سلك نحاسي يسري فيه تيار نازل يخترق الورق المقوّى من جانب إلى جانب عبر الحرف O تمامًا، وحوله تنتشر على الورق ثلاث حلقات من شدة المجال تجري عليها شُرَط متقطعة. سهمان يدوران حول السلك على الحلقات، والحلقة الوسطى تتنفس بوهج، ومنزلق المقياس على اليمين يصعد حتى 0,2 أورستد — وهذا ما يعطيه تيار شدته أمبير واحد على بعد سنتيمتر واحد.
صفحة الوحدة
شدة المجال · CGS بطاقة 1/1 · مراجعة 2026-09أورستد Oe · oersted
وحدة خارج النظام الدولي · الكمية: شدة المجال المغناطيسي؛ وحدة CGS، 1 Oe = 1000/4π A/m
الإبرة التي ارتجفت أثناء محاضرة
في ربيع عام 1820 كان هانز كريستيان أورستد يلقي في كوبنهاغن محاضرة مسائية عن الكهرباء الغلفانية، وحين أغلق دارة عمود فولتا لاحظ أن بوصلة موضوعة بجانب السلك قد انحرفت. لم يرَ الحاضرون شيئًا لافتًا، فالإبرة بالكاد ارتجفت، لكن أورستد كرر التجربة ذلك الصيف ببطارية أقوى وأرسل إلى أنحاء أوروبا مذكرة قصيرة باللاتينية: التيار المار في سلك يولّد حوله فعلًا مغناطيسيًا لا يتجه نحو السلك ولا بعيدًا عنه، بل يدور في دائرة.
وبعد مئة وعشرة أعوام أُطلق اسم أورستد على وحدة CGS لشدة المجال المغناطيسي، أي على الكمية نفسها التي يولّدها التيار أيًّا كان ما يحيط بالسلك: هواءً أو حديدًا أو فراغًا.
تبيّن الصفحة كيف تتحول الأورستدات نفسها في ملف إلى أعداد مختلفة تمامًا من الغاوس بحسب القلب، ولماذا تظهر أربعة باي عند التحويل إلى النظام الدولي، ولماذا ما زال الأورستد حيًّا في صحائف بيانات المغانط.
يُكتب الرمز Oe بحرف O كبير وحرف e صغير لأنه مشتق من اسم عائلة أورستد، أما اسم الوحدة فيُكتب بأحرف صغيرة: oersted، kilooersted. ولا ينتقل الحرف الدنماركي ø إلى الرمز، ولذلك تبدو الوحدة واحدة في كل اللغات.
الأورستد يقيس شدة المجال H — ما يولّده التيار —، والغاوس يقيس الحث B — ما ينتج في المادة. في الفراغ تتطابق الأعداد، لكن في قلب من الفولاذ يعطي أورستد واحد آلاف الغاوسات، ولا يجوز وضع أحدهما مكان الآخر.
01 · التعريف
أمبير لكل متر · جيلبرت · غاوسالأورستد وحدة شدة المجال المغناطيسي في نظام CGS الكهرومغناطيسي: تولّد هذه الشدة قوة دافعة مغناطيسية مقدارها جيلبرت واحد لكل سنتيمتر من المسار، وتساوي بعد التحويل إلى النظام الدولي ألفًا مقسومة على أربعة باي أمبير لكل متر، أي نحو 79,6 A/m.
تصف شدة المجال المجالَ كما تصنعه التيارات ولا تتوقف على المادة: ملف فيه عشر لفات لكل سنتيمتر ويسري فيه أمبير واحد يولّد داخله نحو اثني عشر أورستد ونصف، سواء أكان فيه هواء أم فولاذ. أما الحث الذي تحدثه هذه الشدة فيتوقف كثيرًا على المادة، لأن الحديد يتمغنط ويضيف إلى المجال مجاله الخاص، بحيث B = H + 4πM.
الباي الأربعة في تحويل الأورستد إلى النظام الدولي أثرٌ من طريقة بناء نظام CGS: فقانون كولوم للأقطاب المغناطيسية مكتوب فيه بلا معامل، وانتقلت الهندسة الكروية للمجال إلى معادلات التيارات، في حين نقلها النظام الدولي من معادلات ماكسويل إلى تعريفات الوحدات.
