الموجات الكهرومغناطسية ومدخل حول المعادلات ماكسويل
 

بسم الله الرحمن الرحيم

في هذا الموضوع الجميل والذي اتمنى ان يعجبكم سوف اتطرق الى الجمع بين القوتين
القوة الكهربية و القوة الميغناطسية فكلما تغير المجال الكهربي تولد المجال الميغناطيسي والعكس بالعكس الشيء الذي سيولد الموجات الكهرمغناطسية.

1_ المجال الكهربي
إن أول من عرض مفهوم المجال الكهربائي هو العالم البريطاني مايكل فارادي ، حيث أوضح أن هناك منطقة معينة حول الشحنة الكهربائية يظهر فيها تأثير القوة الناتجة عن هذه الشحنة. وعرَّف المجال الكهربائي على انه "القوة التي يؤثر بها ذلك المجال في وحدة الشحنات الموجبة الموضوعة عند تلك النقطة" وحدة المجال الكهربائي نيوتن / كولوم .

والمجال كمية متجهة ويمكن تحديده عند نقطة من خلال المسار الذي تتبعه وحدة الشحنات الموجبة الموضوعة عند تلك النقطة كما هو موضح في الشكل .

من خلال الوحدة فالمعادلة المجال الكهربي او المتجهة المجال هي القوة المجال قسمة الشحنة الخالقة لهذا الحقل الكهربي.

2_ المجال الميغناطيسي
بسهولة يقصد بالمجال الميغناطيسي هو المنطقة المحيطة بالمغناطيس وتظهر فيها آثار قوة مغناطيسية.

خصائص خطوط المجال المغناطيسي :
1- خطوط وهمية تبدو خارجة من القطب الشمالي وداخلة في القطب الجنوبي خارج المغناطيس ومن الجنوبي إلى الشمالي داخلة.

2- تتكاثف وتتزاحم خطوط المجال المغناطيسي عند الأقطاب وتقل في بقية المناطق وذلك لان القوة المغناطيسية تكون اكبر ما يمكن عندهما وتقل في بقية المناطق حيث تناسب(ق مغناطيسية) طردياً مع عدد خطوط المجال التي تقطع مساحة السطح عمودياً.

3- خطوط مغلقة ( مقفلة ) وذلك لأنه لا يمكن أن يوجد قطب منفرد عملياً حيث يتواجد القطبان معاً وبالتالي فان خروج خط المجال المغناطيسي من القطب الشمالي سوف ينتهي داخلاً إلى القطب الجنوبي خارج المغناطيس وفي داخله من القطب الجنوبي إلى القطب الشمالي. على عكس المجال الكهربائي الذي يمكن أن توجد فيه الشحنة الكهربائية منفردة وبالتالي يكون خطاً مفتوحاً ينتهي نظرياً في المالانهاية.

3_ تداخل بين المجالين المجال الكهروميغناطيسي
يتوّلد المجال الكهرومغناطيسي الجزيئات المشحونة عندما تتحرك الجزيئات المشحونة – الإلكترونات مثلاً - ، جميع الجزيئات الكهربائية المشحونة محاطة بمجالات كهربائية ، والجزيئات المشحونة المتحركة تولّد مجالاً مغناطيسياً ، وعندما تتغيّر سرعة جزيء مشحون يتولد مجالاً كهرومغناطيسياً EM Field .



اكتُشفت المجالات الكهرومغناطيسية لأول مرة في القرن التاسع عشر ، وذلك عندما لاحظ علماء الفيزياء أن الوميض (دفق من الشحنات الكهربائية على شكل منحنى) ممكن أن يتوّلد عن بُعد من غير الحاجة للأسلاك الموصلة التي تربطه بمصدر كهربائي ، وهذا جعل العلماء يعتقدون أنه من الممكن الاتصال عن بُعد بدون الحاجة للأسلاك ، وأول جهاز إرسال استخدم هذه الومضات الكهربائية ، أثار الدهشة في أوائل القرن العشرين كما هي الإنترنت لنا الآن ، وكانت هذه بداية لما يُسمى الآن بالاتصالات اللاسلكية .

4_ الموجات الكهروميغناطسية
الموجات الكهرومغنطيسية أنماط مرتبطة من القوى الكهربائية والمغنطيسية. تتولد هذه الموجات نتيجة لتذبذب الشحنات الكهربائية وحركتها للأمام وللخلف. وهي تنتقل خلال الفضاء بسرعة الضوء وهي299,792كم في الثانية. وأبسط الموجات الكهرومغنطيسية هي الموجات المستوية التي تنتقل عبر الفضاء في خطوط مستقيمة. وتتغير شدة الموجة في الفضاء وعبر الزمن بقمم وقيعان متناوبة. وتُسمى المسافة من قمة إلى قمة بالطول الموجي.

خصائص الموجات الكهرومغناطيسية :
1- موجات مستعرضة لذلك تكون قابلة للاستقطاب.
2- سرعتها ( 3 × 810 م / ث ) في الفراغ أو الهواء.
3- تتكون من مجالين كهربائي ، ومغناطيسي متعامدين مع بعضهما وكل منهما متعامد على اتجاه انتشار الموجة.

مدخل بسيط حول المعادلات ماكسويل
لن اتطرق الى شرح المعادلات الرياضية الا في موضوع القادم ان شاء الله الان فقط ساتطرق الى مفاهيم حول هذه المعادلات.
قوانين مكسويل عبارة عن مجموعة من أربع معادلات تصف سلوك وتغيرات الحقلين الكهربائي و المغناطيسي ، و تآثراتهما مع المادة و تحولاتهما إلى أشكال أخرى من الطاقة . هذه القوانين من وضع الفيزيائي جيمس ماكسويل .وهذه المعادلات تصف العلاقات المتبادلة بين كل من المجالات الكهربائية والمجالات المغناطيسية و الشحنات الكهربائية والتيار الكهربائي.
نص قانون ماكسويل في الكهرطيسية: (('إذا انتقلت دارة أو جزء من دارة كهربائية مغلقة ضمن حقل مغناطيسي منتظم فإنها تبذل عملا يساوي شدة التيار الكهربائي المارة فيها في تغير التدفق المغناطيسي الذي يجتازها'))

وشكرا