بسم الله الرحمن الرحيم

 انقلاب ما انفجار  نور بود                                           در نگاه روشنش نور در عبور بود

(اين اعجاز بزرگ قرن و اين پيروزی بي نظير و اين جمهوری اسلام محتاج به  نگهبان است.

                                                                                                           امام خمينی  (ره)

 با احترام اهم گزارش فعاليتها انجام شده مصور در ايام دهه فجر انقلاب اسلامی جهت هر گونه اقدام لازم ارسال می گردد.

                     1- ابتدا  اندازی دهه گرامی داشت دهه فجر در مورخه 23/10/88 تشکل از مدير و معاونين و عوامل اجرايی آموزشگاه

 2- برگزاری جلسه انجمن اوليا مربيان و اتخاذ تصميم راجع به برنامه  و اجرای مراسمات دهه فجر نحوه برگزاری و اجرای مسابقات فرهنگی – ورزشی به همين مناسبت .

3- نصب پوستر- پرده و شرشره  جهت  استقبال از دهه فجر انقلاب اسلامی

4-همزمان با نواخته شدن زنگ انقلاب ساعت 9 صبح روز 12 بهمن دانش آموزان به سمت  عکس راهنمايی شدند و از نمايشگاه عکس دهه فجر انقلاب اسلامی  بازديد به عمل آوردند.

5- صحبت و سخنرانی پيرامون ايام دهه فجر و عناوين روزهابی مبارک دهه فجر انقلاب اسلامی

- انقلاب اسلامی -  امام خمينی – ولايت فقيه رهبری

-          "         - مردم سالاری دينی – قانون مداری و  عدالت گستری

-         "          - خود باروری – پايداری و شکوفايی علمی

-          "        -ايمان ايثار و شهادت

-          "         - انقلاب اسلامی -  نهضت حسينی – احيای ارزشهای اسلامی و انتظار فرج

-          "         - استحکام خانواده و رسالت منزلت زن

-          "         - بصيرت دينی – فرهنگ تمدن ايرانی  اسلامي

-          "         - بسيج مردمی و نيرو ی مسلح و امنيت و اقتدار ملی

-          "         - کارآمدی- خدمت رسانی و اميد به آينده

-          "         - اتحاد ملی و انسجام اسلامی و استکبار ستيزی

-          "         - انقلاب اسلامی  استقلال آزادی و جمهوری اسلامی

در مراسم آغازين و مراسم ويژه دهه مبارک فجر انقلاب اسلامی هر روز در مورد موارد مذکور سخنرانی به عمل می آيد.

6- روز 21/11/88 اعزام تعداد 30 نفر از دانش آموزان جهت بازديد از مجتمع آيه ها انجام گرفت. که عکسهای آنها موجود می باشد و پيوست مي باشد.

7- برگزاری و راه اندازی مسابقات  جام فجر به مناسبت ايام دهه فجر انقلاب اسلامی که از هر کلاسی يک تيم معرفی و بازي نمودند و  به تيم منتخب جوايزی اهدا گرديد.

8- برگزاری مسابقات فرهنگی که به پيوست اين گزارش مي باشد.

9- پخش نوار آهنگهای انقلاب در زنگهای تفريح

10-  حضور گسترده  آموزان در راهپِمايی 22 بهمن

 

میدان مغناطیسی

در الکترو مغناطیس کلاسیک تعریف میدان به صورت «میدان حاصل از بار الکتریکی در حال حرکت در اطراف آن» می‌باشد.

میدان مغناطیسی از تک بارها، سیم های حامل جریان، جهت گیری دوقطبی‌های مغناطیسی (آهنرباهای دایمی)، جریان سیال رسانا (میدان مغناطیسی زمین) ایجاد می‌شوند.

در الکترو دینامیک نسبیتی بین میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی تفاوتی وجود ندارد و تعریف میدان الکترو مغناطیسی به صورت «اثر بار الکتریکی در اطراف آن» تعریف می‌شود. چون حرکت کاملاً نسبی در نظر گرفته می‌شود و نمی‌توان بین بار ثابت و بار متحرک تفاوتی قایل شد(متحرک بودن یا ثابت بودن برای ناظرهای مختلف تفاوت می‌کند). نیروی حاصل از این میدان را  می‌خوانند.

 

 

انواع مواد مغناطیسی

مواد فرو مغناطیس

 

مواد فرو مغناطیس دسته‌ای از مواد مغناطیسی هستند که دارای دوقطب های مغناطیسی همسو شده می‌باشند. این مواد در مجاورت میدان مغناطیسی خارجی تبدیل به آهنربا می‌شوند.

 

 

دید کلی

در برخی از مواد مغناطیسی دو قطبی‌های مغناطیسی کوچک بطور خودبه‌خود با دو قطبی‌های مجاور هم‌خط می‌شوند، اینگونه مواد ،نامیده می‌شوند. همه بخش های مغناطیسی در یک ماده فرو مغناطیس در یک راستا قرار ندارند، بلکه این مواد از بخش های بسیار کوچکی با ابعاد کوچکتر از میلیمتر تشکیل شده‌اند، طوری که دو قطبی‌های مغناطیس هر بخش هم‌خط هستند، ولی سمت‌گیری دو قطبی‌های مغناطیسی هر بخش با بخش مجاور متفاوت است. این بخشهای کوچک حوزه مغناطیسی نامیده می‌شوند.

 

روش آهنربا کردن مواد فرو مغناطیس

هنگامی که مواد فرو مغناطیس را در یک میدان مغناطیسی قرار می‌دهیم،  می‌شوند. چون میدان مغناطیسی بر حوزه‌های مغناطیسی اثر می‌گذارد و سبب می‌شود که دو قطبی مغناطیسی هر حوزه تحت تاثیر میدان مغناطیسی قرار گیرد. علاوه بر این حوزه‌هایی که نسبت به میدان در وضعیت مناسبی قرار دارند، با وجود میدان رشد می‌کنند و حجم آنها افزایش پیدا می‌کند و در نتیجه حوزه‌هایی که سمت‌گیری مناسب نداشتند، حجمشان کوچکتر می‌شود و مرز بین حوزه‌ها جابجا می‌شود و ماده خاصیت آهنربایی پیدا می‌کند.

انواع مواد فرو مغناطیس

مواد فرو مغناطیس نرم

در موادی مثلدر صورتی که خالص باشند، حجم حوزه‌ها به آسانی تغییر می‌کند، در نتیجه به آسانی آهنربا می‌شوند، ولی به آسانی هم خاصیت آهنربایی خود را از دست می‌دهند. این مواد را فرو مغناطیس نرم می‌نامند. اینگونه مواد در هسته سیملوله‌ها بکار می‌روند و چون به راحتی خاصیت مغناطیسی خود را از دست می‌دهند، در ساخت آهنرباهای غیر دائم کاربرد دارند.

 

مواد فرو مغناطیس سخت

موادی مثل  ، به سختی آهنربا می‌شوند و به سختی هم این خاصیت را از دست می‌دهند، یعنی حجم حوزه‌ها به سختی تغییر می‌کند. اینگونه مواد ، فرو مغناطیس سخت نامیده می‌شوند. در اینگونه مواد برای افزایش حجم حوزه‌هایی که سمت‌گیری مناسب دارند، به میدان مغناطیسی خارجی قویتر نیاز است. پس از برداشتن میدان مغناطیسی خارجی ماده فرو مغناطیس سخت ، خاصیت آهنربایی خود را حفظ می‌کند. به همین دلیل برای ساختن  مناسب هستند.