الأورستدات نفسها، والغاوسات مختلفة
على اليسار ملف فيه عشر لفات لكل سنتيمتر وُضع فيه القلب المختار: التيار في النحاس يحدد الشدة H، وعدد الخطوط البنفسجية في القلب وسرعتها يبيّنان الحث الناتج B. وعلى اليمين منحنيات التمغنط للمواد الخمس كلها بمقياس لوغاريتمي للشدة H — الساطع هو المختار، والنقطة المضيئة هي الحالة الراهنة، والخط الرفيع في الأسفل هو الفراغ، حيث يساوي B عدديًّا H.
لماذا تُحسب الشدة من التيار لا من المجال
إذا دُرتَ حول سلك على أي مسار مغلق وجمعتَ الشدة على طوله، حصلت على التيار الذي يحيط به المسار مضروبًا في معامل ثابت، ولا شيء غير ذلك: لا يدخل القلب ولا الهواء في المجموع. ولهذا يحسب المهندس الشدة في الملف مباشرةً من اللفات والأمبيرات، ثم يعرف الحث من منحنى المادة — وهذا المنطق ذو الخطوتين هو بالضبط ما يحفظه الأورستد والغاوس موزَّعَين على كميتين مختلفتين.
02 · التحويل
الوحدات · المجالات والملفات · القوة القسريةمن الأورستد إلى الأمبير لكل متر
أدخل شدةً بأي وحدة، فتعرضها الصفحة بالأورستد والأمبير لكل متر، وتبيّن ما يولّدها من تيارات وملفات، وتقارنها بالقوة القسرية للمواد — أي الشدة اللازمة لإزالة تمغنط مادة ما. والشدة واحدة في كل الألسنة.
قاعدة للتذكر: الأورستد نحو ثمانين أمبير لكل متر، والكيلوأمبير لكل متر أكثر قليلًا من اثني عشر أورستد ونصف.
للمغانط قوتان قسريتان: قوة الحث Hcb التي يزول عندها B، وقوة التمغنط Hcj التي يزول عندها التمغنط نفسه؛ وفي مغانط النيوديميوم قد تكون الثانية ضعف الأولى. وعند مقارنة صحائف البيانات يحسن التحقق من أيّهما المذكورة.
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · أدوات القياس
إبرة · هلمهولتز · حلقة · كلّابكيف تُولَّد الأورستدات وتُقرأ
سلك فوق بوصلة
يُشدّ السلك من الجنوب إلى الشمال فوق الإبرة مباشرةً، وحين يُمرَّر فيه التيار تدور الإبرة عرضيًّا؛ ويكفي وضع السلك تحتها أو عكس التيار لتدور في الاتجاه الآخر. ومن هذه التجربة البسيطة وُلد في غضون أسابيع قليلة مُضاعِف شفايغر — أول غلفانومتر — ثم لاحقًا بوصلة الظلال، التي كانت زاوية الإبرة فيها تُقرأ شدةً للتيار.
شدة محسوبة من الأبعاد
ملفان متماثلان تفصل بينهما مسافة تساوي نصف قطرهما يولّدان بينهما مجالًا شبه متجانس في منطقة واسعة، وتُحسب شدته من عدد اللفات والتيار ونصف القطر دون أي ضبط. ولهذا يُستخدم ملفا هلمهولتز معيارًا للمجال: فيهما تُعايَر المجسّات، ويُعوَّض مجال الأرض، ويُضبط من الأورستد بالضبط ما تتطلبه طريقة الاختبار.
الحلقة التي يعيش عليها الاسمان
تُلفّ العينة بلفّتين: في الأولى يُمرَّر تيار متردد وتُحسب منه الشدة بالأورستد، ومن الثانية يُؤخذ الجهد المستحَث ويُكامَل إلى حثٍّ بالغاوس. وتدور النقطة على حلقة التخلف المغناطيسي، ومنها يقرأ المصمم كل ما يحتاجه: الحث المتبقي حيث تقطع الحلقة المحور B، والقوة القسرية حيث تقطع المحور H.
