العلاقة بين المجال المغناطيسي والمجال الكهربائي

س: كيف يمكن تعيين اتجاه

$\vec{F}_B$

؟

الجواب:

يمكن تعيين اتجاه القوة المغناطيسية

$\vec{F}_B$

المؤثرة على شحنة متحركة داخل مجال مغناطيسي باستخدام قاعدة اليد اليمنى، وتُطبَّق كما يلي:

إذا كانت الشحنة موجبة:

1. اجعل الإبهام يشير في اتجاه سرعة الشحنة
   $\vec{v}$ 

   .

2. واجعل السبابة تشير في اتجاه المجال المغناطيسي
   $\vec{B}$ 

   .

3. سيكون اتجاه الوسطى (عموديًا على الإبهام والسبابة) هو اتجاه القوة المغناطيسية
   $\vec{F}_B$ 

   .

إذا كانت الشحنة سالبة:

• نتبع نفس الخطوات، لكن نأخذ الاتجاه المعاكس لما تحدده قاعدة اليد اليمنى، لأن القوة على الشحنة السالبة تكون في الاتجاه المعاكس لتلك التي تؤثر في الشحنة الموجبة.

ملاحظات مهمة:

• القوة
  $\vec{F}_B$ 

  تكون دائمًا عمودية على كل من متجه السرعة $\vec{v}$ 

  ومتجه المجال المغناطيسي $\vec{B}$ 

  .

• إذا كانت الشحنة تتحرك موازيًا أو معاكسًا للمجال، فإن القوة المغناطيسية تكون صفرًا لأن الزاوية بين
  $\vec{v}$ 

  و $\vec{B}$ 

  تساوي صفر أو 180 درجة، والضرب الاتجاهي في هذه الحالة يكون صفرًا.

✅ قاعدة اليد اليمنى (Right Hand Rule)

تُستخدم لتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على شحنة موجبة متحركة في مجال مغناطيسي.

✋ خطوات تطبيق قاعدة اليد اليمنى:

1. اجعل يدك اليمنى مفرودة بحيث تكون الأصابع والإبهام متعامدة على بعض.
2. اتبع التوجيهات التالية:
   • الإبهام يشير إلى اتجاه حركة الشحنة (السرعة
     $\vec{v}$ 

     ).

   • السبابة تشير إلى اتجاه المجال المغناطيسي
     $\vec{B}$ 

     .

   • الوسطى (تخرج من راحة اليد) تشير إلى اتجاه القوة المغناطيسية
     $\vec{F}_B$ 

     .

✳️ هذا ينطبق فقط على الشحنات الموجبة، أما الشحنات السالبة مثل الإلكترون، فإن اتجاه القوة يكون عكس اتجاه ما تعطيه القاعدة.

🧠 ملاحظة:

القوة

$\vec{F}_B$

تكون دائمًا عمودية على كل من:

• اتجاه السرعة
  $\vec{v}$ 
• اتجاه المجال المغناطيسي
  $\vec{B}$ 

🎯 مثال تطبيقي سريع:

• شحنة موجبة تتحرك نحو الشرق.
• المجال المغناطيسي يتجه نحو الأعلى (عموديًا للأعلى من سطح الأرض).
• إذًا:
  • اجعل الإبهام يشير للشرق.
  • السبابة للأعلى.
  • ستكون الوسطى (القوة) خارجة من الصدر نحوك → القوة باتجاهك.

✅ العلاقة بين المجال المغناطيسي والمجال الكهربائي

رغم أن المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي يبدوان ظاهريًا كظاهرتين مختلفتين، إلا أن بينهما علاقة وثيقة جدًا، حيث يشكّلان معًا ما يُعرف بـ:

المجال الكهرومغناطيسي (Electromagnetic Field)

وهذه العلاقة تُعد أساسًا لعدد كبير من الظواهر الفيزيائية، أهمها الأمواج الكهرومغناطيسية مثل الضوء، الموجات اللاسلكية، الأشعة السينية… إلخ.

🔁 علاقة التوليد المتبادل

1. المجال الكهربائي يولد مجالًا مغناطيسيًا:

عندما يمر تيار كهربائي (أي حركة شحنات كهربائية) في موصل، يتولد حوله مجال مغناطيسي.

✅ هذا هو أساس قانون أمبير:

$$\oint \vec{B} \cdot d\vec{l} = \mu_0 I$$

أي أن المجال المغناطيسي يتولد من التيار الكهربائي.

2. المجال المغناطيسي المتغير يولد مجالًا كهربائيًا:

عندما يتغير المجال المغناطيسي بمرور الزمن، ينشأ مجال كهربائي مستحث.

✅ هذا هو أساس قانون فاراداي:

$$\mathcal{E} = -\frac{d\Phi_B}{dt}$$

أي أن تغير المجال المغناطيسي يولد قوة دافعة كهربائية (جهد كهربائي)، تؤدي إلى توليد تيار.

🔄 التكامل بينهما في الأمواج الكهرومغناطيسية

• عندما يتذبذب مجال كهربائي، يولد مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا.
• وهذا المجال المغناطيسي المتغير بدوره يولد مجالًا كهربائيًا متغيرًا.
• وهكذا تنتشر موجة كهرومغناطيسية بسرعة الضوء.

📡 الضوء نفسه هو موجة كهرومغناطيسية!

📊 الفرق بين المجالين باختصار

⚡️ في قوة لورنتز: المجالان يعملان معًا

عندما تتحرك شحنة في منطقة تحتوي على مجال كهربائي ومجال مغناطيسي معًا، فإنها تتأثر بقوة ناتجة عن كليهما، وتُحسب بالعلاقة:

$$\vec{F} = q(\vec{E} + \vec{v} \times \vec{B})$$

وهذا يُظهر التكامل بين المجالين وتأثيرهما الموحد.