 

 

 

مواد دیا مغناطیس

در مجاورت میدان مغناطیسی خارجی ، در مواد دیا مغناطیس ، گشتاور دو قطبی القا می‌شود که مخالف میدان خارجی است. لذا این مواد باعث تضعیف میدان مغناطیسی می‌شوند. در واقع همه مواد در میدان مغناطیسی از خود خاصیت دیا مغناطیس نشان می‌دهند، ولی این خاصیت در مواد فرو مغناطیس و پارا مغناطیس نامحسوس است

اطلاعات اولیه

مواد مختلف بر اساس خاصیتی که در میدان مغناطیسی از خود نشان دهند، به چند گروه مواد پارا مغناطیس ، مواد دیا مغناطیس و مواد فرو مغناطیس تقسیم می‌شوند. مواد دیا مغناطیس باعث تضعیف  می‌گردند. به بیان دیگر ، جهت جریانهای بنیادی در دیا مغناطیس واقع در میدان مغناطیسی خارجی چنان است که میدان مغناطیسی آنها مخالف میدان خارجی است. در نتیجه اثر میدان مغناطیسی خارجی روی دیا مغناطیس‌ها مخالف اثر آنها روی مواد فرو مغناطیس و پارا مغناطیس است، یعنی مواد دیا مغناطیسی با دفع میشود

 

مشابه الکترواستاتیکی خاصیت دیا مغناطیس

قدیمی‌ترین مشاهده مربوط به این است که خرده‌های کاغذ بدون بار قرار داده شده در نزدیک سر یک میله باردار توسط میله جذب می‌شوند. مولکولهای کاغذ گشتاور دو قطبی الکتریکی ذاتی ندارند و این خاصیت جذب شدن ناشی از گشتاور دو قطبی القا شده در کاغذ ، بر اثر میدان الکتریکی خارجی است.

در  نیز اثری قابل مقایسه با آنچه گفته شد، بروز می‌کند. بعضی مواد که دیا مغناطیس نامیده می‌شوند، دو قطبی مغناطیسی ذاتی ندارند (یعنی پارا مغناطیس نیستند)، اما بر اثر میدان مغناطیسی خارجی ممکن است در آنها گشتاور دو قطبی القا شود. اگر نمونه‌ای از چنین ماده‌ای را در میدان مغناطیسی غیر یکنواخت نزدیک یک قطب آهنربای قوی قرار دهیم، یک نیروی بسیار ضعیف به نمونه اثر خواهد کرد. اما بر خلاف حالت الکتریکی نمونه به جای جذب شدن به طرف قطب آهنربا ، از آن دفع می شودد.

 

خاصیت دیا مغناطیسی کی ظاهر می‌شود؟

خاصیت دیا مغناطیسی ظاهرا در تمام انواع ماده یافت می‌شود، ولی اثر آن غالبا بوسیله آثار قوی تر پارا مغناطیسی و یا فرو مغناطیسی که می‌توانند با این خاصیت همراه باشند، مخفی می‌شود. خاصیت دیا مغناطیسی خصوصا در مواردی بارز است که کلا از اتمها یا یونهایی با پوسته‌های بسته الکترونی تشکیل شده باشند، زیرا در این موارد تمام تاثیرات پارا مغناطیسی حذف می‌شوند.

منشأ دیا مغناطیسی

اختلاف رفتار در حالتهای الکتریکی و مغناطیسی از این واقعیت ناشی می‌شود که دو قطبی‌های الکتریکی القایی و خارجی هم جهت هستند، اما دو قطب های مغناطیسی القایی در خلاف جهت میدان مغناطیسی خارجی قرار می‌گیرند. خاصیت دیا مغناطیسی نمودی از قانون القای فاراده روی الکترونهای اتم است. این واقعیت که گشتاور میدان مغناطیسی القا شده در خلاف جهت میدان مغناطیسی القا کننده است، نتیجه‌ای از اثر در مقیاس اتمی است.

 

مواد پارا مغناطیس

پارا مغناطیس شکل ضعیفی از خاصیت مغناطیسی است. اتمهای مواد پارا مغناطیس گشتاور دو قطبی مغناطیسی دائمی دارند که در میدان مغناطیسی خارجی دو قطبیها را با یکدیگر همسو کرده و میدان را تا اندازه‌ای تقویت می‌کنند. ماده پارا مغناطیس در میدان مغناطیسی غیریکنواخت ، به طرف ناحیه قویتر کشیده می‌شود

اطلاعات اولیه

مواد پارا مغناطیس گروهی از مواد هستند که موجب تقویت جزئی میدان مغناطیسی می‌شوند، یعنی اگر در داخل سیم پیچی ، ماده‌ای از جنس پارا مغناطیسی قرار دهیم، در این صورت میدان مغناطیسی تقویت می‌شود، هر چند این تقویت به اندازه مواد فرو مغناطیس نیست، اما قابل توجه است. به بیان دیگر ، در مباحث مغناطیسی کمیتی به نام تعریف می‌شود که نمادی از تقویت یا تضعیف میدان

مواد مغناطیسی.

یعنی در پذیرفتاری مغناطیسی ، کمیتی منفی است و میدان مغناطیسی در اثر حضور چنین ماده‌ای تضعیف می‌شود، اما در مورد مواد پارا مغناطیس ، تراوایی مغناطیسی ، مقداری مثبت است. بنابراین در حضور این ماده ، میدان تقویت می‌شود، هر چند این تقویت به اندازه مواد فرو مغناطیسی نخواهد بود.

 

خاصیت پارا مغناطیسی

اگر نمونه‌ای از ماده شامل N اتم ، را که گشتاور دو قطبی مغناطیسی هر کدام M است، در یک میدان مغناطیسی قرار دهیم، دو قطبی‌های اولیه اتم می‌کوشند با میدان مغناطیسی همسو شوند. این تمایل به همسو شدن را خاصیت پارا مغناطیسی می‌گویند.

شرط پارا مغناطیسی بودن

برای آنکه دستگاهی خواص پارا مغناطیسی از خود بروز دهد، اتمها یا مولکولهای آن دستگاه باید گشتاورهای مغناطیسی دائمی داشته باشند و این گشتاورها تمایل داشته باشند که با میدان اعمال شده همسو شوند. گشتاورهای مولکولی مختلف واجفت شده هستند، یعنی هر یک حول میدان مغناطیسی بطور انفرادی و نه بطور هماهنگ حرکت تقدیمی می‌کنند، ولی به علت تماس گرمایی با محیط اطراف خود می‌توانند مبادله انرژی کنند. جز در دمای نزدیک به توام با میدانهای بسیار قوی ، از مقدار مربوط به حالت اشباع آن که در آن حالت تمام گشتاورهای دو قطبی همسو هستند، بسیار کمتر است.

 

قانون کوری

در سال 1895 پیر کوری بطور تجربی کشف کرد که مغناطش M (گشتاور دو قطبی مغناطیسی در واحد حجم ماده) یک ماده پارا مغناطیس با میدان مغناطیسی (B) ، یعنی میدان مغناطیسی موثر که نمونه در آن قرار گرفته است، نسبت مستقیم و با دمای کلوین (T) نسبت معکوس دارد. این بیان به عنوان قانون کوری معروف است. این قانون از لحاظ فیزیکی از این جهت قابل قبول است که افزایش B باعث همسو شدن دو قطبی‌های اولیه در نمونه می‌شود و M (مغناطش) را افزایش می‌دهد، در حالی که افزایشT این همسویی را به هم می‌زند و M را کاهش می‌دهد. قانون کوری در صورتی که نسبت B/T خیلی بزرگ نباشد، از نظر تجربی تائید شده است.