تيار عُثر عليه بالدوران
يطوّق الكلّاب الأمبيري الموصل بحلقة من القلب، ووفق قانون أمبير يجمع الشدة على الدورة كلها، فلا تتوقف القراءة على موضع الموصل داخل الحلقة. وهذا إرث مباشر من تجربة أورستد: يُعرف التيار دون فتح الدارة، من دائرة الشدة التي يولّدها حوله وحدها.
05 · قواعد الكتابة
الرمز · H و B · صحيفة المغنطيسالقوة القسرية بالأورستد لا بالغاوس
يُستعمل الأورستد للشدة وحدها، والغاوس للحث وحده، وعند تحويل الأورستد إلى النظام الدولي لا يُنسى المعامل ألف على أربعة باي.
السطر الأول على اليمين يقيس الشدة بوحدة حث، والثاني يُضيّع المعامل ثمانين، والثالث يأخذ صيغة من النظام المطلق حيث التيار بالأبأمبير فيخطئ عشر مرات. والرابع يخترع وحدة غير موجودة بدل الميغاغاوس-أورستد، والخامس يُفسد حالة أحرف الرمز، والسادس ينقل مساواةً لا تصح إلا في الفراغ إلى قلبٍ يكون الحث فيه أكبر بآلاف المرات.
06 · الوحدات المجاورة
أمبير لكل متر · غاوس · جيلبرتللأورستد ثلاثة جيران: الأمبير لكل متر الذي تُقاس به الشدة نفسها في النظام الدولي، والغاوس الذي يتطابق معه في الفراغ، والجيلبرت، وهو القوة الدافعة المغناطيسية التي يُحصل منها على الأورستد بالقسمة على سنتيمتر من المسار.
شدة المجال في النظام الدولي، التي لم تحصل قط على اسم خاص بها.
الحث في CGS؛ في الفراغ يُعبَّر عن الأورستد والغاوس بالعدد نفسه.
القوة الدافعة المغناطيسية في CGS؛ الجيلبرت لكل سنتيمتر هو الأورستد نفسه.
07 · القسم التاريخي
أرشيف · من كوبنهاغن إلى النظام الدوليكيف نالت الشدة اسمًا ثم فقدته
{title}
{text}
كم أورستد يلزم لإزالة التمغنط
ارتفاع كل عمود هو القوة القسرية Hcb لمغنطيس نموذجي من عصره بمقياس لوغاريتمي من 10 إلى 20 000 Oe: فولاذ مسقي، وألنيكو، وفريت، وساماريوم-كوبالت، ونيوديميوم. ويمر الإطار على الأجيال بالتتابع؛ وفي ثمانين عامًا زادت متانة المغانط نحو مئتي مرة.
ما زال المصنّعون يطبعون كل هذه الأعداد بالكيلوأورستد، وفي هذه الصنعة يعيش الأورستد أثبت مما يعيش في أي مكان آخر.
كمية بقيت بلا اسم
لكل الكميات الكهرومغناطيسية في النظام الدولي تقريبًا أسماء خاصة: فولت، أوم، ويبر، تسلا، هنري. أما شدة المجال المغناطيسي فلم تدخل هذا الصف وبقيت أمبيرًا لكل متر، مع أنها كان لها في نظام CGS اسم مستقل — وليس ذلك إهمالًا، بل نتيجة مباشرة لبنية النظام الدولي: فالأمبير فيه وحدة أساسية، والشدة، وهي في معناها تيار لكل طول من المسار، يُعبَّر عنها به دون أي وسيط.
أما الأورستد فقد عاش في نظام خالٍ تمامًا من الوحدات الكهربائية الأساسية، وهناك لم يكن للشدة ببساطة أي كتابة أقصر. وحين تُرك نظام CGS عام 1960 صار الاسم زائدًا، لكن صنعة المغانط الدائمة، التي ظلت عقودًا تحسب بالأورستد، احتفظت به مع الغاوس، واليوم تُطبع كل صحيفة بيانات لمغنطيس نيوديميوم تقريبًا بالنظامين معًا.
ويوفّق بين الكتابتين معامل بسيط: الكيلوأمبير لكل متر يساوي 12,566 أورستد، وقد وضعه المصنّعون منذ زمن في جداولهم كي لا يضطر المشتري إلى تذكّر الباي الأربعة.