخل المادة — محدودة. ومع ذلك، من المهم أن نفهم أن المجال المغناطيسي يمكن أن يتدفق في شكل حلقة داخل المادة. (انظر القسم الخاص بالمغناطيسية الدائرية لمزيد من المعلومات).

تتميز خطوط القوة المغناطيسية بعدد من الخصائص المهمة، ومن بينها ما يلي:

تسعى هذه الجسيمات إلى اتباع مسار المقاومة الأقل بين القطبين المغناطيسيين المتعاكسين. وفي مغناطيس قضيبي واحد كما هو موضح على اليمين، تحاول هذه الجسيمات تشكيل حلقات مغلقة من قطب إلى قطب.

تنخفض كثافتها (تتفرق) عندما تنتقل من منطقة ذات نفاذية أعلى إلى منطقة ذات نفاذية أقل.

تتناقص كثافتها كلما زادت المسافة عن القطبين.

يُعتبر أن لهذه الأشياء اتجاهًا كما لو كانت تتدفق، على الرغم من عدم حدوث أي حركة فعلية.

فهي تتدفق من القطب الجنوبي إلى القطب الشمالي داخل المادة، ومن القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي في الهواء.

• غرفة المجال المغناطيسي ثنائية الأبعاد — MAG-001
• مغناطيس على شكل حرف U (مع حامل) — MAG-003