 

 

 

گره مغناطیسی

دید کلی : ‏

آیا می‌توانید یک دستمال (نسبتا بزرگ) را بدون آنکه دو انتهایش را رها کنید ‏گره بزنید؟
برای این بندی دست‌هایتان را به حالت متقاطع (گره وار) در ‏بیاورید و با یک دست (مثلا دست زیر بازوی راست) یک طرف دستمال ، و با ‏دست دیگر (دست روی بازی چپ) طرف دیگر دستمال را بگیرید و سپس ‏سعی کنید دستها را به همان حالت از هم دربیاورید؛ دستمال گره می‌خورد.‏

طرح ساده:

چنین به نظر می‌رسد که با این روش بتوان خطوط میدان مغناطیسی را نیز ‏گره زد. یک سیملوله «سیم‌پیچ گره خورده را در نظر بگیرید، در این صورت ‏علی الاصول باید خطوط میدان مغناطیسی در داخل سیم پیچ گره ‏خورده ‌باشد. حال اگر مطابق شکل گره سیملوله را باز کنیم، میدان ‏مغناطیسی در داخل به صورت گره خورده در خوا تضاهر می‌کند. اجرای ‏فنی این طرح ممکن است بسیار ظریف و دقیق باشد و اساس آن نیز ‏می‌تواند بسیار سوال انگیز باشد.‏

مکانیزم گره مغناطیسی: ‏

اگر چنین گره مغناطیسی به وجود بیاید با یک موجود توپولوژیگی مرموز ‏مواجه خواهیم بود؛ خطوط نیروی میدان مغناطیسی تمایل به خود فشردگی ‏دارند و به همان نسبت تمایل به کشیدن گره پیدا می‌کنند. چنین آرایشی ‏شاید در محصور کردن پلاسما به کار بیاید (گره‌ها در حکم آینه‌های ‏مغناطیسی‌اند که دو ناحیه فشردگی میدان مغناطیسی را به وجود ‏می‌آورند). ‏
اگر یک میله آهنی در دو ناحیه فشردگی واقع شود، موازی با خطوط میدان ‏مغناطیسی قرار می‌گیرد. امکان دارد که میدان مغناطیسی در داخل ‏سیملوله شدیدتر باشد. این مورد یک قضیه در را با اشکال ‏مواجه می‌کند. طبق این نظریه میدان مغناطیسی آهنربا هیچ‌جا شدیدتر از ‏روی  نیست.‏

مجهولات گره مغناطیسی :

 

• اگر شدت جریان در سیملوله کاهش می‌یافت و یا صفر می‌شد چه اتفاق ‏می‌افتد؟

• آیا گره مغناطیسی باز می‌شد؟

• در آرایش‌های معمولی، خطوط نیرو در یک نقطه متمرکز و ناپدید می‌شوند، ‏اما مطمئن نیستیم که این آرایش در گره مغناطیسی امکان پذیر باشد.

• شاید بتوان میدان الکترومغناطیسی را تا حد کوانتومی متراکم کرد، در این ‏صورت آیا با یک میدان الکترومغناطیسی سروکار نخواهیم داشت؟

 

 

 

 

انرژی مغناطیسی

برای اینکه بتوانیم در یک محیط ، میدان مغناطیسی برقرار کنیم، باید مقداری صرف کنیم. این انرژی در میدان ذخیره شده و تحت عنوان انرژی مغناطیسی از آن تعبیر می‌‌شود. این مطلب از قانون القای فاراده به صورت مستقیم نتیجه می‌‌شود

 

مقدمه

هرگاه یک منبع ولتاژی را که قادر به ایجاد ولتاژی به اندازه V است، به مداری متصل کنیم، در این مدار برقرار می‌‌شود، اما هر ماده دارای یک می‌‌باشد، بنابراین مجموع ولتاژ چشمه و نیروی محرکه القایی در مدار با حاصلضرب مقاومت مدار در جریانی که از آن می‌‌گذرد، برابر خواهد بود و چون جریان را به صورت مشتق زمانی  تعریف می‌‌کنند، بنابراین می‌‌توان گفت که چشمه ولتاژ یا  مقداری کار انجام می‌‌دهد تا مقداری بار الکتریکی را در مدار انتقال دهد.
مقداری از این کار انجام شده توسط منبع ولتاژ یا انرژی تزریق شده به مدار و مقداری هم به صورت گرما تلف می‌‌شود. این انرژی برگشت ناپذیر است. مقدار دیگری از انرژی نیز صرف تغییر در مدار می‌‌شود، یعنی این جمله دوم کاری است که علیه نیروی محرکه القا شده در مدار انجام می‌‌شود. بنابراین اگر در یک مدار صلب و ساکن که بجز اتلاف گرمای ژول هیچ انرژی دیگری از دست نمی‌‌دهد، کار انجام شده توسط باتری با تغییر
انرژی مغناطیسی مدار برابر خواهد بود.

 

انرژی مغناطیسی مدارهای جفت شده

در بحث الکتریسیته به مجموع چند مقاومت و  یا قطعات دیگر الکترونیکی که به یک منبع ولتاژ وصل شده باشد، مدار الکتریکی می‌‌گویند. در بحث مغناطیس به مجموعه سیم پیچی که بر اطراف حلقه‌ای از یک
ماده مغناطیسی پیچیده شده باشد، مدار مغناطیسی می‌‌گویند.

حال فرض کنید که دستگاهی متشکل از تعدادی مدار که با یکدیگر برهم کنش دارند، داشته باشیم. برای اینکه بتوانیم انرژی مغناطیسی این دستگاه را بیان کنیم، فرض می‌کنیم در حالت اول کلیه این مدارها بدون جریان هستند و ما تمام جریانها را بطور هماهنگ به مقدار نهایی‌شان می‌‌رسانیم، یعنی در هر لحظه از زمان تمام جریانها کسر یکسانی از مقدار نهایی خود را دارند. البته این امر تنها زمانی درست است که مدارها صلب بوده و محیطهای موجود خطی باشند، تا انرژی نهایی به ترتیب تغییر جریانها بستگی نداشته باشد.
خواهیم رسید:

بنابراین اگر جریان هر مدار را با I_i و القا شده در آن را با Ф_i نشان دهیم، به رابطه زیر
که n تعداد مدارها می‌‌باشد. البته این رابطه را می‌‌توان برحسب القا متقابل مدارها نوشت.

چگالی انرژی در میدان مغناطیسی

رابطه‌ای که در قسمت قبلی برای انرژی مغناطیسی مدار محاسبه شد، رابطه مفید است، چون پارامترهای موجود در آن را می‌توان با اندازه گیری مستقیم بدست آورد. از طرف دیگر ، می‌‌توان انرژی را برحسب میدانهای برداری مغناطیسی و بردار شدت میدان مغناطیسی بیان کرد. در این صورت چون رابطه گویاتر است و تصویری را عرضه می‌‌کند که در آن انرژی در خود میدان مغناطیسی ذخیره شده است، لذا این بیان مفیدتر
است.

این رابطه نسبت به رابطه قبلی کلی‌تر می‌باشد و اگر محیط مورد نظر ما یک محیط خطی باشد، یعنی بتوانیم با داشتن یکی از مقادیر شدت میدان مغناطیسی (H) یا القا مغناطیسی (B) یکی را برحسب دیگری محاسبه کنیم، به راحتی می‌‌توانیم مقدار انرژی ذخیره شده در آن مدار را با استفاده از حل یکساده از رابطه زیر محاسبه کنیم:

که در آن ضرب موجود از نوع ضرب عددی یا اسکالر است و انتگرال روی حجم مدار انجام می‌‌گیرد.

چگالی انرژی مغناطیسی

تابع انتگرال (یا سیگما) که در رابطه مربوط به انرژی مغناطیسی ظاهر می‌‌گردد، یک انتگرال حجمی ‌است که روی تمام نقاط فضا گرفته می‌‌شود و لذا بدیهی است که می‌‌توانیم انرژی واحد حجم را به عنوان چگالی انرژی مغناطیسی تعریف کنیم، یعنی اگر چگالی انرژی را با μ نشان دهیم، در این صورت خواهد بود.
در مورد خاص اجسام مغناطیسی همسانگر و خطی که بین H و B یک رابطه خطی وجود دارد، یعنیدر آن μ تراوایی مغناطیسی ماده می‌‌باش.:

 

قانون گاوس در مغناطیس

 

قانون گاوس در مغناطیس یکی از معادلات اساسی است. این قانون یک روش صوری برای بیان این نتیجه است که واقعیت‌های مربوط به مغناطیس ، یعنی عدم وجود را قبول کرده‌ایم. قانون گاوس در مغناطیس بیان می‌‌کند که شار مغناطیسی گذرنده از هر سطح بسته گاوسی ، صفر است.

