بحث عن المغناطيس الكهربائي للصف الخامس الإبتدائي

بحث عن المغناطيس الكهربائي للصف الخامس الإبتدائي، يعتبر المغناطيس من اهم الاكتشافات التي اكتشفها الانسان منذ القدم، حيث اثار المغناطيس دهشة الانسان حين تعرف على خصائصه، وقدرته على جذب الحديد، ومن هنا بدأت رحلة الانسان في استخدامه للمغناطيس، وبدأت الصناعات التي يبتكرها الانسان معتمداً فيها على المغناطيس، وتعد البوصلة من اهم الصناعات التي تم الاعتماد في صناعتها على المغناطيس، وقام العرب بصناعة البوصلة في العهد العباسي، كما كانت أول مرة يكتشفون فيها المغناطيس اثناء رحلتهم التي كانوا متوجهين فيها لبلاد الاندلس، وبعد العرب قام الغرب باستخدام البوصلة في الاكتشافات الجغرافية، وفي مقالنا سنقوم بكتابة بحث عن المغناطيس الكهربائي للصف الخامس الابتدائي.

ما هو المغناطيس

المغناطيس هو عبارة عن حديد ممغنط، حيث اكتسب هذا الحديد خواص مغناطيسية جعلته قادراً على جذبه لمواد أخرى، ويعتبر حجر المغناطيس من المعادن التي تنتشر في الطبيعة بشكل كبير، كما انه ليس وليد عصرنا الحالي، بل تم اكتشافه منذ قديم الزمان، وكانت القوة التي يمتلكها حجر المغناطيس مميزة جداً، حيث تستطيع جذب الكثير من المواد باتجاهها، كما ان هناك مواد يحدث بينها وبين حجر المغناطيس تنافر بمجرد اقترابها منه، ومن اكثر المواد التي تنجذب للمغناطيس بشكل كبير هي الحديد، كما ان العلماء لم يستطيعوا تحديد كيفية تكون المغناطيس، الا انهم رجحوا ان المغناطيس يتكون بشكل أساسي من اكاسيد الحديد والماغميت، كما ان حجر المغناطيس يمتلك مقاومة كبيرة جداً تجعله يمتلك قواه المغناطيسية باستمرار، وقد قال العلماء ان المغناطيس حصل على قوته من خلال المجال المغناطيسي الذي يأتي مصاحباً للصواعق، وفي هذا القول دعم كبير جداً لاتجاه آخر للعلماء، قالوا فيه ان المغناطيس تكون فوق سطح الأرض، ولم يكن موجوداً في باطنها وتم استخراجه، أي ان المغناطيس لم يتم استخراجه من باطن الأرض، بل كان متواجداً ومنتشراً على سطح الأرض، وهذا يؤكد الترجيح الذي يؤكد ان القوة المغناطيسية تكونت في الحجارة نتيجة للمجال المغناطيسي المصاحب للصواعق التي تضرب الأرض في فصل الشتاء، واذا دققنا النظر نجد ان الطبيعة فيها مركبين فقط يمتلكان قوة مغناطيسية طبيعية، وهذين المركبين هما أكسيد الحديد الذي يمتلك اللون الأسود، صيغته الكيميائية هي Fe₃O₄، والمركب الثاني الذي يمتلك قوة مغناطيسية طبيعية هو مركب البيروتيت، ويجب التنويه لأن المغناطيس يمتلك قطبين، أحدهما موجب والآخر سالب.

تاريخ اكتشاف المغناطيس

تم اكتشاف المغناطيس منذ القدم، حيث ان المغناطيس تم اكتشافه من قبل اليونانيون والصينيون القدامى، كما قيل ان الأمريكيين القدامى قاموا باكتشاف المغناطيس قبل 1000 عام قبل الميلاد، كما انهم استخدموا المغناطيس في تحديد الاتجاهات، أما أول من عرف بالقوة التي يمتلكها المغناطيس، وقدرته على جذب معادن معينة باتجاهه هو العالم طاليس مليتوس، حيث قام في القرن السادس قبل الميلاد باكتشافه في اليونان، واطلق عليه اسم الحجر العجيب، وقام الصينيون القدامى باستخدام المغناطيس في الملاحة البحرية، وكان للعرب موقفاً كبيراً في اكتشاف المغناطيس، حيث اكتشفوه اثناء رحلتهم لبلاد الاندلس، وصنعوا من البوصلة التي استخدموها لتحديد الاتجاهات المختلفة اثناء تنقلهم، ويوجد انتشار كبير جداً للمغناطيس في بحار الصين، لذلك قام الصينيون القدامى بدهن قاع السفن بالزيت حتى لا ينجذب للمغناطيس الموجود في البحار، والمغناطيس تم تسميته بهذا الاسم نتيجة لسببين رئيسيين، واولهما ان اكتشاف المغناطيس لأول مرة كان في منطقة موجودة في قارة اسيا، يطلق عليها اسم مغنيسا، والسبب الثاني قبل ان مكتشف المغناطيس لأول مرة هو راعي اغنام يسمى ماغنيس.

