تبلیغات
علوم تجربی - میدان مغناطیسی + فیلم
علوم تجربی
یکشنبه 24 مهر 1390

میدان مغناطیسی + فیلم

یکشنبه 24 مهر 1390



میدان مغناطیسی + فیلم

فیلم آموزشی در باره میدان مغناطیسی

[]

میدان مغناطیسی زمین

دید کلی

در هر نقطه‌ای در نزدیکی سطح زمین ، عقربه مغناطیسی آویزان از رشته یا واقع روی یک نقطه به ترتیب خاصی سمت گیری می‌کند (تقریبا در جهت شمال به جنوب). این واقعیت مهم به این معنا است که زمین میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند، مطالعه میدان مغناطیسی زمین برای مقاصد عملی و علمی از اهمیتی اساسی برخودار است.



تصویر




از زمانهای قدیم ، قطب نماها ، یعنی وسایلی بر اساس استفاده از میدان مغناطیسی زمین برای سمت گیری نسبت به چهار جهت اصلی ، بکار گرفته می‌شدند. قطب نمای مرسوم شامل یک عقره مغناطیسی و یک صفحه مدرج است و در جهت یابیها کاربرد وسیعی دارد.

از میدان مغناطیسی زمین چه استفاده‌هایی می‌شود؟

در دریانوردی و هوانوردی جدید ، دیگر قطب نمای مغناطیسی تنها وسیله‌ای برای سمت گیری و تعیین مسیر کشتی یا هواپیما نیست. برای این منظور وسایل دیگری نیز وجود دارد. با وجود این ، از اهمیت قطب نمای مغناطیسی به هیچ وجه کاسته نشده است. تمام کشتیها و هواپیماهای امروزی به قطب نمای مغناطیسی مجهزند. زمین شناسان ، شکارچیان و مسافران نیز از قطب نما خیلی استفاده می‌کنند. وجود میدان مغناطیسی زمین انجام پاره‌ای از بررسیهای مهم دیگر را میسر ساخته است. از آن جمله می‌توان از روشهای اکتشاف و مطالعه ذخایر آهن نام برد.



تصویر

قطبهای مغناطیسی زمین

مغناطیس زمین
پیرامون زمین را میدان مغناطیسی که ماینوتسفر یا مغناطو کره نامیده می‌شود احاطه نموده است. باید توجه داشت که نقاط به هم رسیدن خطوط میدان مغناطیسی روی سطح زمین قرار ندارد، بلکه قدری از آن پایینتر هستند. همچنین قطبهای مغناطیسی زمین با قطبهای جغرافیایی آن منطبق نیستند. محور میدان مغناطیسی زمین ، یعنی خط مستقیمی که از هر دو قطب مغناطیسی می‌گذرد، از مرکز زمین نمی‌گذرد و از اینرو قطر زمین نیست. مغناطو کره توسط دو عامل مشخص می‌شود: انحراف مغناطیسی و شیب مغناطیسی.

انحراف مغناطیسی عبارت است از زاویه انحراف عقربه مغناطیسی از نصف النهار جغرافیایی مورد نظر. خطوط واصل نقاط دارای انحراف مغناطیسی مساوی که خطوط هم گوشه نام دارند، در جنوب و شمال قطبین مغناطیسی که مخالف قطبین جغرافیایی است، همگرا می شود. برخی از محققان ، عدم تطابق قطبهای مغناطیسی و جغرافیایی را به توزیع نایکنواخت خشکی و آب در زمین توجیه می‌نمایند.

شیب مغناطیسی عبارت است از زاویه میان عقربه مغناطیسی نسبت به افق (در نیمکره شمالی سر شمالی عقربه و در نیمکره جنوبی عقربه به افق متمایل می شود). ضمن حرکت از استوا به سوی قطبین ، شیب مغناطیس افزایش می یابد. خط واصل نقاط دارای شیب صفر استوای مغناطیسی نام دارد . استوای مغناطیسی ، استوای جغرافیایی را در دو نقطه، یکی با 169˚ طول شرقی و دیگری با ˚23 طول غربی به جنوب و در نیمکره شرقی به شمال منحرف می گردد. در قطبین مغناطیسی شیب به ˚90 می رسد.