تشریح قانون گاوس در مغناطیس

قانون گاوس در مغناطیس ، عینا مانند مورد است، یعنی در اینجا یک سطح بسته فرضی در هر جایی که میدان مغناطیسی وجود دارد، در نظر می‌‌گیریم. چون خطوط میدان مغناطیسی همواره از قطب (S) میدان شروع و به قطب (N) ختم می‌‌شوند و نیز به دلیل اینکه تک قطبی مغناطیسی وجود ندارد، لذا همواره تعداد خطوط میدان که وارد سطح بسته مفروض می‌‌شوند، با تعداد خطوط میدانی که از سطح خارج می‌‌شوند، برابر خواهند بود و لذا در حالت کلی ، تعداد خطوط در واحد سطح بسته یا کل در داخل سطح

صفر خواهد بود.

به عبارت دیگر ، اگر انتگرال سطحی میدان مغناطیسی را بر روی سطح مفروض انجام دهیم، در این صورت نتیجه صفر خواهد بود.

مقایسه قانون گاوس در الکتریسیته و مغناطیس

اگر  را مورد توجه قرار دهیم، چون منفرد قابل تعریف است، لذا انتگرال سطحی در روی سطح بسته فرضی صفر نبوده و با بار الکتریکی خالص که در داخل سطح فرضی قرار دارد، متناسب است. در هر دو قانون ، انتگرال در روی تمام سطح گاوسی بسته صورت می‌‌گیرد، اما صفر نبودن آن در الکتریسیته و بر عکس صفر شدن آن در مغناطیس حاکی از این واقعیت است که در مغناطیس برای بار الکتریکی خالص محصور در داخل سطح گاوسی همتایی وجود ندارد.

القای الکترومغناطیسی

در صورتی که میدان مغناطیسی متغیر باشد، در این صورت شار مغناطیسی در داخل سطح بسته‌ای که در نظر گرفته می‌‌شود، متغیر خواهد بود. در اثر این تغییر یک نیروی محرکه القایی و در نتیجه یک جریان القایی ایجاد خواهد شد. این جریان القایی بر اساس  به گونه‌ای است که با عامل ایجاد کننده خود مخالفت می‌‌کند. در این صورت نیز در حالت کلی تعداد خطوط میدان مغناطیسی که در یک لحظه وارد حلقه می‌‌شوند، با تعداد خطوطی که خارج می‌‌شوند، برابر است، اما چون تعداد خطوط نسبت به فضا متغیر است، این امر موجب ایجاد نیروی محرکه القایی در مدار می‌‌شود.

بی‌تقارنی در

اگر قانون گاوس در الکتریسیته و مغناطیس را که به صورت دو معادله بیان می‌‌شوند، مورد توجه قرار دهیم، ملاحظه می‌کنیم که وجود بار الکتریکی منزوی سبب می‌‌شود کهباشد. در صورتی که عدم وجود تک قطبی مغناطیس ایجاب می‌‌کند که باشد، یعنی در طرف دوم قانون گاوس در مغناطیس هیچ کمیت مغناطیسی متناظری وجود ندارد و این بیانگر نوعی بی‌تقارنی است.
این نکات مربوط به تقارن ، همراه با پیشگویی‌های مشروح بعضی نظریه‌های مقدماتی در مورد طبیعت ذرات بنیادی و نیروها ، فیزیکدانها را بر آن داشته است که به طرق مختلف در جستجوی تک قطبی مغناطیسی باشند. در این زمینه فعالیتهای مختلفی انجام شده است که از آنان جمله می‌‌توان به تک قطب مغناطیسی کالوزا – کلاین در فضای پنج بعدی اشاره کرد. در واقع می‌‌توان گفت که این خود طبیعت است که فیزیکدانها را در کشفیات خودشان راهنمایی می‌‌کند.

 

 

 

شار مغناطیسی

سطحی را در نظر بگیرید که تخت یا غیرتخت است و بوسیله حلقه بسته‌ای احاطه شده است. تعداد خطوط مغناطیسی گذرنده از این سطح را شار مغناطیسی نامیده و با ф_B نشان می‌‌دهیم. اندیس اشاره به مغناطیسی بودن شار دارد.

مقدمه

واژه شار به معنی جریان یا سیال می‌‌باشد و هرگاه در مقابل جریان یک کمیت سطحی قرار داده شود، مقدار جریان گذرنده از سطح را شار آن کمیت یا جریان می‌‌گویند. مثلا در مورد  خطوط میدان که از سطح عمود بر مسیر خطوط عبور می‌‌کنند راو در مورد جریان آب ، مقدار آبی را که از داخل سطح عبور می‌‌کند، شار آب می‌‌گویند و به همین صورت در مورد هر ماده سیال و جاری شونده‌ای می‌‌توان شار مربوطه به آن را تعریف کرد.

میدان مغناطیسی نیز از این قاعده مستثنی نمی‌‌باشد. چون میدان مغناطیسی را به وسیله خطوط میدان نشان می‌‌دهیم، بطوری که چگالی خطوط بیانگر مقیاسی از قدرت میدان است، لذا می‌‌توان در مورد میدان مغناطیسی نیز سطحی در محل میدان در نظر گرفت و خطوط میدان گذرنده از آن را به عنوان شار مغناطیسی تعریف کرد.

محاسبه شار مغناطیسی

سطح تختی به مساحت A را در نظر بگیرید که به وسیله یک حلقه رسانا احاطه شده است. حال اگر با نزدیک کردن یک یا هر وسیله دیگری که یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌‌کند)، به این حلقه می‌‌توان در این حلقه نیروی محرکه القایی و جریان القایی ایجاد نمود. ایجاد جریان القایی یا نیروی محرکه القایی با استفاده از قانون القای فاراده قابل توجیه است، یعنی با نزدیک کردن یا دور کردن آهنربا به حلقه تعداد خطوط
میدان مغناطیسی که از سطح حلقه می‌‌گذرند، تغییر می‌‌کند.

 

اگر چنانچه میدان مغناطیسی را با B و سطح حلقه را با A نشان دهیم، در این صورت مقدار شار مغناطیسی از رابطه حاسبه شده و بر اساس قانون القای فاراده چون نیروی محرکه القایی از تغییر شار مغناطیسی حاصل می‌‌شود، لذا اگر ε بیانگر نیروی محرکه القایی باشد، در این صورت خواهد بود.

کوانتش شار مغناطیسی

همانگونه که  یک کمیت کوانتیده است و به صورت مضرب های درستی از بار الکترون  وجود دارد، شار مغناطیسی گذرنده از یک حلقه ابر رسانا نیز چنین است. خاصیت ابر رسانایی ، حالتی است که در آن  ماده به صفر تنزل پیدا می‌‌کند. کوانتوم شار مغناطیسی h/2e که h ثابت پلانک است و برابر است. این مقدار بسیار کم شار و حتی کسرهای
کوچکتر از آن را می‌‌توان به وسیله اثر جوزفسون آشکار کرد.

البته کوانتومی ‌بودن شار مغناطیسی در ابر رسانا قابل اثبات است و در مکانیک کوانتومی ‌با استفاده از محاسبات ریاضی عالی محاسبه می‌‌شود .

 

یکای شار مغناطیسی

شار مغناطیسی را به صورت حاصل ضرب مساحت سطح عمود بر مسیر میدان مغناطیسی در میدان مغناطیسی B تعریف کردیم. از طرف دیگر ، چون یکای میدان مغناطیسی ، تسلا می‌‌باشد، بنابراین یکای شار مغناطیسی برابر تسلا در مترمربع خواهد بود که مترمربع یکای مساحت می‌‌باشد. به صورت نمادی یکای شار مغناطیسی به صورت بیان می‌‌شود.

