الفيزياء — الصف الثالث الثانوي، الطبعة الثانية ٢٠٠٥

(3-1-3) القوة المغنطيسية :

لاحظنا خلال التجربة السابقة أن برادة الحديد تتجمع بكثافة أكبر في طرفي المغنطيس ، وتسمى كل منطقة منهما بالقطب ( شكل (3-1 ب) ) . وكلما زادت كمية برادة الحديد حول القطب دل ذلك على زيادة كثافة خطوط القوة أو كثافة الفيض مما يعني أن مغنطيسية القطب ذات شدة أكبر ، وبالتالي شدة المجال كبيرة . ويسمى المقدار الذي يعبر عن مقدار المغنطيسية في قطب معين بالشدة المغنطيسية ونرمز لها بالرمز ش. فإذا قربنا القطب الشمالي لمغنطيس شدته ش1_1 من القطب الجنوبي لمغنطيس شدته ش2_2 فإننا نلاحظ أن قوة التجاذب (ق) بينهما تزيد عندما تقل المسافة (ف) بينهما .وقد وجد العلماء أن هذه القوة تتناسب عكسياً مع مربع المسافة بينهما أي أن

ق∝1ف2\text{ق} \propto \dfrac{1}{\text{ف}^2}

وكلما زادت الشدة المغنطيسية زادت قوة التجاذب أيضاً أي أن ق تتناسب طردياً مع ش1_1 و ش2_2 .

ق∝ش1وأيضاق∝ش2\text{ق} \propto \text{ش}_1 \qquad \text{وأيضا} \qquad \text{ق} \propto \text{ش}_2
إذن ق∝ش1ش2ف2\text{إذن ق} \propto \dfrac{\text{ش}_1 \text{ش}_2}{\text{ف}^2}
(2-3)
∴ق=ثمش1ش2ف2\boxed{\therefore \text{ق} = \text{ث}_\text{م} \dfrac{\text{ش}_1 \text{ش}_2}{\text{ف}^2}}

حيث تمثل ثم_\text{م} ثابت التناسب الذي يعتمد على نوع الوسط الموجود بين القطبين ويسمى بالثابت المغنطيسي وهو يساوي :

(3-3)
ثم=μ4π\boxed{\text{ث}_\text{م} = \dfrac{\mu}{4\pi}}

حيث تسمى μ\mu (تطق ميو) بالنفاذية المغنطيسية حيث وجد في الفراغ أن:

ملاحظة تصحيح (ليست من الكتاب): «تطق» تصحيف لـ«تنطق».

μ=4π×10−7 نيوتن/امبير2\mu = 4\pi \times 10^{-7} \text{ نيوتن} / \text{امبير}^2

حيث امبير هو وحدة قياس التيار.

فإذا كان هناك وسط اخر غير الفراغ بين القطبين فإن النفاذية تقل.

ملاحظة تصحيح (ليست من الكتاب): في نظام SI: μ = μ_r μ₀، وμ_r أكبر من 1 في المواد البارا والحديدية. الجملة «النفاذية تقل» في العموم غير صحيحة.

ويمكن كتابة القوة ق بدلالة النفاذية μ\mu في الصورة :

(4-3)
ق=μ4π×ش1ش2ف2\boxed{\text{ق} = \dfrac{\mu}{4\pi} \times \dfrac{\text{ش}_1 \text{ش}_2}{\text{ف}^2}}

لاحظ التشابه بين معادلة القوه المغنطيسية (3-2) ومعادلة قوة التثاقل الكوني (1-1) حيث في الحالتين تتناسب القوة عكسيا مع مربع المسافة وطرديا مع مضروب الكتلتين في حالة التثاقل ومضروب شدة القطبين في المغنطيسية وذلك لأن أي من القوتين نتاج وجود مجال ، فالقوانين تتشابه في المجالات المختلفة.