أنواع المغناطيس الكهربائي

المغناطيس له أربعة انواع، ومن اهم انواع المغناطيس المغناطيس الكهربائي، حيث يتم تكوين المغناطيس الكهربائي من خلال لف سلم معزول، ويتم توصيل هذا السلك بقضيب من الحديد، ثم يتم القيام بتمرير تيار كهربائي للسلك المعزول الذي تم لفه، ومن خلال مرور التيار الكهربائي في السلك يقوم الحديد باكتساب مغنطة نتيجة لمرور التيار، ويتكون المغناطيس الكهربائي، واذا تم فتح الدارة الكهربائية يفقد الحديد قدرته على المغنطة، وأنواع المغناطيس أربعة كالتالي:

• المغناطيس الدائم:
  • لا يحتاج هذا المغناطيس اي مصدر خارجي حتى يمتلك قوة مغناطيسية.
  • للمغناطيس الدائم انواع كثيرة، وكل نوع منها له مميزات وقوة جذب خاصة به.
  • لا يفقد قدرته المغناطيسية بسهولة.
  • له عدة أنواع، وهي كالتالي:
    • السيراميك أو الفريت Ceramic or ferrite.
    • النيكو Alnico.
    • سماريوم كوبالت (Samarium Cobalt (SmCo.
    • نيوديميوم حديد بورون (Neodymium Iron Boron (NIB.
• المغناطيس المؤقت:
  • وهو المغناطيس الذي يتكون من خلال تعريض مادة غير مغناطيسية لمجال مغناطيسي.
  • المغناطيس المؤقت يفقد قدرته المغناطيسية عند زوال المجال المغناطيسي عنه.
• المغناطيس الكهربائي:
  • هو عبارة عن حديد يتم تحويله لمغناطيس كهربائي، من خلال لف الحديد بسلك وتمرير تيار كهربائي خلاله.
  • من انواع المغناطيس الكهربائي ما يلي:
    • المغناطيس الكهربائي المقاوم:
      • وهو مغناطيس كهربائي يتم انتاج المجال المغناطيسي حوله باستخدام اسلاك نحاسية، ويتم لف هذه الاسلاك حول قطعة من الحديد، لزيادة قوة المجال المغناطيسي المتولد.
    • المغناطيس الكهربائي فائقة التوصيل:
      • يتميز المغناطيس الكهربائي فائق الموصلية بقوته نتيجة قلة المقاومة الكهربائية الموجودة فيه، ويتم هذا الامر من خلال النيتروجين السائل الذي يقلل المقاومة بشكل كبير في المغناطيس الكهربائي.
    • المغناطيس الكهربائي الهجين:
      • المغناطيس الكهربائي الهجين يعتبر وصل بين المغناطيس الكهربائي المقاوم، والمغناطيس الكهربائي فائق الموصلية.
• المغناطيس فائق الموصلية:
  • يعتبر هذا المغناطيس من اقوى انواع المغناطيسات.
  • يتم صنع المغناطيس فائق الموصلية من ملفات سلكية مصنوعة من السبائك المعدنية.
  • يتم استخدام المغناطيس فائق الموصلية في:
    •  آلات التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI).
    • معدات الرنين المغناطيسي النووي.
    • مقاييس الطيف الكتلي.
    • عملية الفصل المغناطيسي.
    • مسرعات الجسيمات.

خصائص المغناطيس الكهربائي

المغناطيس له العديد من الخصائص المميزة، والتي تجعله من اهم المعادن التي تم اكتشافها، وله الكثير من الاستخدامات، نظراً لخصائصه، وخصائص المغناطيس بكافة انواعه ومن ضمنه المغناطيس الكهربائي كالتالي:

• المجال المغناطيسي: 
  • هو القوة المغناطيسية التي تتكون حول المغناطيس.
  • يمكن مشاهدته من خلال وضع برادة حديد على ورقة وتقريب المغناطيس منها.
  • برادة الحديد ستترتب في خطوط بحيث يكون اتجاه هذه الخطوط من الشمال للجنوب.
• قوة جذب المغناطيس:
  • قطبا المغناطيس لهما قوة جذب قوية جداً.
• تساوي قوتي قطبي المغناطيس:
  • قوة جذب القطب الشمالي للمغناطيس مساوية لقوة جذب القطب الجنوبي له.
• المغناطيسية:
  • وهي القوة التي يمتلكها المغناطيس.
  • المغناطيسية كمية متجهة.
  • اتجاه المغناطيسية يعتمد على العزم المغناطيسي.
• اقطاب المغناطيس:
  • المغناطيسي بكافة انواعه، والمغناطيس الكهربائي يتكون من قطبين، شمالي وجنوبي.
  • القطب الاحمر يعبر عن القطب الشمالي، بينما الأزرق يعبر عن القطب الجنوبي.
  • يحدث قوة تجاذب بين اقطاب المغناطيس المختلفة، وقوة تنافر بين اقطاب المغناطيس المتشابهة.
• الحركة الافقية:
  • عند وضع المغناطيس بشكل حر، يتحرك المغناطيس حركة افقية نحو الشمال.
  • لو تم تعليق المغناطيس، يتحرك في كلا الاتجاهين الشمالي والجنوبي، ويبقى يتحرك حتى يكون محوره موازي لمحور زوال المجال المغناطيسي الخاص بالأرض.

استعمالات المغناطيس الكهربائي

المغناطيس الكهربائي له الكثير من الاستخدامات، حيث يستخدم لرفع الاثقال الحديدية، او الفولاذية، وخاصة في المناطق المخصصة لإلقاء النفايات، كما يستخدم المغناطيس الكهربائي في تصنيع المحركات الكهربائية، وصناعة مكبرات الصوت الكهربائية، وله دور كبير في صناعة الاجراس الكهربائية، وهياكل القطارات، وفي صناعة جهاز الرنين المغناطيسي المستخدم كثيراً في الطب، ويستخدم في صاعة الميكرفونات، وقراءة اشرطة الفيديو، وهنا سنعرض باقي استعمالات المغناطيس الكهربائي:

• أجهزة الاتصالات.
• الهواتف المحمولة.
• الة التصوير بالرنين المغناطيسي.
• الدينامو.
• المحرك الكهربائي.
• الأجراس الكهربائية.
• الملفات اللولبية الكهربائية.
• دارات قراءة أشرطة الفيديو.

طريقة عمل المغناطيس الكهربائي

يتم لف سلك معزول حول قطعة من الحديد، ثم يتم توصيل طرف السلك المعزول ببطارية او مصدر كهربائي، وعندما يمر التيار الكهربائي في السلك المحاط بقطعة الحديد، يتم تولد مجال مغناطيسي، وهذا الأمر يجعل قطعة الحديد ممغنطة، والسبب وراء لف السلك حول قطعة الحديد عدة لفات هو تركيز المجال المغناطيسي على هذه القطعة، وهناك تناسب طردي بين شدة المجال المغناطيسي الذي يتولد نتيجة مرور التيار الكهربائي في السلك مع شدة التيار وعدد لفات الملف، اي كلما زادت شدة التيار زاد المجال المغناطيسي، وكلما زادت لفات الملف زاد تركيز المجال المغناطيسي، وهذا يجعل المغناطيس الكهربائي قوي جداً.

كيف يمكن زيادة قوة المغناطيس الكهربائي

قوة المغناطيس الكهربائي تعتمد بشكل أساسي على قوة المجال المغناطيسي المتولد فيه، ومثلما قلنا سابقاً فإن المجال المغناطيسي يتناسب تناسباً طردياً مع شدة التيار الكهربائي المتدفق للسلك، وعدد لفات السلك، فيمكن زيادة قوة المغناطيس الكهربائي من خلال زيادة شدة التيار المار خلاله، كما يمكن زيادة قوة المغناطيس الكهربائي من خلال زيادة عدد لفات السلك، ويجب التنويه ان التيار الكهربائي حين يتوقف عن المغناطيس الكهربائي، فإن المغناطيس يفقد قدرته المغناطيسية، ويمكن زيادة قوة المغناطيس الكهربائي من خلال لف السلك على قلب معدني، مما يزيد المجال الكهربي ويزيد المجال المغناطيسي، وهذا الامر يقوي المغناطيس الكهربائي.

مميزات المغناطيس الكهربائي

يتميز المغناطيس الكهربائي بالكثير من المميزات، حيث يستخدم بشكل كبير لنقل البضائع، وحمل الاثقال الضخمة، ويستخدم في كثير من الصناعات، ومن ضمنها صناعة أجهزة الرنين المغناطيسي التي تستخدم بشكل كبير في المجال الطبي، وصناعة جهاز الدينامو، والمحرك الكهربائي، والأجراس الكهربائية، كما يستخدم بشكل أساسي في صنع الملفات اللولبية الكهربائية، ودارات قراءة أشرطة الفيديو.

عيوب المغناطيس الكهربائي

على الرغم من مميزات المغناطيس الكهربائي الكثيرة، الا ان له عيوب، وهذه العيوب تتمثل بكون المغناطيس الكهربائي يسخن بسرعة كبيرة جداً، نتيجة للتيار الكهربائي المار خلاله، كما يستهلك المغناطيس الكهربائي كمية كبيرة جداً من الطاقة، ولا يكون للمغناطيس الكهربائي اي فائدة اذا انقطع التيار الكهربائي عنه، نظراً لكون المجال المغناطيسي يتكون نتيجة لمرور التيار الكهربائي في الملف.

بحث عن المغناطيس الكهربائي للصف الخامس الإبتدائي، من اكثر الأبحاث التي يعطيها طلاب الصف الخامس الابتدائي اهمية كبيرة، نظراً لتناول كتاب العلوم الخاص بهم موضوع المغناطيس الكهربائي، ويسعى المعلمين من خلال اعداد الطلاب لبحث عن المغناطيس الكهربائي للصف الخامس الإبتدائي، زيادة معلوماتهم العامة عن المغناطيس الكهربائي، وتوسيع افاقهم، والمامهم بالكثير من الأمور المهمة التي تتعلق بالمغناطيس الكهربائي.