 

 

حفاظت مغناطیسی

مفاهیم پایه:

، مواد پارامغناطیس و مواد دیامغناطیس نه فقط با قرار گرفتن در داخل سیم لوله مغناطیده می شوند بلکه به طور کلی هر ماده ای با قرار گرفتن در میدان مغناطیسی مغناطیده می شود. در تمام موارد ، میدان مغناطیسی ناشی از  ماده با میدان مغناطیسی ای که قبل از وارد کردن ماده
وجود داشته است جمع می شود. در نتیجه ، میدان مغناطیسی تغییر می کند.

مواد فرو مغناطیس در میدان مغناطیسی خارجی:

هرگاه مواد فرومغناطیس ، به ویژه  ، را وارد میدان مغناطیسی کنیم، شدیدترین تغییر رخ می دهد. به این دلیل مساله ترکیب میدان های تولید شده با  عملا پیچیده است. وارد کردن آهنربای قوی دوم نه تنها به اندر کنش میدان آن با میدان آهنربای اول منتهی نمی شود بلکه آنرا وا می پیچاند.

تغییر میدان مغناطیسی در مجاورت اجسام فرومغناطیس بهتر است به کمک نقش میدان درست شده با براده های آهن ملاحظه شود. تغییرات مشاهده شده در میدان مغناطیسی را که قبلا یکنواخت بوده است پس از وارد کردن یک تکه آهن واپیچش های زیادی دارد. میدان دیگر یکنواخت نمی ماند و حضور آهنربای دوم قدری خطوط میدان و آرایش براده ها را پیچیده می کند. میدان در بعضی جاها تقویت و در جاهای دیگر تضعیف

می شود.

کاربردهای عملی حفاظت مغناطیسی:

 

• هنگامی که روی کشتی های مدرن نصب کردند ، ناچار شدند روی قرائت قطب نما تصحیحاتی انجام دهند. این تصحیحات را کشتی و آرایش قسمتهای مختلف کشتی و محل قرار گرفتن قطب نما روی آن تعیین می کرد این تغییرات به درجه به کار رفته در ساخت کشتی نیز وابسته است.
• کشتی هایی که برای ماموریت های تحقیقاتیاخته می شوند از جنس  هستند نه ، و برای چفت و بست تخته بندی پهلو ها پیچ های  به کار می برند تا از بروز آثار مغناطیس و انحرافات مربوطه جلوگیری بعمل آید.

کره تو خالی در میدان مغناطیسی:

نقشی که از وارد کردن یک ظرف آهنی بسته مثل یک کره تو خالی ، در میدان مغناطیسی دیده می شود از نظر کاربردهای عملی بسیار جالب است. در نتیجه اندر کنش میدان مغناطیسی خارجی و میدان کره آهنی مغناطیده ، میدان در داخل کره تقریبا به صفر می رسد. این اثر را برای ایجاد حفاظت مغناطیسی ، یعنی حفاظت دستگاه های  و غیره ، و از اثر میدان های مغناطیسی خارجی به کار می برند.

تفاوت حفاظ مغناطیسی با الکتروستاتیکی:

نقش مشاهده در حفاظ مغناطیسی به حفاظ الکتروستاتیکی به کمک محفظه رسانا شبیه است ولی ، این پدیده در اصل با آن فرق دارد. در مورد حفاظ الکتروستاتیکی ، دیوارهای فلزی را می توان تا حد ممکن ، نازک انتخاب کرد. مثلا ، کافی است برای حذف نفوذ میدان به داخل ، سطح ظرف شیشه ای را نقره اندود کرد، زیرا میدان در سطح فلز پایان می یابد. ولی ، در مورد میدان مغناطیسی ، دیواره های نازک آهنی فضای درون

را حفظ نمی کند.
میدان مغناطیسی از داخل می گذرد، و داخل ظرف میدان وجود دارد. فقط دیواره های آهنی به قدر کافی کلفت می توانند میدان را داخل کاواک تا آن حد تضعیف کنند که حفاظ مغناطیسی معنای علمی پیدا کند، هر چند به این طریق میدان مغناطیسی به کلی از بین نمی رود. در این حالت ، ضعیف شدن میدان مغناطیسی نتیجه پایان گرفتن آن روی سطح آهن نیست. خطوط میدان مغناطیسی پایان نمی یابد بلکه در هنگام گذر از آهن نزدیکتر به هم باقی می مانند. با ترسیم کردن توزیع خطوط میدان مغناطیسی در بدنه آهنی و در حفره درون آن نقش راستای خطوط میدان است نه پایان یافتن آنها.

 

 

 

 

 

تک قطبی مغناطیسی

اطلاعات اولیه

برخلاف که در طبیعت به صورت دو نوع بار مثبت و منفی وجود دارد، بارهای مغناطیسی به صورت منفرد یافت نمی‌شوند و به عبارت دیگر ظاهرا تک قطبی مغناطیسی وجود ندارد. یعنی هر چه قدر هم تلاش کنیم، نمی‌توان قطب‌های شمال (N) و جنوب (S) یک  را از هم جدا نمود و اگر یک آهنربایی را تا حد یک اتم هم بشکنیم، باز هم قطبهای مغناطیسی آن از هم جدا نمی‌شوند. ما در این نوشته بطور ساده امکان و اثرات وجود تک قطبی مغناطیسی را بررسی می‌کنیم.

 

 

 

 

 

سیر تحولی و رشد

در سال 1931 دیراک وجود ذراتی را پیشنهاد کرد که بطور ذاتی منبع تولید میدان مغناطیسی بوده و از این رو نام آنها را تک قطبی مغناطیسی گذاشت. هر چند قبل از وی نیز بحثهایی در زمینه تک قطبی مغناطیسی بطور راکنده مطرح بود، از جمله در سال 1896  حرکت یک بار الکتریکی را در میدان یک سیم پیچ مغناطیسی طویل و باریک که انتهای آن میدانی شبیه به یک تک قطبی مغناطیسی تولید می‌کرد، را بررسی کرد. ولی بحث نظری جدی و تازه در مورد وجود ذراتی با این خاصیت ، اولین بار توسط دیراک صورت

گرفت.

منظور از تک قطبی مغناطیسی ، ذراتی است مشابه ذرات باردار الکتریکی ، همانگونه که ذرات باردار الکتریکی ، منبع  هستند، تک قطبی مغناطیسی نیز منبع میدان مغناطیسی می‌باشند. این ذرات در حالت سکون میدان مغناطیسی شعاعی و عکس مجذور فاصله را تولید می‌کنند، پس میدان یک تک قطبی در دستگاه یکاهای گوسیبا قدرت g در نقطه r به صورت زیر خواهد بود:

B = g r/r³

تقارن تک قطبی مغناطیسی

ایده تک قطبی های مغناطیسی در فکر دیراک همزمان با پیشنهاد وی مبنی بر وجود ذراتی درست شبیه به ولی با بار مثبت بود، که نام آنها را  نهاده بود. اساس به وجود آمدن چنین ایده‌هایی قبول تقارن در طبیعت است. وجود چنین تقارنی در معادلات میدان دیراک ، راهنمای وی برای پیشگویی وجود پوزیترونها بود. دیری نپایید که در سال 1932 پوزیترون در آزمایشگاه کشف شد. قبول این نظریه که طبیعت متقارن است، امروزه منجر به دستاوردهایی از قبیل نظریه میدانهای پیمانه‌ای ، ابر تقارن و ... بخصوص در حوزه بنیادی گردیده است. تک قطبی‌های مغناطیسی تقارنی را در معادلات اساسی لکترومغناطیسی یعنیبوجود می‌آورند که معمولی فاقد آن است. به عبارت دیگر ، میدان مغناطیس که یک اثر ثانوی از است و توسط ذرات باردار متحرک تولید می‌شود، با فرض وجود تک قطبی‌های مغناطیسی ، می‌تواند مستقلا توسط این ذرات تولید شود و این خود تقارنی را بین میدانهای الکتریکی و مغناطیسی بوجود می‌آورد.