مغناطش خود بخودی مواد در میدان مغناطیسی زمین
 از مغناطش خودبخودی مواد در میدان مغناطیسی زمین استفاده‌های زیادی می‌شود. از جمله در ساخت مینهای مغناطیسی است که در عمق معینی زیر سطح آب قرار می‌دهند و با عبور کشتی از بالای آنها منفجر می‌شود. ساز و کاری که باعث صعود مین به سطح و انفجار آن می‌شود وقتی عمل می‌کند که عقربه مغناطیسی که می‌تواند حول میله‌ای افقی بچرخد، بر اثر میدان مغناطیسی کشتی که از بالای مین می گذرد، بتواند بگردد. معلوم شده است که کشتی همیشه خودبخود آهنربا می‌شود. برای محافظت در مقابل مینهای مغناطیسی دو روش بکار می‌برند:

مین روبی

این روش عبارت است از حمل مغناطیس نیرومندی که با طنابهای سیمی از هواپیمای در حال پرواز در ارتفاع کم در منطقه مین گذاری شده آویزان می‌شود. گاهی کابل سیمی دایره شکلی را بطور شناور روی آب قرار می‌دهند و جریانی از آن می‌گذرانند. بر اثر میدان مغناطیسی یا جریان ، ساز و کار مینها عمل می‌کند و بدون هیچ خسارتی منفجر می‌شوند.

خنثی سازی میدان مغناطیسی کشتی

این روش به این ترتیب است که حلقه هایی از سیم عایق بندی شده را به کشتی وصل می‌کنند و جریانی را از آنها می‌گذرانند، بطوری که میدان مغناطیسی این جریان مساوی و در خلاف جهت میدان مغناطیسی کشتی (که یک مغناطیس دائمی است) باشد. وقتی که این میدانها باهم ترکیب شوند، همدیگر را خنثی می‌کند و کشتی بدون اینکه ساز و کار مین را به کار اندازد از روی آن می‌گذرد.

آنچه باید بدانیم

  • از مدتها پیش (قرن شانزدهم) معلوم شده است که شبکه پنجره قائم به مرور زمان آهنربا می‌شود.

  • یکی از اولین پژوهشگران میدان مغناطیسی زمین ، گیلبرت (Gilbert) آزمایش زیر را در کتاب خود شرح داده است. اگر شخصی به یک میله آهنی که از شمال به جنوب قرار گرفته است با چکش بکوبد، میله آهنربا می‌شود.

  • در تدارک پرواز به قطب شمال ، بیشترین توجه به سمت گیری هواپیما در نزدیکی قطب مبذول می‌شود، زیرا قطبهای مغناطیسی معمولی در این فاصله به کلی از کار کردن باز می‌ماند و عملا بدون استفاده هستند.
میدان مغناطیسی میدانی برداری است که می تواند یک نیروی مغناطیسی را به بار های الکتریکی در حال حرکت و دوقطبی های مغناطیسی ( مانند آهنربای دائمی ) اعمال کند. وقتی دو قطبی های مغناطیسی در یک میدان مغناطیسی قرار می گیرند، تمایل پیدا می کنند تا به صورت موازی با میدان مغناطیسی قرار گیرند. میدان های مغناطیسی به وسیله جریان های الکتریکی، دو قطبی های مغناطیسی و یا تغییرات میدان های الکتریکی ایجاد می شوند و عامل بوجود آورنده خود را احاطه می کنند. میدان های مغناطیسی همچنین دارای انرژی بوده و چگالی انرژی آنها متناسب است با مربع شدت میدان.

میدان مغناطیسی نشان داده شده به وسیله براده های آهن
میدان مغناطیسی نشان داده شده به وسیله براده های آهن

