لماذا لا نستخدم المجال المغناطيسي للأرض لتوليد الكهرباء

الحقل المغناطيسي للأرض والمعروف أيضًا باسم المجال المغنطيسي الأرضي ، هو الحقل المغناطيسي الذي يمتد من داخل الأرض إلى الفضاء حيث يتفاعل مع الرياح الشمسية وهي تيار من الجسيمات المشحونة المنبعثة من الشمس .يتم إنشاء المجال المغناطيسي عن طريق التيارات الكهربائية بسبب حركة التيارات الحرارية للحديد المنصهر في القلب الخارجي للأرض ، وهذه التيارات الحرارية ناتجة عن الهروب من الحرارة وهي عملية طبيعية .

كيفية إنشاء التيار الكهربائي

هناك ثلاث طرق رئيسية لإنتاج التيار الكهربائي ، الطريقة الأولى هي البطاريات ، يحدث في البطاريات تفاعل كهروكيميائي يؤدي إلى انتقال الإلكترونات من نوع من الذرات إلى نوع آخر من الذرات مع جاذبية أقوى للإلكترونات ، ولقد تم تصميم البطارية لإجبار هذه الإلكترونات على المرور عبر سلك إلى أجهزتك الإلكترونية .الطريقة الثانية لإنتاج تيار كهربائي هي الخلايا الشمسية ، حيث تمتص الطاقة الضوئية بواسطة الإلكترونات في شيء يسمى أشباه الموصلات ويكون عادة السيليكون الذي يسبب تحرك الإلكترونات وخلق التيار الكهربائي ، أما الطريقة الثالثة هي تحريك سلك كهربائي عبر مجال مغناطيسي .

توليد الكهرباء عبر المجال المغناطيسي

تعتبر هذه الطريقة هي الطريقة الثالثة لتوليد تيار كهربائي ، ويتم ذلك عن طريق تحريك سلك كهربائي بسرعة عبر المجال المغناطيسي ، ويتم القيام بذلك لأن الإلكترونات الموجودة في السلك لا يمكنها أن تشعر بالقوة المغناطيسية إلا إذا كانت تتحرك .للحصول على ما يكفي من التيار للجميع ، يجب نقل الكثير من الأسلاك من خلال المجال المغناطيسي ، ويتم القيام بذلك عن طريق لف لفائف تحتوي على العديد من حلقات الأسلاك بسرعة في مجال مغناطيسي قوي ، وخلال كل منعطف من الملف تحصل الإلكترونات على ركلة من المجال المغناطيسي ويتم تحريكها على طول وهذا يخلق التيار الكهربائي .إن الآلات التي تفعل ذلك تسمى المولدات ، ويمكنك تدوير الملف باستخدام المياه المتساقطة والتي تسمى الطاقة الكهرومائية أو البخار المنتج من الفحم أو النفط أو الغاز أو الطاقة النووية أو الحرارة من الشمس ، بالإضافة توربينات الرياح التي تستخدم الرياح .في معظم المولدات وفي كل مرة يقوم فيها الملف بنصف دورة تحصل الإلكترونات على ركلة مغناطيسية ، وفي الشوط الثاني المقبل يحصلون على ركلة مغناطيسية في الاتجاه المعاكس ، وهذا يعني أن اتجاه التيار يحافظ على التبديل عبر العديد من الدورات بسرعة .إن هذا التيار الكهربائي يسمى اتجاه المقايضة أو التيار المتردد أو التيار المتردد لفترة قصيرة ، أما البطاريات تنتج تيارًا يسير في اتجاه واحد فقط  ويسمى التيار المباشر أو التيار المستمر لفترة قصيرة ، وفي المولدات نحن لا نخرج الطاقة من المجال المغناطيسي ، والطاقة التي تدخل التيار الكهربائي تأتي فعليًا من الطاقة المستخدمة لتدوير الملف ، ويسمي العلماء هذه باسم الطاقة الحركية .

المجال المغناطيسي للأرض

للإجابة على السؤال القائل لماذا لا نستخدم المجال المغناطيسي للأرض لتوليد الكهرباء ، نجد أنه تعتمد كمية التيار التي ينتجها المولد في الغالب على ثلاثة أشياء على الأقل وهي عدد حلقات السلك في الملف ، مدى سرعة لف الملف ومدى قوة المجال المغناطيسي .وهنا نجد أن الحقل المغناطيسي للأرض ضعيف جدًا ، لذا ستحصل على تيار قليل جدًا من المولد ، وذلك في حين أن الحقول المغناطيسية الأخرى أقوى بنحو 6000 مرة من المجال المغناطيسي للأرض ، ونجد أيضاً أن الحقول المغناطيسية داخل المولدات الكهربائية تشبه هذا ، حتى مغناطيس الثلاجة يحتوي على حقول مغناطيسية أقوى بنحو 200 مرة من الأرض .