 

تک قطبی‌های مغناطیسی کیهانی

انتشار مقاله دیراک در زمینه تک قطبی‌های مغناطیسی تحرک زیادی در تحقیقات نظری و آزمایشگاهی فیزیکدانها در این زمینه بوجود آورد. هر چند که جستجو جهت آشکار نمودن تک قطبی‌های مغناطیسی تا به امروز ادامه دارد، تنها یک مورد توسط کابره در تأیید وجود تک قطبی‌های مغناطیسی گزارش شده است. وی آزمایشی دقیقا به همین منظور ترتیب داده بود که شامل یک حلقه کوچک ابر رسانا بود و از طریق مشاهده تغییر در جریانی که از درون حلقه ابر رسانا می‌گذرد و باعث تغییر در شارش محبوس در آن می‌شود. نتایج بررسیها حاکی از این بود که تک قطبی‌های مغناطیسی کیهانی ورودی بر سطح زمین آشکار شده در طول 151 روز ، فقط یک رویداد کشف شد که دقیقا حاکی از وجود تک قطبی مغناطیسی بود.

نظریه وحدت بزرگ در مورد تک قطبی مغناطیسی

تک قطبی‌های مغناطیسی توسط نظریه‌های وحدت بزرگ (GUT) نیز پیش‌بینی می‌شوند. در این نظریه تک قطبی‌ها در هنگام شکسته شدن خود به ‌خود گروه پیمانه‌ای وحدت بزرگ ، که در انرژی‌های بسیار بالا در حدود 10¹⁵Gev رخ می‌دهد، تشکیل می‌شوند. در این نظریه‌ها نشان داده می‌شود که تک قطبی‌های GUT باید جرم عظیمی حدود 10¹⁶Gev داشته باشند. همانند دیگر ذرات پیمانه‌ای در وحدت بزرگ ، هیچ احتمالی برای تولید اینگونه ذرات در شتاب دهنده‌های قابل تصور وجود ندارد. تنها یک آزمایش وجود دارد که در آن واکنشهایی با چنین انرژی بالایی صورت می‌گیرد و آن جهان آغازین بلافاصله پس از انفجار بزرگ اولیه است. در این صورت تک قطبی‌های GUT باید به تعداد بسیار زیاد در اوایل  ^-3510 ثانیه.

پس از انفجار بزرگ تولید شده باشند

این خود مسئله‌ای است که عدم وجود (مشاهده) این تک قطبی‌ها را چگونه باید توضیح داد. امروزه با استفاده از این مطلب را می‌توان توضیح داد. به این ترتیب که در لحظات آغازین پس از انفجار بزرگ ، جهان دچار یک انبساط ناگهانی و سریع شده است. به این دلیل تعداد تک قطبی‌های مغناطیسی در کیهان به شدت کاهش یافته است و ما امروزه آنها را مشاهده نمی کنیم.

 

 

 

ترمز مغناطیسی

دید کلی

• اگر یک پاندول مسی بین دو  به نوسان در آورد چه اتفاقی خواهد افتاد؟
• اگر جنس صفحه از یک هادی کامل نباشد چه اتفاقی می‌افتد؟
• ترمز مغناطیسی یکی از کاربردهای جالب و مفید  و اصل عکس العمل الکترومغناطیسی است. وقتی یک پاندول مسی در یک میدان یکنواخت  نوسان می‌کند. وجود میدان مغناطیسی یکنواخت باعث کند و متوقف شدن آن می‌شود.

 

مکانیزم متوقف شدن پاندول

لبه‌ای از صفحه که بطور عمودی در میدان جلو و عقب می‌رود را به طول L فرض کنید. با ورود به میدان مغناطیسی به اندازه V = E L= VBL در آن ولتاژ القا می‌شود. طبق ، چگالی جریان القایی J و میدان الکتریکی القایی بصورت J = σE = σVxB به هم مربوط هستند. جهت جریان به طرف پایین (هم جهت با VxB) است. σ رسانایی ویژه صفحه است. از آنجایی که این جریان القایی در یک میدان مغناطیسی قرار گرفته است، یک نیروی مغناطیسی بر صفحه وارد می‌شود. مقدار این نیرو در واحد حجم برابر

است با:

F/∆V = JxF = σ (VxB) x B∆

اگر تمام بردارها بر هم عمود باشند ، نیروی مغناطیسی وارد به حجم لبه پیشرو (به طول L) عبارت است از:

F_m = σVB²∆V_ol∆

که در خلاف جهت حرکت صفحه است.

اثر مقدار رسانایی

اگر رسانایی ویژه مثل رسانایی ویژه مس بزرگ ، ولی محدود باشد، صفحه ابتدا کند و سپس متوقف می‌شود. از آنجا که جریانهای القایی بصورت RI² تلف می‌شود، صفحه به آرامی داخل شکاف آهنربا شده و سرانجام در همان مکانی که میدان مغناطیسی نمی‌بود می‌ایستاد، متوقف می‌شود. می‌بینیم که نیروی مغناطیسی ترمز کننده با σ متناسب است. اگر جنس صفحه پاندول از هادی کامل رسانایی بی‌نهایت باشد، جریان القایی آنقدر زیاد خواهد بود که صفحه را به عقب براند و در بیرون میدان مغناطیسی متوقف کند.

راه کم کردن جریان القایی

از آنجا که جریان القایی نمی‌تواند از صفحه خارج شود در نزدیک لبه‌ها منحرف شده و مسیر بسته‌ای را می‌سازد. این جریانها به جریان گردابی معروفند. اگر صفحه نامحدود باشد جریان تنها به سمت پایین خواهد بود. یکی از راههایی که می‌تواند باعث شود تا پاندول متوقف نشود، ایجاد شکاف عمودی در صفحه است که با این کار جریانهای القا شده به شدت کم شده و در نتیجه عمل ترمز به خوبی صورت نمی‌گیرد

پتانسیل برداری مغناطیسی

در ، پتانسیل برداری مغناطیسی کمیتی  است که از آن می‌توان را به دست آورد. این پتانسیل همانند  است که از آن به دست می‌آید، با این تفاوت مهم که پتانسیل الکتریکی  است، و این پتانسیل برداری است.

تعریف

پتانسیل برداری مغناطیسی معمولاً با A نشان داده شده و از رابطهٔ زیر تعریف می‌شود:

است. از آن‌جا که  میدان مغناطیسی همیشه صفر است (همیشه خوش‌تعریف است.

البته باید توجه داشت که تعریف بالا A را به طور یکتا مشخص نمی‌کند. برای این کار باید واگرایی A هم تعریف شود. در برگزیدن این واگرایی آزادی وجود دارد. این آزادی را  می‌نامند. هر انتخابی برای قدار منجر به یک پیمانهٔ متفاوت می‌شود.

 

الکترومغناطیس

تاریخچه پیدایش الکترومغناطیس

مبدا علم به مشاهده معروف  (Thales of Miletus) در 600 سال قبل از میلاد بر می‌گردد. در آن زمان تالس متوجه شد که یک تکه کهربای مالش داده شده خرده‌های کاغذ را می‌رباید. از طرف دیگر مبدأ علم  به مشاهده این واقعیت برمی‌گردد که بعضی از سنگها یعنی سنگهای ماگنتیت بطور طبیعی را جذب می‌کند. این دو علم تا سال 1199 - 1820 به موازات هم

 

تکامل می‌یافتند.

در سال 1199-1820 هانس کریستان اورستد (1777 - 1851) مشاهده کرد که در یک سیستم می‌تواند عقربه قطب نمای مغناطیسی را تحت تأثیر قرار دهد. بدین ترتیب الکترومغناطیس به عنوان یک علم مطرح شد. این علم جدید توسط بسیاری از پژوهشگران که مهمترین آنان مایکل فاراده بود تکامل بیشتری یافت.

جیمز کلرک قوانین الکترومغناطیس را به شکلی که امروزه می‌شناسیم ، در آورد. این قوانین که معادلات ماکسول نامیده می‌شوند، همان نقشی را در الکترومغناطیس دارند که قوانین حرکت و گرانش در مکانیک دارا هستند.

پیشگامان علم الکترومغناطیس

اگر چه تنفیق الکتریسیته و مغناطیس توسط ماکسول بیشتر مبتنی بر کار پیشینیانش بود. اما خود او نیز سهم عمده ای در آن داشت. ماکسول نتیجه گرفت که، الکترومغناطیسی است و سرعت آن را میتوان با اندازه گیریهای صرفا الکتریکی و مغناطیس تایین کرد. از اینرو و الکترومغناطیس رابطه نزدیکی پیدا کردند.

 

اثرات میدان مغناطیسی

مقدمه

فضای اطراف یا رسانای کامل جریان در حالت ویژه‌ای است که به اصطلاح "میدان مغناطیسی" نسبت می‌دهیم. این حالت مبین این نظر است که نیروهای مکانیکی وارد بر سایر آهنرباها یا رساناهای حامل جریان در این ظاهر می‌شوند. البته این کنشها تنها اثر وجودی میدان مغناطیسی نیستند. تعداد پدیده‌های فیزیکی دیگری را نیز می‌توان مشخص کرد که در آنها اثر میدان مغناطیسی کاملا مشهود است. مثلا ، میدان مغناطیسی  فلزات مختلف را تغییر می‌دهد، اندازه بعضی از اجسام در میدان مغناطیسی تغییر می‌کند.

 

اثر بارز میدان مغناطیسی

میدان مغناطیسی قویترین اثر را در مقاومت ویژه الکتریکی می‌گذارد که به ساخت "میدان سنج" بیسموت منجر شده است. اجسامی که از موادی با قابلیت آهنربا شدن شدید ساخته شده‌اند وبر اثر میدان مغناطیسی ابعادشان تغییر می‌کند. این پدیده که به مغناطو تنگش معروف است، کاربردهای مهمی دارد. برای برانگیختن ارتعاشات بسیار سریع میله‌های کوچک آهنی بکار می‌رود که  خیلی کوتاه ایجاد می‌کنند.

میدانهای مغناطیسی غیر یکنواخت

وقتی که اثر میدان مغناطیسی در نقاط مختلف ، متفاوت باشد میدان را غیر یکنواخت می‌نامند. هر گونه اثر میدان مغناطیسی را می‌توان برای اندازه گیری کمی آن بکار برد. در عمل معلوم می‌شود که مناسبتر است میدانها را با نیروهای مکانیکی وارد از آن بر آهنرباها در رساناهای حامل جریان مشخص کنیم. چون میدان مغناطیسی بر عقربه مغناطیسی یا حلقه جریان اثر سمت دهی دارد و می‌کوشد که عقربه یا عمود بر سطح حلقه ، جهت خاصی بدهد. این جهت به عنوان جهت میدان مغناطیسی انتخاب می‌شود. در مورد این جهت از شمال به جنوب است.

 

القای مغناطیسی

با تشابه که با کمیت برداری E به نام شدت میدان الکتریکی مشخص می‌شود، میدان مغناطیسی با کمیت برداری B مشخص می‌گردد که به دلایل تاریخی القای مغناطیسی نام گرفته است. البته درست‌تر این بود که در مقایسه با E این کمیت ، شدت میدان مغناطیسی نامیده می‌شد. اگر القای مغناطیسی ، میدانی در همه نقاط بزرگی و جهت یکسان داشته باشد ، میدان مغناطیسی یکنواخت نامیده می شود.

 

 

 

گشتاور مغناطیسی

اگر رساناهای حامل جریان بسته حلقه‌های تخت به اضلاع و اشکال گوناگون در میدان مغناطیسی یکنواخت قرار گیرند و گشتاور نیروی ماکزیمم Mmax وارد بر آنها را اندازه گیری کنیم، معلوم می‌شود که این گشتاور نیرو متناسب است با:

• جریان I داخل حلقه
• با سطوح محصور شده توسط حلقه S
• برای حلقه‌هایی با سطح S ، گشتاور ماکزیمم Mmax به شکل حلقه بستگی ندارد. یعنی برای حلقه‌های دایره‌ای ، مستطیلی ، مثلثی و حلقه‌هایی با شکل نا منظم یکسان است. بنایراین معلوم می‌شود ماکزیمم گشتاور نیرو بازیر متناسب است. Pm = IS که این کمیت به گشتاور مغناطیسی حلقه ، معروف است. وابستگی ذکر شده امکان می‌دهد تا بزرگی بردار میدان مغناطیسی B را با گشتاور نیروی ماکزیمم Mmax وارد بر حلقه‌ای با گشتاور مغناطیسی Pm مساوی واحد
• مشخص کنیم در نتیجه می توان نوشت
  
  B = Mmax/pm که در آن Mmax گشتاور ماکزیممی است که در میدان معینی در حلقه جریان با گشتاور مغناطیسی pm وارد می‌شود. اگر میدان غیر یکنواخت باشد، مقدار عددی B در یک نقطه معین را با قرار دادن حلقه‌ای که اندازه‌اش در مقایسه با فواصل مخصوص تغییر میدان کوچک باشد و تعیین گشتاور Mmax وارد بر این حلقه منطبق است.
  
  از دو جهت ممکن برای عمود ، جهتی که با جهت جریان در حلقه مطابق قاعده پیچ راستگرد (قاعده دست راست) منطبق است، اختیار می‌شود. چرخش پیچ راستگرد در جهت جریان در حلقه باعث جابجایی پیچ در جهت عمود می‌شود. عمودی که به این ترتیب انتخاب می‌شود به عنوان جهت مثبت اختیار می‌شود. جهت بردار گشتاور مغناطیسی pm منطبق بر جهت مثبت عمود فرض می‌شود. بنابراین جهت القای مغناطیسی B را می‌توانیم جهتی در نظر بگیریم که بر اثر این میدان عمود مثبت بر حلقه جریان قرار گیرد، یعنی جهتی که بردار Pm در ان جهت قرار گرفته است.

یکای القا مغناطیسی

یکای القای مغناطیسی به احترام تسلا (N. Tesla) دانشمند صربی تسلا (T) است. تسلا القای مغناطیسی میدان یکنواختی است که در آن بر حلقه جریان تختی که گشتاور مغناطیسی 1Am2 دارد گشتاور نیروی ماکزیممی برابر N ، M₁ وارد می‌شود.

