ما هو غاوس - تعرف على أساسيات وأهمية غاوس في المغناطيسية

يقيس غاوس شدة المجال المغناطيسي المعروف أيضًا باسم كثافة التدفق، وعادةً ما يكون ذلك عند نقطة معينة. كان الغاوس جزءًا لا يتجزأ من نظام وحدات السنتيمتر-غرام-ثانية (cgs). لكن تم استبداله بالتسلا (T) في النظام الدولي الحديث للوحدات (SI).

تحويل الوحدة

يمكنك التعبير عن شدة المجال المغناطيسي بوحدات أخرى غير الجاوس بمعلومية العلاقات التالية:

1 جاوس (G) = 1 مكس/سم²

1 جاوس (G) = 10^-4 تسلا (T)

1 جاوس (G) = 10³ مللي غاوس (mG)

1 جاوس (G) = 10⁴ ميكروغاوس (µG)

1 جاوس (G) = 10⁶ نانو غاوس (nG)

1 جاوس (G) = 10^-2 أورستد (Oe)

العوامل المؤثرة على قيمة غاوس

هناك عوامل مختلفة يمكن أن تؤثر على قيمة جاوس ضمن المجال المغناطيسي أو موقع معين. ويسمح لك فهم هذه العوامل بتفسير شدة المجال المغناطيسي ومعالجتها بشكل مناسب لمختلف التطبيقات.

i. التدفق الحالي: بالنسبة إلى المغناطيسات الكهربية في دائرة يتدفَّق فيها تيار، تعتمد قيمة جاوس على شدة التيار الموصِّل. فكلما زادت شدة التيار الموصل، زادت قوة المجال المغناطيسي.

ب. المسافة من المصدر: تتناسب شدة المجال المغناطيسي تناسبًا عكسيًّا مع مربع المسافة. لذلك، إذا ضاعفت المسافة من مصدر المغناطيس، فستكون النتيجة انخفاض قيمة غاوس. عادةً ما تنخفض القيمة إلى حوالي 4^ذ من القوام الأصلي.

iii. المواد: ستختلف شدة المجال المغناطيسي اعتمادًا على نوع المواد المغناطيسية.

iv. التداخل: عندما يؤثر المجال الخارجي على المجال المغناطيسي، ستلاحظ انحرافًا في قيمة غاوس.

v. المصدر المغناطيسي: عندما يكون هناك مصدر مغناطيسي أقوى، توقع أن تكون قيم غاوس أعلى.

سادسًا. العوامل البيئية: قد تؤثر بعض المتغيرات البيئية مثل الضغط ودرجة الحرارة على الخواص المغناطيسية. ونتيجة لذلك، يجب أن تتوقع تغير قيمة غاوس.

سابعاً. التباطؤ: سيؤثر التباطؤ على المواد المغناطيسية الحديدية. وبالتالي، سترى تغيرًا في قراءات غاوس.

أهمية قياس غاوس

هناك العديد من الطرق التي يمكنك من خلالها استخدام هذه القيم في التطبيقات الحديثة:

i. تتبع المجال المغناطيسي سواء من الخلفية، أو المصدر الذي يمكن أن يسبب تداخل كهرومغناطيسي.

ii. تحديد شدة المجال المغناطيسي من المعدات الإلكترونية.

iii. تساعد عند دراسة المجال المغناطيسي للأرض.

iv. يمكنك تقييم قوة المواد المغناطيسية المختلفة.

v. تُستخدم قياسات غاوس بواسطة أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي للتحكم في شدة المجالات المغناطيسية الناتجة أثناء إجراءات التصوير.

سادسًا. عند تصميم الدروع المغناطيسية للاستخدام ضد المجالات المغناطيسية الخارجية، تساعد قياسات غاوس في تقييم فعاليتها.

قيم غاوس البارزة

تختلف قيم غاوس اختلافًا كبيرًا مع القيم البارزة التالية:

• تبلغ قيمة غاوس مغناطيس الثلاجة الأساسي 50G بينما تبلغ قيمة مغناطيس الحديد 100G.
• قد تتراوح شدة المجال المغناطيسي لجهاز التصوير بالرنين المغناطيسي المستخدم في التصوير الطبي بين 3000-70000 جاذبية.
• تتسم سبائك الحديد المستخدمة في المحولات بنفاذية عالية تتراوح بين 16000 إلى 22000 جرام.
• وتتراوح قوة المجال المغناطيسي للأرض على سطحها عادةً بين 0.25-0.60 جاذبية حسب الموقع والعوامل الجيولوجية.
• يعمل مصادم الهدرونات الكبير بمجالات مغناطيسية تصل إلى 83,300 غاوس.
• يمكن أن يتراوح مكثف مغناطيس النيوديميوم من 10,000 جرام إلى أكثر من 20,000 جاوس.

غاوس ضد تسلا

كل من جاوس و تيسلا هي وحدات لقياس شدة المجال المغناطيسي مع استبدال الأخيرة بالأولى كوحدة للنظام الدولي للوحدات. يمكن تمثيل غاوس بوحدة ماكسويل لكل سنتيمتر مربع، بينما يمكن تمثيل تسلا بوحدة نيوتن لكل أمبير متر.

عندما يتعلق الأمر بالنظام الدولي للوحدات، فإن وحدة تسلا هي الوحدة القياسية لقياس شدة المجال المغناطيسي بدلًا من وحدة غاوس. وبما أنها وحدة أكبر مقارنة بوحدة غاوس، فهي أكثر عملية في وصف وقياس المجالات المغناطيسية على نطاق تطبيق واسع.

كيف تقيس قوة جاوس

الأدوات المختلفة قادرة على قياس شدة غاوس. تعتمد طريقة القياس على شدة المجال المغناطيسي والتردد وكذلك التطبيق. يمكن أن تؤثر مصادر التداخل على الدقة في قياس شدة غاوس ولذلك يجب مراعاة حساسية أداة القياس.

تتضمن بعض الطرق الشائعة المستخدمة في قياس قوة جاوس ما يلي:

  i. مستشعرات تأثير القاعة: وهي أجهزة سيليكون يمكنها قياس شدة المجال المغناطيسي عن طريق إنتاج جهد يتناسب مع شدة المجال.

        ii. أجهزة قياس المغناطيسية: هذه الأدوات مصممة خصيصًا لقياس المجالات المغناطيسية مع توفر أنواع مختلفة تتميز بنطاق قياس وحساسية مختلفة.

         iii. مسبار القاعة: هو مستشعر متخصص حساس للغاية للمجالات المغناطيسية يوفر طريقة فعالة لقياس شدة المجال المغناطيسي.

       iv. أجهزة التداخل الكمي فائقة التوصيل: تُستخدم أجهزة SQUID ككاشفات حساسة للغاية لقياس المجالات المغناطيسية الضعيفة للغاية.

مقياس غاوس

بخلاف القوة فقط، يقيس مقياس غاوس أيضًا اتجاه المجال المغناطيسي. ويُستخدَم في تطبيقات مثل تقييم التداخل الكهرومغناطيسي، واختبار المغناطيس، ورسم خرائط المجالات المغناطيسية، وتحليل المواد المغناطيسية.

فيما يلي ملخص للميزات والوظائف الأساسية لمقياس غاوس:

• توفر مقاييس غاوس قياسات دقيقة لشدة المجال المغناطيسي بوحدة غاوس (G) أو تسلا (T).
• قادرة على توفير مجموعة من المجالات المغناطيسية من الضعيفة إلى القوية بناءً على القيم التي تم الحصول عليها.
• يتيح جهاز الاستشعار لمقياس غاوس اكتشاف وجود المجال المغناطيسي.
• تعرض شاشة على مقياس غاوس قراءة شدة المجال المغناطيسي التي تم الحصول عليها.
• يمكن لمقياس غاوس اكتشاف التغيرات الطفيفة في شدة المجال المغناطيسي أثناء القياس.

 خاتمة

على الرغم من تناقص استخدام الغاوس في العصر الحديث، إلا أنه لا يزال يقدم طريقة موثوقة لقياس شدة المجال المغناطيسي المنخفضة بشكل خاص. يمكن أن يساعدك فهم الغاوس أيضًا في تفسير الأدبيات القديمة بشكل صحيح عند إجراء الأبحاث.