الفرق بين المجال المغناطيسي والتدفق المغناطيسي Magnetic Field and Magnetic Flux

ما هو المجال المغناطيسي – Magnetic Field؟

يُعرَّف المجال المغناطيسي بأنّه المنطقة المحيطة بالمغناطيس حيث تتعرض أقطابها والشحنات الكهربائية لقوة الجذب أو التنافر. يتم تحديد وجود المجال من خلال الإبرة. في الممارسة الفعلية، المجال المغناطيسي ليس له وجود حقيقي، وهم مجرد خيال. يتم إنشاء المجال المغناطيسي بسبب خط القوة المغناطيسي الذي يمتلك الخصائص التالية:

• يشكل خط القوة المغناطيسي حلقة مغلقة.

• اتجاه قوة خط المجال المغناطيسي من الشمال إلى الجنوب. لكن داخل الخط المغناطيسي للقوة يكون اتجاههم من الجنوب إلى الشمال.

• لا تتقاطع الخطوط المغناطيسية مع بعضها البعض.

• تتنافر الخطوط المغناطيسية عندما تكون متوازية وفي نفس الاتجاه.

• لا تتأثر بالمواد غير المغناطيسية.

إذا تم استخدام مصطلح “المجال المغناطيسي” للإشارة إلى كمية بدلاً من منطقة، فمن المرجح أن يشير إلى شدة المجال المغناطيسي. وحدة (SI) لقياس شدة المجال المغناطيسي هي تسلا (T). تتغير شدة المجال المغناطيسي للأرض من مكان إلى آخر، ولكنّها بترتيب “ميكروتسلا”. تميل المغناطيسات المستخدمة في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي في المستشفيات إلى إنتاج مجالات مغناطيسية لعدد قليل من التسلا، وأقوى مجال مغناطيسي تمكنا من إنشائه هو حوالي (90) تسلا.

ما هو التدفق المغناطيسي – Magnetic Flux؟

يتم تعريف التدفق المغناطيسي: على أنّه العدد الإجمالي لخطوط القوة المغناطيسية التي ينتجها المغناطيس. يقاس بوحدة “ويبر”. واحد “ويبر” يساوي خط (10⁸) من القوة أو “ماكسويل“. ماكسويل هي وحدة (CGS) للتدفق المغناطيسي. يشبه التدفق المغناطيسي التيار الكهربائي.

ومع ذلك، يتم إعطاء التعريف الرسمي للتدفق المغناطيسي باستخدام حساب المتجه. في هذا التعريف، تم العثور على التدفق المغناطيسي(φ) من خلال دمج المجال المغناطيسي على سطح:

φ = ∫ B . dA 

بالنسبة لمجال مغناطيسي موحد للقوة (B) يمر بشكل عمودي على منطقة (A)، يتم تبسيط ذلك إلى:

φ = BA

وحدة التدفق المغناطيسي هي (T m²). وحدة (SI) لقياس التدفق المغناطيسي هي (Weber (Wb))، مع (Wb1 =1 T m2). ينص قانون “غاوس للمغناطيسية” على أنّ التدفق المغناطيسي الكلي عبر سطح مغلق يساوي صفرًا. وهذا يعني أنّ خطوط المجال المغناطيسي تشكل حلقات مغلقة، وبالتالي، لا يمكن أن يوجد القطب الشمالي بدون القطب الجنوبي والعكس صحيح. ومع ذلك، هناك نظريات تتنبأ بوجود ما يسمى “أحادي القطب المغناطيسي“، على الرغم من عدم اكتشاف أي تجربة لها بعد.

الفرق بين المجال المغناطيسي والتدفق المغناطيسي:

يتمثل الاختلاف الأكثر أهمية بين المجال المغناطيسي والتدفق المغناطيسي في أنّ المجال المغناطيسي هو المنطقة المحيطة بالمغناطيس حيث تتعرض الشحنة المتحركة لقوة، بينما يوضح التدفق المغناطيسي كمية أو قوة الخطوط المغناطيسية التي ينتجها المغناطيس. يتم شرح الاختلافات الأخرى بين المجال المغناطيسي والتدفق المغناطيسي أدناه في مخطط المقارنة.

المجال المغناطيسي والتدفق كلاهما خصائص المغناطيس. المجال المغناطيسي هو المنطقة التي تتعرض فيها الشحنات المتحركة للقوة، ويظهر التدفق المغناطيسي عدد خطوط القوة المغناطيسية التي تمر عبرها. يتم تحديد وجود المجال المغناطيسي حول المغناطيس عن طريق وضع الإبرة المغناطيسية بالقرب منه.

تتناسب قوة المجال المغناطيسي طرديًا مع القوة المطبقة بواسطة المغناطيس عبر الشحنات المتحركة. اتجاه خط القوة المغناطيسي من الشمال إلى الجنوب وداخل المغناطيس من الجنوب إلى الشمال. تشكل الخطوط المغناطيسية للقوة حلقة مغلقة.

جدول مقارنة المجال المغناطيسي والتدفق المغناطيسي:

أسس المقارنة	المجال المغناطيسي	التدفق المغناطيسي
التعريف	المنطقة المحيطة بالمغناطيس حيث يظهر أقطابها قوة التجاذب أو التنافر.	يوضح كمية الخط المغناطيسي للقوى التي ينتجها المغناطيس.
المعادلة
وحدة القياس	تسلا (Tesla)	ويبر (Weber)
الاعتماد	فقط على المغناطيس الذي ينتجه.	على شدة مجال المغناطيس وكذلك المنطقة بينهما.

الاختلافات الرئيسية بين المجال المغناطيسي والتدفق المغناطيسي:

فيما يلي الاختلافات الرئيسية بين المجال المغناطيسي والتدفق المغناطيسي:

• تسمى المنطقة المحيطة بالمجال المغناطيسي حيث يتعرض القطبين والشحنة المتحركة لقوة الجذب والتنافر بالمجال المغناطيسي. في حين أنّ التدفق المغناطيسي يُظهر كميات خطوط القوة المغناطيسية التي تمر عبره.

• يتم التعبير عن المجال المغناطيسي على أنّه ناتج القوة المغناطيسية واتجاه الشحنات المتحركة. حيث أنّ المجال المغناطيسي هو نتاج شدة المجال والمنطقة المحيطة بالقطبين.

• وحدة (SI) للمجال المغناطيسي هي تسلا (Tesla)، بينما وحدة (SI) للتدفق المغناطيسي هي الويبر (Weber).

• يعتمد المجال المغناطيسي فقط على المغناطيس الذي يولده بينما يعتمد التدفق المغناطيسي على القوة المغناطيسية والمنطقة.

• يرتبط كل من المجال المغناطيسي والتدفق المغناطيسي ببعضهما البعض. يولد المجال المغناطيسي بسبب التدفق المغناطيسي.