 دانستنی های مغناطیس 

هر ذره بارداری در حال حرکت، یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند.
میدان مغناطیسی یک ذره باردار، مثل یک الکترون درحال حرکت، عمود بر مسیر حرکت ذره است. شدت میدان مغناطیسی به وسیله خطوط فرضی بیان می شود  اگر حرکت ذره یک مسیر بسته باشد، همانند الکترون که به دور هسته می چرخد خطوط میدان مغناطیسی بر صفحه حرکت ذره عمود خواهند بود. الکترونها همچنین بدور یک محور درجهت عقربه های ساعت ویا خلاف عقربه های ساعت، می گردند.
این چرخش یک ویژگی از الکترون را به نام اسپین  به وجود می آورد. اسپین الکترون یک میدان مغناطیسی را بوجود می آورد که اگر در هر لایه از اتم، یک زوج الکترون وجود داشته باشد، این میدان خنثی می گردد. خطوط میدان مغناطیسی همیشه حلقه های بسته ای هستند. این خطوط همانند میدان الکتریکی نقطه شروع و پایان ندارند. چنین میدانی دو قطبی (bipolar / dipolar) نامیده می شوند.
این میدان همیشه یک قطب شمال ویک قطب جنوب دارد. مغناطیس کوچکی که به وسیله اسپین الکترون بوجود می آید، دیپلهای مغناطیسی نامیده می گردد. چنین دیپلهایی با هم می توانند یک محدوده مغناطیسی  را بوجود می آورند.
نفوذ پذیری مغناطیسی
نفوذ پذیری مغناطیسی توانایی ماده است برای جذب خطوط شدت میدان مغناطیسی
* طبقه بندی مواد مغناطیسی
مواد مغناطیسی براساس منشا خاصیت مغناطیسی طبقه بندی می گردند.
سه نوع کلی از مواد مغناطیسی وجود دارند: مواد مغناطیسی طبیعی، مواد مغناطیسی که بطور مصنوعی خاصیت مغناطیسی دائمی را دارا شده اند و مواد الکترو مغناطیس.
بهترین مثال مواد مغناطیسی طبیعی  ، کره زمین است. زمین دارای میدان مغناطیسی است، چون زمین به دور یک محور می چرخد.
مواد مغناطیسی دائمی که بطور مصنوعی ساخته می گردند به شکلها و اندازه های گوناگونی ساخته می گردند که عمدتاً از جنس آهن هستند. این مواد بوسیله قرار دادن آهن دریک میدان مغناطیسی الکتریکی ساخته می گردند.
مواد الکترومغناطیس تشکیل شده اند از یک سیم که بدور یک هسته آهنی پیچیده شده است 
هنگامی که جریان الکتریکی از سیم عبور داده می شود، یک میدان مغناطیسی ایجاد می گردد که شدت این میدان وابسته به جریان عبوری از سیم است.
تمام مواد می توانند طبق عکس العمل هایشان درمقابل یک میدان مغناطیس خارجی طبقه بندی گردند.
برخی ازمواد هنگامی که در داخل یک میدان مغناطیسی برده می شوند، بی تاثیر می مانند چنین موادی را دیامغناطیس  گویند. این مواد را نمی توان بطور مصنوعی مغناطیسی کرد و ضمناً این مواد جذب میدان مغناطیسی نمی گردند. مثالهایی از این مواد می توانند چوب، شیشه و پلاستیک باشند. مواد فرومغناطیس  که آهن، کبالت و نیکل هستند، به شدت جذب میدان مغناطیسی می گردند و ضمناً می توانند تحت تاثیر یک میدان مغناطیسی، به مواد مغناطیسی دائمی تبدیل گردند. یک آلیاژ از آلومینیوم، کبالت و نیکل که آلنیکو  نامیده می گردد، یک ماده مغناطیسی مفیدتری نسبت به آهن و کبالت و نیکل دراین گروه از مواد مغناطیسی است و بیشتر استفاده می گردد. مواد پارامغناطیس  تاحدی بین مواد فرومغناطیس و مواد دیا مغناطیس قرار میگیرند.
این مواد به طور اندکی جذب میدان مغناطیسی می گردند و در اثر قطع میدان مغناطیسی خارجی ، خاصیت مغناطیسی خود را از دست می دهند. مواد حاجبی که در MRI استفاده میگردد پارامغناطیس هستند.

تاثیر پذیری مغناطیسی
درجه مواد مختلف طی مغناطیسی شدن را تاثیرپذیری مغناطیسی گویند.
مثلاً هنگامی که یک چوب دریک میدان مغناطیس قوی قرار می گیرد، این چوب میدان مغناطیسی را شدت
نمی بخشد ولی هنگامی که آهن در یک میدان مغناطیسی قرار می گیرد، این آهن به شدت میدان مغناطیسی را تقویت می کند پس چوب دارای تاثیرپذیری مغناطیسی کم است و آهن دارای تاثیرپذیری مغناطیسی زیاد است.

انواع مغناطیس های مورد استفاده در سیستم MRI
در سیستمهای MRI برای اعمال میدان مغناطیس خارجی، ممکن است  انواع مغناطیس های زیر، مورد استفاده قرار گیرد:
1- مغناطیس دائمی
2- مغناطیس مقاومتی
3- مغناطیس ابر رسانا
در سیستم MRI، میدان مغناطیسی خارجی باید دارای خواص زیر باشد:
الف- یکنواخت بودن شدت میدان  در منطقه مورد نظر
ب- ثابت بودن شدت میدان  در مدت زمان آزمایش
ج- بالا بودن نسبت سیگنال به نویز
مغناطیس های دائمی 
این مغناطیس ها از آهنربای طبیعی ساخته شده اند،قدرت مغناطیسی آنها معمولاً از 05/0 تا 5/0 تسلا  می باشد. این مغناطیس ها دارای یکنواختی میدان  پایین و شدت میدان ثابت در طول زمان آزمایش می باشند.

مغناطیس های مقاومتی 
این مغناطیس ها براساس استفاده از خاصیت القاء مغناطیسی حاصل از عبور یک جریان الکتریکی از یک سیم پیچ، ساخته می شوند. یکنواختی شدت میدان در این مغناطیس ها خوب و پایداری آن متوسط است.
از این مغناطیسها برای ایجاد شدتهای بین 04/0 تا 5/0 تسلا استفاده می شود.

مغناطیسهای ابر رسانا
سیم پیچ این مغناطیس ها از مواد ابررسانا   ساخته شده است. لذا بدلیل مقاومت الکتریکی خیلی کم، گرمای ناچیزی در آنها تولید می شود.
با این مغناطیس ها می توان میدانها قوی ( تا 2 تسلا یا بیشتر ) تولید نمود.
یکنواختی و پایداری شدت میدان مغناطیسی تولید شده خیلی خوب است.
برای ایجاد خاصیت ابررسانایی، این مغناطیس ها را در درجه حرارت هلیوم مایع ( 2/4 درجه کلوین ) همراه با نیتروژن مایع ( 77 درجه کلوین ) قرار می دهند.
در اثر افزایش درجه حرارت، خاصیت ابر رسانایی سیستم کاهش می یابد. این پدیده را Quench  گویند

دیپلها
هرماده مغناطیسی از دو قطبی ها تشکیل شده است که این دو قطبی ها با شکستن یک آهنربا از بین نمی روند، پس همواره ما دریک ماده مغناطیسی دو قطب شمال و جنوب را خواهیم داشت.
* جذب و دفع
همانند بارهای الکتریکی، قطبهای مغناطیسی هم نام یکدیگر را دفع می کنند و قطب های مغناطیسی ناهمنام، همدیگر را دفع می کنند. همچنین بطور ساده، خطوط فرضی میدان مغناطیسی قطب شمال (N) را ترک می کنند و به قطب جنوب (S) وارد می شوند.
* القاء مغناطیسی
همانند بار الکترواستاتیک که میتواند از یک جسم به جسم دیگر القاء گردد، مواد مغناطیسی هم می توانند بوسیله القاء، مغناطیسی گردند. خطوط فرضی میدان مغناطیسی که توصیف گردید، خطوط مغناطیسی القاء نامیده می شوند و تراکم این خطوط وابسته به شدت میدان مغناطیسی است.
اجسام فرومغناطیس می توانند به ماده مغناطیسی از طریق القاء تبدیل گردند.
هنگامی که یک ماده فرومغناطیس مثلاً یک قطعه آهن نرم  به درون یک میدان مغناطیسی برده میشود،خطوط القاء تغییر پیدا می کنند و بوسیله آهن جذب می گردند و آهن بطور موقت به یک ماده مغناطیسی تبدیل می گردد ولی اگر یک ماده دیامغناطیسی مثل مس  را جایگزین آهن کنیم، چنین اتفاقی نمی افتد.
* نیروی مغناطیسی
نیروهای الکترومغناطیسی بوسیله تئوری میدان تابش الکترومغناطیسی ماکسول به هم مرتبط می گردند. این تئوری بیان می کند که نیرویی که بوسیله میدان مغناطیسی ایجاد می گردد، همانند نیرویی است که بوسیله میدان الکتریکی ایجاد میگردد.
تئوری میدان ماکسول:
نیروی مغناطیسی متناسب است با ضرب شدت قطبهای مغناطیسی تقسیم بر مربع فاصله بین آنها. واحد SI شدت نیروی مغناطیسی تسلا  است. واحد قدیمی ترآن گوس است که یک تسلا برابر است با 10.000 گوس. (1 T=10,000 G)