آهنربا های دائم و دو قطبی های مغناطیسی

جهت میدان مغناطیسی در نزدیکی قطب های یک آهنربا، با قرار دادن یک قطب نما در کنار آن مشخص می شود. قسمت قرمز رنگ نشانگر قطب نما، قطب N می باشد.
جهت میدان مغناطیسی در نزدیکی قطب های یک آهنربا، با قرار دادن یک قطب نما در کنار آن مشخص می شود. قسمت قرمز رنگ نشانگر قطب نما، قطب N می باشد.
آهنربای دائم به اشیائی گفته می شود که دارای میدان مغناطیسی دائمی هستند. همه آهنربا های دائمی دارای دو قطب شمال و جنوب ( N و S ) هستند. ( قطب های مغناطیسی همواره به صورت زوج N و S ظاهر می شوند ). قطب های همنام یکدیگر را دفع و قطب های غیر همنام همدیگر را جذب می کنند. خاصیت مغناطیسی در یک آهنربای دائم، از خواص اتم هایی ( به طور مشخص، الکترون ها ) که آن را ساخته اند، ناشی می شود. هر اتم به صورت یک آهنربای کوچک مجزا عمل می کند. اگر این آهنربا های کوچک به ترتیب قرار گیرند، برای ایجاد یک اثر مغناطیسی میکروسکوپی با یکدیگر متحد می شوند. اگر به یک آهنربا اجازه دهیم که بتواند آزادانه بچرخد، آهنربا در جهت میدان مغناطیسی آن مکان قرار خواهد گرفت. قطب نما از این اثر برای نشان دادن جهت میدان مغناطیسی زمین در یک محل خاص استفاده می کند. در قطب نما، یک آهنربای کوچک طوری تعبیه شده است که می تواند آزادانه بچرخد و قطب N آن نیز نشانه گذاری شده است. طبق تعریف، جهت میدان مغناطیسی زمین در آن مکان، همان جهتی است که قطب N قطب نما به آن اشاره می کند. ( جهت میدان مغناطیسی زمین از قطب N یا شمال، به سمت قطب S یا جنوب می باشد ). اگر یک قطب نما را در نزدیکی قطب N یک آهنربا قرار دهیم، قطب N قطب نما از آن دور می شود_ دفع قطب های همنام _ و اگر آن را در نزدیکی قطب S مغناطیس بگذاریم، عکس آن اتفاق می افتد. میدان مغناطیسی از قطب N یک ماده مغناطیسی خارج شده و به قطب S آن منتهی می شود. با این وجود، همه میدان های مغناطیسی را نمی توان به وسیله قطب ها تعریف کرد. به عنوان مثال، یک سیم راست حامل جریان میدان مغناطیسی تولید می کند که نه از سیم خارج شده و نه به آن وارد می شود، بلکه آن را احاطه می کند.

میدان مغناطیسی یک جریان ثابت

میدان مغناطیسی تولید شده توسط یک جریان ثابت ، بوسیله قانون بیوساوار توصیف می شود. این قانون را می توان یک نتیجه گیری از قانون آمپر ( که خود نیز یکی از قوانین چهارگانه ماکسول که الکتریسیته و مغناطیس را تشریح می کند می باشد ) دانست.
خطوط میدان الکتریکی به وسیله یک سیم حامل جریان، حول سیم و به شکل دوایر هم مرکز تولید می شود. جهت این میدان مغناطیسی حلقوی از طریق قانون دست راست مشخص می شود. قدرت میدان مغناطیسی با افزایش فاصله نسبت به سیم کاهش می یابد.

یک سیم حامل جریان را می توان با خم کردن به صورت یک حلقه در آورد، به طوری که باعث افزایش چگالی میدان در داخل حلقه شود. همچنین در خارج حلقه، میدان ضعیف تر خواهد شد. قرار گرفتن تعداد زیادی حلقه در کنار یکدیگر باعث ایجاد یک سولنوئید می شود که میدان مغناطیسی را در مرکز به شدت افزایش داده و در خارج سولنوئید باعث کاهش آن می شود. این گونه المان ها، الکترومغناطیس نامیده شده و در تولید میدان های مغناطیسی کنترل شده و قوی، بسیار مورد اهمیت قرار می گیرند. یک سولنوئید با طول بی نهایت زیاد، دارای یک میدان مغناطیسی یکنواخت در درون و فاقد میدان در بیرون خود می باشد و یک سولنوئید با طول محدود، میدانی شبیه به میدان یک آهنربای دائم و با همان شکل و اندازه تولید می کند.

مباحث مرتبط با عنوان





foot pain map
چهارشنبه 31 خرداد 1396 08:19 ب.ظ
We are a gaggle of volunteers and starting a brand new scheme in our
community. Your website offered us with helpful info to work on. You've performed an impressive process and our whole neighborhood shall be
thankful to you.
oafishcap1891.jimdo.com
چهارشنبه 3 خرداد 1396 04:41 ب.ظ
Generally I don't learn article on blogs, however I would like to
say that this write-up very pressured me to take a look at and do so!
Your writing style has been surprised me. Thank you,
quite great article.
Maryanne
دوشنبه 25 اردیبهشت 1396 03:42 ب.ظ
I just couldn't leave your website before suggesting that I
actually loved the usual info an individual provide for your guests?
Is going to be again continuously to inspect new posts
BHW
چهارشنبه 30 فروردین 1396 12:43 ب.ظ
Hi there would you mind letting me know which web host you're using?
I've loaded your blog in 3 different browsers and
I must say this blog loads a lot faster then most. Can you
recommend a good web hosting provider at a reasonable price?
Cheers, I appreciate it!
مانا
پنجشنبه 1 اسفند 1392 08:59 ب.ظ
وبلاگتون رو بروز رسانی کنین و مطالب بخش 13 کتاب علوم سال سوم راهنمایی هم زیاد بزارین
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر