القوة المغناطيسية
شهدت السنوات الأخيرة تنافسا قوتا بين الشركات المصنعة للسيارات الكهربائية التي انتشرت بشكل كبير، واعتمد في تصميمها على ثلاثة مكونات رئيسة هي المحرك الكهربائي، وجهاز التحكم، والبطاريات القابلة للشحن، وينقل جهاز التحكم الطاقة الكهربائية من البطارية إلى المحرك الكهربائي الذي يُولد قوة تعمل على تحريك السيارة بمعنى تتحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. وتشحن السيارات الكهربائية بطريقة أشبة بشحن الأجهزة الإلكترونية؛ وذلك من خلال محطة شحن عامة أو محطة شحن منزلية وتتميز هذه السيارات بأنها تحافظ على البيئة من التلوث ( صديقة للبيئة وهادئة واقتصادية جدا. ومن المتوقع أن تنتج دولة قطر أول سيارة كهربائية بالكامل في عام 2022، مع افتتاح مونديال قطر.
القوة المغناطيسية المؤثرة في موصل يسري فيه تيار كهربائي في مجال مغناطيسي
تعلمت في الدرس السابق أن المغناطيس الدائم ينشأ حوله مجال مغناطيسي يؤثر بقوة مغناطيسية، وأن الموصل الذي يسري فيه تيار كهربائي ينشأ حوله مجال مغناطيسي. ولكن ما الذي يحدث إذا وُضِع سلك يحمل
تيارا كهربائيا في مجال مغناطيسي ؟
في عام 1821 اكتشف العالم فاراداي أن المجال المغناطيسي يؤثر بقوة مغناطيسية Magnetic force في موصل يسري فيه تيار كهربائي موضوع داخل هذا المجال. ويمكن توضيح تأثير هذه القوة من خلال وضع موصل 4 من الألومنيوم في مجال مغناطيسي منتظم: ناشىء عن قطبي مغناطيسين قويين ثابتين بحيث يكون الموصل حر الحركة فوق موصلين ثابتين من النحاس، وداخل المجال المنتظم بإتجاه عمودي على خطوطه، ويتصل طرفا الموصلين النحاسيين ببطارية كما في الشكل (491) فإن ما يحدث للموصل A هو الآتي:
عندما تكون الدائرة الكهربائية مفتوحة تكون شدة التيار المار في الموصل مساوية للصفر، ويبقى . الموصل في وضعه السكوني ولا يتحرك لأنه لم يتأثر بقوة.
عندما تكون الدائرة الكهربائية مغلقة
يسري تيار كهربائي في الموصل فيتأثر بقوة مغناطيسية ) نتجه نحو اليمين فيتحرك الموصل باتجاه القوة نفسها. كما في الشكل (1-50)
ولكن عند عكس أي من اتجاه التيار الكهربائي أو اتجاه. المجال المغناطيسي، فإن اتجاه القوة ينعكس نحو اليسار وبالتالي ينعكس اتجاه حركة الموصل نحو اليسار، كما في (51-1) الشكل
اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة في موصل يسري فيه تيار كهربائي
من المعروف أن القوة كمية متجهة؛ لذلك لا يكفي حساب مقدار القوة المغناطيسية وحدها من أجل وصف هذه القوة، وإنما يجب تحديد اتجاهها أيضا. العالم فاراداي توصل إلى أن اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة في سلك يحمل تيارا كهربائيا وموضوعًا في مجال مغناطيسي منتظم، يكون دائما متعامدا مع كل من اتجاه التيار الكهربائي واتجاه المجال المغناطيسي تفترض أن لدينا موصلا يتصل ببطارية موضوعا بين قطبي مغناطيس كما في الشكل (1-1/53) ولتحديد
العوامل التي تعتمد عليها القوة المغناطيسية المؤثرة في موصل يسري فيه تيار كهربائي
لعلك لاحظت من خلال النشاط العملي السابق (1-10) أن القوة المغناطيسية المؤثرة في موصل من الألومنيوم تزداد بزيادة كل من شدة التيار الكهربائي وشدة المجال المغناطيسي، ولقد دلت التجارب على أن مقدار القوة المغناطيسية - المؤثرة في موصل طوله 1 يسري فيه تيار كهربائي شدته 1 وموضوع في مجال مغناطيسي منتظم شدته B يتناسب طرديا مع كل مما يأتي:
1 شدة المجال المغناطيسي المنتظم .
2 شدة التيار الكهربائي المار في الموصل.
3 طول الموصل الموضوع داخل المجال المغناطيسي 1
نعني بطول الموصل هنا طول الجزء الموجود داخل المجال المغناطيسي من الموصل فقط، وليس طول الموصل كاملاً، إلا إذا وضع الموصل كاملاً داخل المجال وبالتالي فإن العلاقة الرياضية التي تربط القوة المغناطيسية F المؤثرة في موصل مع العوامل الثلاثة طول الموصل شدة التيار الكهربائي الماز فيه 1. شدة المجال المغناطيسي المنتظم (B) هي:
F=BIL
تطبق هذه المعادلة عندما يكون اتجاه التيار الكهربائي متعامدا مع اتجاه المجال المغناطيسي، أي أن الزاوية بين اتجاه التيار الكهربائي واتجاه المجال المغناطيسي 90 = 0 فيكون اتجاه القوة المغناطيسية عمودي على كل منهما.
وتقاس القوة المغناطيسية بوحدة النيوتن N عندما تقاس شدة المجال المغناطيسي بوحدة تسلا T وشدة التيار الكهربائي بوحدة الأمبير وطول الموصل بوحدة متر. حيث Am حسب النظام الدولي للوحدات (51).
من هو مایکل فارادای
عالم فيزيائي وكيميائي بريطاني وبعد أحد أكثر العلماء إنجازاً في القرن التاسع عشر. أشتهر العالم فاراداي باكتشافه الظاهرة الحب الكيرو مغناطيسي، إضافة إلى وضعه القوانين الكهرباء أهم إنجازات فاراداي هو اختراعه للمحرك الكهربائي عام 1821 وكذلك المولد الكهربائي عام1831، وهو صاحب الفضل في اكتشاف البنزين حيث قام بعزل مادة البنزين من أي أن التسلا ا تساوي TN/A.m. الزيت الغازي.