الفيزياء

نشاط عملي يوّضح كيفية صنع مغناطيس كهربائي

2011 الكهرباء والمغناطيسية

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

كيفية صنع مغناطيس كهربائي مغناطيس كهربائي الفيزياء

الأهداف

1- صنع مغناطيس كهربائي واختبار قوته.

2- توضيح مبادئ المغناطيسية الكهربائية (الكهرطيسية).

 

الأدوات التي تحتاجها:

– مسمار حديدي

– سلك نحاسي

– بطارية 6 فولتات

– أسلاك توصيل كهربائية مزودة بملاقط مسننة

– 10 – 20 مشبك أوراق

 

خطوات العمل:

1- تحقق أن المسمار ليس ممغنطاً، وذلك بوضعه أمام كومة من مشابك الأوراق المعدنية. لن تتمكن من التقاط أي من تلك المشابك بالمسمار.

2– خذ سلكاً نحاسياً طوله 1 قدم (30 سم) ولفّه حوالي عشرين مرة حول المسمار الحديدي، واترك حوالي 2 بوصة (5 سم) من السلك على نهايتي المسمار.

3- قم بربط الملقط المسنن لسلكي التوصيل بالسلكين البارزين على طرفي المسمار، ثم صل الملقطين الآخرين بقطبي بطارية 6 فولتات.

4– الآن ضع المغناطيس الكهربائي الذي قمت بصنعه أمام كومة المشابك المعدنية. ستكتشف أن المسمار تحوّل إلى مغناطيس يستطيع التقاط المشابك .

5- لاحظ عدد المشابك التي يستطيع مغناطيسك التقاطها

 

بإمكانك صنع مغناطيس كهربائي أقوى عن طريق زيادةعدد لفات السلك النحاسي، ثم جرب قوة المغناطيس حسب عدد اللفات.

ابدأ بلفة واحدة حول المسمار، ثم 10 لفات ثم 100 لفة. في كل مرة تقوم فيها بزيادة عدد اللفات، قارن قوة المجال المغناطيسي الكهربائي من خلال اختبار عدد المشابك التي يستطيع المغناطيس التقاطها.

عندما تزيد عدد اللفات حول المسمار، ستستطيع التقاط عدد أكبر من المشابك المعدنية لأن قوة المغناطيس الكهربائي ألآن أصبحت أكبر.

 

تغيير الجهد الكهربائي

اكتشف فيما لو كان الجهد الكهربائي المُطبّق يمكن أن يغير من قوة المغناطيس الكهربائي. اربط مغناطيسك الكهربائي ببطاريتين 1.5 فولت موصولتين على التوالي للحصول على 3 فولتات.

هل هناك أي تغيير في قوة المغناطيس الكهربائي؟ استخدم بطاريات مصباح جيب، ولا تستخدم أكثر من 6 فولتات، لأن استخدام بطاريات أكبر يؤدي إلى إنتاج تيار أعلى ويمكن أن ينطوي على خطر حقيقي.

 

الحديد مقابل الألمنيوم

اكتشف فيما لو أن نوع المعدن المستخدم في الملف يؤدي إلى تغيير في شدة المجال المغناطيسي.

فعلى سبيل المثال، لفّ بعض رقائق الألمنيوم حول أنبوب ضيق ثم لف السلك حوله بدلاً من المسمار. ماذا يحصل؟ ويمكنك أيضاً استخدام البلاستيك (قلم) أو الخشب (قلم رصاص) بدلاً من المسمار.

 

كيف تصنع ملفاً لولبياً ؟

إن الملف اللولبي هو نوع آخر من المغناطيسات الكهربائية . ويستخدم هذا النوع من الملفات في العديد من الأجهزة الالكترونية من أجل تحريك بعض القطع المعدنية الصغيرة .

ولكي تصنع ملفاً لولبياً تحتاج إلى مصاصة شراب بلاستيكية وسلك وبطارية وأسلاك توصيل ومسمار صغير (أو مشبك أوراق بعد تقويمه)، بحيث يمكن إدخاله في مصاصة الشراب بسهولة.   

قم بلف السلك 100 لفة حول المصاصة الورقية مع ترك 3 بوصات (7.5 م) منه في طرفي المصاصة.

 

أدخل المسمار الصغير أو المشبك المعدني المستقيم في أحد طرفي المصاصة ولامس السلك بقطبي البطارية. ستكتشف أن المسمار أخذ يتحرك .

