التجارب الأولى لاستكشاف “القوة الكهرومغناطيسية”

2011 مكتبة الفيزياء القوى في الطبيعة

ليز سونبورن

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

القوة الكهرومغناطيسية الفيزياء

نصادف في كل لحطة من حياتنا اليومية بعض الظواهر الناتجة عن القوة الكهرومغناطيسية.

وهي القوة التي تكسب كل الأجسام الصلبة صفة الصلادة (الصلابة)، وتفسر لنا الضوء، وتتيح لنا رؤية العالم حولنا، بل إن النبضات الكهربائية التي تنقل الرسائل من الخلايا العصبية إلى الدماغ تخضع للقوة الكهرومغناطيسية.

 

التجارب الأولى

افتتن الإنسان منذ سالف الزمان بآثار كل من الكهرباء والمغناطيسية.

فقد لاحظ اليونان والرومان القدامى كيف يولّد دلك أجسام محددة ببعضها قوة تجاذب نطلق عليها اليوم اسم "الكهرباء الساكنة".

وعلى سبيل المثال لاحظ الفيلسوف اليوناني تاليس في القرن السادس قبل الميلاد أنه بعد دلك قطعة قماش من الصوف بقطعة كهرمان فإن الكهرمان يستطيع جذب الأجسام الخفيفة نحوه، مثل الغبار والريش.

 

واستنتج تاليس استنتاجاً خاطئاً حين ظن أن هذه القوة موجودة أصلاً في الكهرمان، لكنه ساهم في وضع اسم "الكهرباء" لأن كلمة كهرمان باللغة اليونانية هي :"إلكترون".

وأشار القدماء إلى أن حجر المغناطيس الطبيعي، المعرف الآن باسم "المغنيتيت"، يستطيع جذب برادة الحديد القريبة منه، كما أن كلمة "مغناطيس" مشتقة من اسم منطقة "ماغنيزيا" في آسيا الصغرى، حيث انتشر فيها حجر المغناطيس بوفرة.

 

وسرعان ما اكتشف الإنسان أيضاً خاصية مفيدة جداً لحجر المغناطيس؛ إذا ما تم تعليق هذا الحجر بحبل أو وضعه فوق قطعه خشب طافية على بركة ماء فإنه يوجّه نفسه إلى أن يصبح أحد طرفيه نحو جهة الشمال.

ومن المحتمل أن بوصلات بسيطة جداً تعتمد على المبدأ ظهرت أول الأمر في الصين ليستعين بها المسافرون قديماً لمعرفة طريقهم.

 

استكشاف المغناطيسية

لم يبدأ البحّارة استخدام البوصلات المعقدة في رحلاتهم البحرية إلا في القرن الثاني عشر ميلادي، ولكن حتى حلول العام 1500 لم يفهم أحد السبب الذي يجعل إبرة البوصلة الممغنطة تتجه نحو الشمال.

وفي ذلك العام ساهم ويليام جلبيرت، طبيب الملكة إليزابيث، في تعزيز المعرفة السائدة آنذاك حول المغناطيسية ووضع فرضيات جديدة حول خواص المغناطيس.

كان من المعروف في زمن جلبيرت أن قوى المغناطيس الجاذبة تتركز في طرفيه اللذين يُطلق عليهما اسم "القطبان".

 

يتجه أحد هذين القطبين بصورة طبيعية نحو الشمال بينما يتجه القطب الآخر نحو الجنوب.

ينجذب قطبا المغناطيس المختلفين (الشمالي والجنوبي) نحو بعضهما، في حين يتنافر قطباه (الشمالي والشمالي ، أو الجنوبي والجنوبي) عن بعضهما، وكلما كانت المسافة قريبة بين القطبين في المغناطيس الواحد أصبحت قوة جذب القطبين المغناطيسيين أشد.

وعلى سبيل المثال تكون قوة جذب قطبي المغناطيس، الذي يشبه حدوة الحصان، أشد من قوة جذب قطبي القضيب المغناطيسي، وعلاوة على ذلك عندما نقوم بقطع مغناطيس إلى قسمين يصبح كل منهما مغناطيساً كاملاً له قطب شمالي وآخر جنوبي .

 

كانت المغناطيسات الوحيدة المعروفة سابقاً تصنع حجر المغناطيس، لكن جلبيرت اكتشف أنه عند دلك حجر مغناطيس طبيعي بقضيب حديدي يتحول الحديد إلى مغناطيس اصطناعي.

وتمثل الجزء المهم الآخر في بحث جليبرت في وضع نظرية جديدة حول سبب توجه الأقطاب الشمالية نحو الشمال وتوجه الأقطار الجنوبية نحو الجنوب.

 

افترض جلبيرت في نظريته أن الأرض نفسها عبارة عن مغناطيس عملاق ولها قطباها الشمالي والجنوبي، غير أنه تم الاكتشاف لاحقاً أن هذين القطبين المغناطيسيين لا يتطابقان بالضبط مع قطبي الأرض الجغرافيين.

لذلك اضطر الملاحون الذين استخدموا البوصلات المغناطيسية إلى إجراء الحسابات من أجل تعديل هذه المسافة الفاصلة بين قطبي الأرض المغناطيسيين وقطبيها الجغرافيين كي تحافظ سفنهم على مسارها الصحيح.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]