المغناطيس والبوصلة – استكشاف المجال المغناطيسي
العلومالكهرباء والمغناطيسية12–13 سنة
جارٍ التحميل…
سجّل الدخول للتشغيلاسحب مغناطيسًا مستقيمًا وأدره بمنزلق الزاوية، ثم استخدم البوصلة ومقياس المجال لاستكشاف المجال المغناطيسي حوله: للبوصلة قصور ذاتي، فتتأرجح قبل أن تستقر على اتجاه المجال كالبوصلة الحقيقية، أما المقياس فيقرأ شدة المجال ومركّبتيه واتجاهه عند أي نقطة، حتى داخل المغناطيس. فعّل وضع الأرض لترى لماذا تشير إبرة البوصلة دائمًا إلى الشمال والجنوب: في باطن الكوكب مغناطيس ضخم يقع قطبه الجنوبي قرب القطب الشمالي الجغرافي. مبنية على محاكاة «Magnet and Compass» من PhET Interactive Simulations، جامعة كولورادو بولدر (CC BY 4.0)؛ وأُعيدت كتابتها.
الدرس: المجال المغناطيسي
ماذا تعرض
يحيط بكل مغناطيس مجال مغناطيسي يخرج من القطب الشمالي N ويدخل في القطب الجنوبي S، ويقوى قرب القطبين ويضعف كلما ابتعدنا عنهما. تحسب المحاكاة المجال خارج المغناطيس من قطبين نقطيين وفق قانون التربيع العكسي، وتعدّه منتظمًا داخل جسم المغناطيس متجهًا من S إلى N فتنغلق خطوط المجال. تدور إبرة البوصلة كجسم له قصور ذاتي، فتتأرجح ثم تستقر موازية للمجال. والأرض نفسها مغناطيس ضخم يقع قطبه الجنوبي المغناطيسي قرب القطب الشمالي الجغرافي، لذلك يشير الطرف N للإبرة نحو الشمال.
طريقة الاستخدام
اسحب البوصلة ببطء حول المغناطيس ولاحظ اتجاه إبرتها، ثم ضعها في مكان آخر وراقب تأرجحها قبل أن تستقر. حرّك مقياس المجال واقرأ B ومركّبتيه، وغيّر «زاوية المغناطيس» و«قوة المغناطيس». فعّل «المجال داخل المغناطيس» لترى اتجاه المجال داخله. بعد ذلك فعّل «الأرض» واضغط «قلب الأرض»، وبدّل «الوحدة» بين «غاوس (G)» و«تسلا (T)».
المعاملات القابلة للتغيير
- قوة المغناطيس 0–100 %
- إظهار شبكة متجهات المجال
- إظهار المجال داخل المغناطيس
- إظهار الأرض
- إظهار البوصلة
- إظهار مقياس المجال
- وحدة العرض غاوس (G), تسلا (T)
أسئلة للاستكشاف
- أين يكون المجال المغناطيسي أقوى: قرب القطبين أم عند منتصف جانب المغناطيس؟ وكيف تتحقق من ذلك بالمقياس؟
- ما اتجاه المجال داخل المغناطيس مقارنة باتجاهه خارجه قرب القطبين؟
- لماذا يشير الطرف N لإبرة البوصلة نحو القطب الشمالي الجغرافي للأرض؟