جرب استبدال المسمار بقضيب مغناطيسي دائم رفيع. يُمكنك تحريك المغناطيس إلى الداخل والخارج في المصاصة عن طريق تغيير اتجاه المجال المغناطيسي في الملف اللولبي. (احذر عند وضع المغناطيس في الملف اللولبي لأنه قد يندفع نحو الخارج).

 

المجال المغناطيسي

بإمكانك مشاهدة المجال المغناطيسي الذي ينتجه المغناطيس الكهربائي عن طريق استخدام برادة الحديد.

اشتر كمية من برادة الحديد، أو حاول الحصول عليها أيضاً بتمرير مغناطيس على باحة اللعب أو رمل الشاطئ. ضع قليلاً من البرادة الناعمة على طبق ورقي ثم ضع الطبق فوق المغناطيس.

انقر على الورق بشكل خفيف. ستشاهد أن برادة الحديد أخذت تتوثب تبعاً لاتجاه المجال المغناطيسي.

 

تحليل النشاط:

عندما تقوم بوصل بطارية بسلك ضمن دارة كهربائية فإنك تنتج دارة كهربائية ومجالاً مغناطيسياً في آن معاً.

وينتج هذا المجال المغناطيسي عن مرور الألكترونات في السلك ، ويحصل هذا بصرف النظر عن المادة التي يلف حولها السلك.

وكما لاحظت في النشاط ( 8 )، ينشأ مجال مغناطيسي دوراني حول السلــك، ويكون المجال المغناطيسي متعامداً مع السلك ويضعف كلما ابتعدت عن السلك، كما يكون اتجاه المجال المغناطيسي متماثلاً مع اتجاه سريان التيار ويتغير بتغيره .

 

وبما أن المجال المغناطيسي الذي يتكون حول السلك دائري ومتعامد مع السلك، تستطيع أن تجعل المجال المغناطيسي أكثر قوة من خلال زيادة عدد لفات السلك، وكلما زاد عدد لفات السلك زادت قوة المجال المغناطيسي.

كما تذكر في النشاط (6)، تتوثب الإلكترونات في المواد المغناطيسية مثل الحديد والفولاذ داخل الذرّات لتكون أجزاء ممغنطة  يطلق عليها اسم المناطق المغناطيسية.

وعندما نقوم بلف سلك حول معدن من المعادن ويسري التيار فيه، ينشأ مجال مغناطيسي، ويؤدي ذلك إلى اصطفاف المناطق المغناطيسية في الاتجاه ذاته، ويصبح المعدن مغناطيسياً مؤقتاً.

 

وعندما نقطع سريان التيار الكهربائي، يختفي المجال المغناطيسي وتتبعثر المنطقة المغناطيسية وتتوقف الخاصية المغناطيسية للحديد.

إن غالبية  المغناطيسات، إما دائمة أو مؤقتة، لكن الأمر يختلف بالنسبة للمغناطيس الكهربائي، حيث يمكن التحكم بمغناطيسيته عن طريق فتح أو إغلاق التيار.

وإن توافر إمكانية التحكم بالمغناطيس بهذا الشكل جعل المغناطيسات الكهربائية ذات فائدة كبيرة في تشغيل الأجهزة الإلكترونية.

 

ما العمل لو أن المغناطيس الذي صنعته لم يلتقط سوى عدد قليل من المشابك؟

إن السبب الرئيس لضعف المغناطيس هو عدم لف أسلاك الملف بإحكام أو قلة عدد اللفات حول المسمار.

جرب من جديد باستخدام مسمار آخر. احكِم لف السلك النحاسي حول المسمار وتأكد من وجود ما لا يقل عن 30 أو 40 لفّة حوله .

 

أجهزة قياس المغناطيس الكهربائي

تستخدم أجهزة مؤشر مستوى الوقود في السيارات المغناطيس الكهربائي كي تمكّن السائق من معرفة كمية البنزين المتبقية في خزان الوقود بسيارته.

وفي جهاز مؤشر الوقود هناك مغناطيس كهربائي مركب داخل مغناطيس دائم، وعندما يمر تيار كهربائي عبر المغناطيس الكهربائي، يتجه نحو المغناطيس الدائم ليقوم بتحريك مؤشر الوقود.

 

وتتوقف قوة حركته على شدة التيار. ويوجد في داخل خزان الوقود عوامة تتحرك نحو الأعلى والأسفل بحسب منسوب الوقود وتتحكم بالتيار الذي يمر خلال جهاز القياس.

عندما يكون مستوى الوقود عالياً، يمر تيار قوي فيحدث مغناطيسية كهربائية كبيرة تسحب المؤشر نحو القراءة التي تشير إلى مستوى الوقود في وضع الامتلاء

مجلة العلوم
‫‪الخلايا التائية لدى مرضى فيروس كورونا " تبشر بالخير" للمناعة طويلة الأمد
قلم:      ميتش ليزلي
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
الخلايا التائية أو الخلايا T T cellsهي من أقوى أسلحة الجهاز المناعي، ولكن أهميتها في محاربة الفيروس سارس-كوف-2 SARS-CoV-2، لم تكن واضحة حتى الآن. حاليًا تظهر دراستان أن الأشخاص المصابين لديهم خلايا تائية تستهدف الفيروس، مما يساعدهم على الشفاء منه. كما وجدت كلتا الدراستين أن بعض الأشخاص الذين لم يصابوا قطُ بالفيروس سارس-كوف-2 يمتلكون هذه الدفاعات الخلوية، على الأغلب لأنهم أصيبوا من قبل ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪أنظمة ذكاء اصطناعي تهدف إلى العثور على تفشيات فيروس كورونا
قلم:      أدريان تشو
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة

لم يكن البشر أول من أطلق الإنذار العالمي حول جائحة كوفيد-19 COVID-19 وإنما كان حاسوبًا. HealthMap، هو موقع على الإنترنت يشغله مستشفى بوسطن للأطفال Boston Children’s Hospital، يستخدم الذكاء الاصطناعي AI لمسح وسائل التواصل الاجتماعي، والتقارير الإخبارية، وعمليات البحث على الإنترنت، وغيرها من البيانات، بحثًا عن علامات على فاشيات مرضية. وفي تاريخ 30 ديسمبر 2019 اكتشف الموقع تقريرًا ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪عناقيد الحالات: لغز رئيسي من ألغاز جائحة كورونا
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لكوفيد-19 بدعم من مركز بوليتزر Pulitzer Centre
في 10 مارس، عندما التقى 61 شخصًا للتدريب على التراتيل بكنيسة  في ماونت فيرنون بواشنطن، بدا كل شيء طبيعيًا. ولمدة ساعتين ونصف الساعة أنشد المنشدون، وتناولوا الكعك والبرتقال، وأنشدوا مرة أخرى. ولكن أحدهم كان يعاني منذ ثلاثة أيام ما يبدو كأنه زكام، والذي تبين فيما بعد أنه كوفيد-19 COVID-19. وفي 12 مايو نشرت ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪هل أنت سجين "غرف الصّدى"؟
. عمّار العاني باحث في المعلوماتية وتأثير وسائل التواصل الاجتماعي، سورية
في الوقت الذي تظهر فيه معظم الأبحاث العلمية أن ظاهرة الاحترار العالمي والتغير المناخي حقيقة مؤكدة، فإن نحو 15% من الجمهور لا يصدق هذه النظرية ويعتبرها خدعة من قبل الحكومات. وتظهر الإحصاءات أن نحو 5% من الأهالي يمتنعون عن تقديم اللقاحات الأساسية لأطفالهم إيماناً منهم بأخطارها، على الرغم من التوافق شبه الكامل في الأوساط الطبية على أن هذه المخاوف لا أساس لها.
   ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪"سرعة خاطفة": جهود أمريكية لإنتاج اللقاح تخرجإلى العلن
قلم:       جون كوهين
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
الحكمة المتعارف عليها هي أن إنتاج لقاح لكوفيد-COVID-19 19 لن يكون ممكنا قبل سنة على الأقل من الآن، ولكن جهود الجهات التنظيمية في حكومة الولايات المتحدة، والتي تعرف بعملية السرعة الخاطفة  Operation Warp Speed أو أسرع من الضوء، لا تنطبق عليها هذه الحكمة التقليدية. وهذا المشروع،  المبهم حتى الآن، والذي من المرجح أن يُعلِن عنه البيت الأبيض رسميًا في الأيام القادمة، سيختار مجموعة متباينة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪"سرعة خاطفة": جهود أمريكية لإنتاج اللقاح تخرجإلى العلن
قلم:       جون كوهين
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
الحكمة المتعارف عليها هي أن إنتاج لقاح لكوفيد-COVID-19 19 لن يكون ممكنا قبل سنة على الأقل من الآن، ولكن جهود الجهات التنظيمية في حكومة الولايات المتحدة، والتي تعرف بعملية السرعة الخاطفة  Operation Warp Speed أو أسرع من الضوء، لا تنطبق عليها هذه الحكمة التقليدية. وهذا المشروع،  المبهم حتى الآن، والذي من المرجح أن يُعلِن عنه البيت الأبيض رسميًا في الأيام القادمة، سيختار مجموعة متباينة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الفيروسات والزهايمر .. أي دور للعدوى الفيروسية في حدوث المرض الخطير؟
. إسلام حسين باحث في مجال الفيروسات بمعهد ماساتشوستس للتقانة MIT الولايات المتحدة
يحتل المخ مكانة خاصة بين أعضاء الجسم؛ فمن خلال شبكة معقدة من الأعصاب يقود أوركسترا رائعة تعزفها كل خلجة من خلجات أجسادنا في كل جزء بسيط من الثانية. ومن خلال قدرات المخ الفائقة على تلقي المعلومات وتحليلها وتخزينها نتمكن من رؤية العالم من حولنا وتكوين خبرات ومهارات تسهم في تشكيل هوياتنا. ولكن ما نراه كل يوم يذهب ويأتي، ولا يبقى منه إلا ما حوته ذاكرتنا. فما نحن ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪العثور على أقدم عظام هومو سابينس في أوروبا
قلم:  آن غيبونز
ترجمة:   صفاء كنج
خلال موجة من الدفء قبل نحو 47 ألف سنة، لجأت مجموعة صغيرة من البشر إلى كهف على المنحدر الشمالي لجبال البلقان Balkan Mountains في بلغاريا اليوم. هناك، ذبحوا ثيران البيسون والخيول البرية ودببة الكهوف، تاركين أرضية الكهف مغطاة بالعظام وثروة من القطع الأثرية؛ من الخرز العاجي والقلادات المصنوعة من أسنان دب الكهف، وشفرات حجرية ملطخة بصباغ حجر المُغرة الأحمر.
وقد كانت هذه المنطقة منذ فترة طويلة موطناً ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪هذا هو مستقبل الجائحة
قلم:    سيوبان روبرتس Siobhan Roberts
ترجمة: د. ليلى الموسوي
نعرف الآن، خلافًا للتنبؤات الخاطئة، أن الفيروس التاجي المستجد كورونا Novel coronavirus  سيبقى معنا لفترة طويلة.
ومارك ليبْزيتش Marc Lipsitch، وهو الاختصاصي بعلم الأوبئة المُعدِية Infectious disease epidemiologist من كلية  تي. إتش. تشان T.H. Chan School of Public Health في جامعة هارفارد يقول: لا نعرف بدقة بعد كم من الوقت سيستغرق ذلك، فالأمر يعتمد على إدارة الجائحة على ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪ما الذي نتعلمه من أربعة فيروسات كورونا عن كوفيد-19 عبر التاريخ؟
قلم:       أنتوني كينغ
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
عام 1889 انتشرت فاشية مرضية Outbreak من وسط آسيا إلى العالم، بادئة بذلك جائحة Pandemic امتدت آثارها إلى السنة التالية. وكانت تسبب الحمى والتعب، ويتوقع أنها قتلت مليون شخص. فقد ألقي لوم هذا المرض على الإنفلونزا Influenza بشكل عام، وأعطي الاسم الإنفلونزا الروسية Russian flu. ولكن، في ظل عدم وجود عينات نسيجية للفحص بحثًا عن فيروس الإنفلونزا Flue virus، لا توجد أدلة قاطعة على ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الطب الوقائي في الحضارة الإسلامية.. الطبيب الشقوري الأندلسي نموذجا
. محمد أحمد عنب أستاذ الآثار والحضارة  الإسلامية المساعد،  كلية الآثار، جامعة الفيوم ، مصر
برز في تاريخ الحضارة الإسلامية علماء تركوا بصمات عظيمة في صرح الحضارة الإنسانية في مجالات شتى، من أهمها المجال الطبي الذي بزغ فيه عدد كبير من الأطباء في مناطق عدة كانت بلاد الأندلس إحداها. وقد تميز أطباء الأندلس بإنجازات عدة، منها سبقهم في مجال مواجهة الأوبئة الذي يعرف حاليا بالطب الوقائي. وقد ألّفوا كتبا ورسائل في الأوبئة وأسبابها وطرق علاجها ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪زيادة مقاومة النباتات للحرارة تنتج محاصيل أوفر
قلم:   إريك شتوكشتاد
ترجمة:  صفاء كنج
فيما تحوِّل النباتات ضوء الشمس إلى سكر، تجابه خلاياها خطر الاحتراق نتيجة الحرارة المرتفعة. إذ تولد عملية البناء الضوئي Photosynthesis منتجات كيميائية ثانوية يمكن أن تتلف آلية التحويل الضوئي Light converting machinery نفسها - وكلما ارتفعت حرارة الطقس زاد احتمال خروج العملية عن السيطرة مع تسارع بعض التفاعلات الكيميائية وتباطؤ أخرى. حالياً، عدّل فريق من علماء الجينات النباتات جينياً لزيادة قدرتها على ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪جائحة كورونا عربيا.. استجابة إقليمية طارئة للحد من تداعياتها
. محمد القطان باحث وكاتب علمي،الكويت
لم يشهد العالم خلال عقود عدة كارثة كالتي شهدها في هذا العام متمثلة في جائحة كورونا-19 التي كان لها تداعيات على جميع مجالات الحياة، وآثار على كل المجتمعات، وأخطار كبيرة على حياة البشر في كل القارات. ولا تزال المشكلات الناجمة عن تلك الجائحة تهز كل القطاعات، وتضرب كل المجالات، وتربك العلماء والباحثين وتجعلهم في حيرة من كيفية معالجتها والحد من تداعياتها، وتدفعهم إلى دراسة كل السبل الكفيلة بالتخفيف من ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪التجربة المعيبة التي أفقدت العالم ثقته بالطب النفسي
قلم: سوزانا كاهالان
ترجمة: يحيى طالب
في السادس من فبراير 1969، أخبر ديفيد لوري  David Lurieأحد الأطباء النفسيين في مستشفى هيفرفورد ستيت Haverford State Hospital في ولاية بنسلفانيا، بأنه يسمع أصواتا تخاطبه. كانت الأصوات تردد كلمات فجوة، وفراغ وارتطام.
لم يكن هذا الرجل البالغ من العمر 39 عاماً ويعمل في تحرير الإعلانات يشتكي من أي علة أخرى، فكانت هذه الأصوات التي يسمعها هي العارض الوحيد. وبعد مقابلة معمقة سُئل فيها عن حياته العائلية ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪كيف تتطور طفرات فيروس الكورونا وينتشر
قلم: جوناثان كوروم و كارل زيمر
ترجمة: د. ليلى الموسوي
April 30, 2020
جينوم فيروس الكورونا
يتألف الفيروس التاجي من غشاء دهني مليء بالتعليمات الوراثية لصنع ملايين النسخ منه. ويتم ترميز التعليمات في 30 ألف حرف من حروف الحمض النووي الريبوزي RNA – هي: - a, c, g, u – التي تقرؤها الخلية المصابة وتُترجِمُها إلى أنواع عديدة من بروتينات الفيروس.

26 ديسمبر  فيروس كورونا جديد
في ديسمبر ظهرت مجموعة من حالات الالتهاب ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪قدرتك على اتخاذ القرار: وكالة خارقة لا تستطيع الفيزياء شرحها
قلم:     ريتشارد ويب
ترجمة: همام بيطار
في الآونة الأخيرة كنت أفكر في اقتناء جرو، وكما تعلم، فقد دفعني إلى ذلك الرغبة في الحصول على بعض من الرفقة، شيءٌ ما ليحفزني خلال تلك الأيام الكئيبة عندما تكون المعنويات منخفضة والجسد متعبا.
بل إنني ذهبت إلى دارٍ لإيواء الكلاب الضالة؛ لأنّ ذلك بدا الشيء المناسب فعله. وهناك شاهدت كلبة محببة بعينين جميلتين ولعوبتين. ذكرتني بكلبنا المهجن Mutt ويسكي Whiskey عندما كنت طفلاً. وفي نهاية المطاف ... (قراءة المقال)

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق
إغلاق