المغناطيسية الساكنة
تدرس المغناطيسية الساكنة المجالات المغناطيسية الثابتة الناتجة عن التيارات الكهربائية المستمرة والمغنطة الدائمة.
Definition
دراسة المجالات والقوى والجهود المغناطيسية الناتجة عن التيارات الكهربائية المستقرة (المستقلة عن الزمن) والمغنطة الساكنة، والتي يحكمها قانون بيو-سافارت، وبالمثل قانون أمبير مع الطبيعة الخالية من التباعد للمجال المغناطيسي.
Scope
المغناطيسية الساكنة هي فرع من الكهرومغناطيسية يتعامل مع المجالات المغناطيسية التي لا تتغير بمرور الوقت، وتنتج عن تيارات ثابتة أو مغنطة ساكنة. وهي تغطي قانون بيو-سافارت، وقانون أمبير الدائري، والجهد المتجه المغناطيسي، والقوى والعزوم المغناطيسية على التيارات وثنائيات القطب، واستجابة المواد المغناطيسية. وتستثني المجالات المتغيرة مع الزمن والحث، التي تنتمي إلى الديناميكا الكهربائية الكاملة.
Sub-topics
Core questions
- ما هو المجال المغناطيسي الذي ينتجه توزيع تيار ثابت معين؟
- كيف تؤثر القوى والعزوم المغناطيسية على التيارات وثنائيات الأقطاب المغناطيسية؟
- لماذا لا توجد شحنة مغناطيسية، وماذا يترتب على ذلك؟
- كيف تكتسب المواد المغنطة وتعدلها؟
Key concepts
- المجال المغناطيسي
- التيار المستقر
- قانون بيو-سافارت
- قانون أمبير
- الجهد المتجه المغناطيسي
- ثنائي القطب المغناطيسي
- النفاذية
- قوة لورنتز
Key theories
- قانون بيو-سافارت
- يساهم كل عنصر تيار بمجال مغناطيسي عمودي على كل من اتجاه التيار والخط إلى نقطة المجال، ويتناقص كمعكوس مربع المسافة؛ يؤدي التكامل على الدائرة إلى المجال الكلي.
- قانون أمبير الدائري
- يساوي التكامل الخطي للمجال المغناطيسي حول حلقة مغلقة التيار المحصور مضروبًا في النفاذية، مما يوفر النظير المغناطيسي الساكن لقانون غاوس لهندسات التيار المتماثلة.
- غياب الأقطاب المغناطيسية الأحادية
- لم تُلاحظ أي شحنات مغناطيسية معزولة، لذا فإن المجال المغناطيسي خالٍ من التباعد وتشكل خطوط المجال حلقات مغلقة؛ وهذا يسمح بكتابة المجال كدوران لجهد متجه.
Clinical relevance
تكمن المغناطيسية الساكنة وراء المغناطيسات الكهربائية، وتصميم مجال التصوير بالرنين المغناطيسي، والمحركات والمولدات الكهربائية، وتخزين البيانات المغناطيسية، والحصر المغناطيسي في فيزياء البلازما والمسرعات.
History
ربط اكتشاف أورستد عام 1820 بأن التيار يحرف إبرة البوصلة بين الكهرباء والمغناطيسية. في غضون أشهر، قاس بيو وسافارت مجال التيار، وصاغ أمبير قانون القوة بين التيارات والقانون الدائري، مما أرسى المغناطيسية الساكنة كعلم كمي.
Key figures
- Hans Christian Ørsted
- André-Marie Ampère
- Jean-Baptiste Biot
- Félix Savart
Related topics
Seminal works
- jackson1998
- griffiths2017
- purcell2013
Frequently asked questions
- لماذا لا توجد أقطاب مغناطيسية أحادية في المغناطيسية الساكنة؟
- لم يتم الكشف عن أي شحنة مغناطيسية معزولة على الإطلاق، لذا فإن خطوط المجال المغناطيسي ليس لها مصادر أو مصارف وتغلق دائمًا على نفسها؛ وهذا يعبر عنه بأن المجال المغناطيسي له تباعد صفري.
- كيف يشبه قانون أمبير قانون غاوس؟
- كلاهما يحول قانونًا تفاضليًا للمجال إلى علاقة تكاملية ملائمة؛ يربط قانون غاوس التدفق الكهربائي بالشحنة المحصورة، بينما يربط قانون أمبير دوران المجال المغناطيسي بالتيار المحصور، وكل منهما يبسط المشكلات المتماثلة.