المجال المغناطيسي الناتج عن تيار في ملف لولبي

🧲 المجال المغناطيسي الناتج عن تيار في ملف لولبي (حلزوني)

في هذا الدرس من منهج الفيزياء للثانوية العامة، هنتعرف على خصائص المجال المغناطيسي الناتج من مرور تيار في ملف لولبي، وهنشوف إزاي نستخدم القوانين والقاعدة اليدوية لتحديد اتجاه القطب، مع شرح مفصل لتطبيقات وأسئلة متكررة في الامتحانات.

🧪 التجربة:

نمرر تيار كهربائي مستمر في سلك ملفوف حلزونيًا، ونلاحظ أن:

المجال داخل الملف منتظم، والخطوط متوازية وموازية لمحور الملف.
المجال خارج الملف يشبه المجال حول مغناطيس قضيب.
القطب الشمالي هو الطرف الذي تخرج منه خطوط الفيض.

📐 قانون كثافة الفيض داخل الملف اللولبي:

لو كان عدد اللفات = N، الطول = L، شدة التيار = I، فإن:

B = μ × N × I / L

أو بصورة أخرى: B = μ × n × I حيث n = N / L (عدد اللفات لكل متر)

📊 العوامل المؤثرة على كثافة الفيض:

شدة التيار I → طرديًا
عدد اللفات N → طرديًا
الطول L → عكسيًا
النفاذية μ → طرديًا

🧭 تحديد الاتجاه – القطب الشمالي:

قاعدة اليد اليمنى لأمبير: الأصابع تشير لاتجاه التيار – الإبهام يشير للقطب الشمالي.
البريمة اليمنى: اتجاه الربط = اتجاه التيار → اندفاع البريمة = اتجاه المجال.

🧠 أسئلة وأفكار مهمة:

وضع قلب حديدي: يزيد كثافة الفيض بسبب النفاذية العالية.
لف مزدوج عكسي: يلغي المجال نهائيًا (لا تتمغنط الساق).
قطبان متشابهان: ممكن بترتيب معين للملفات.

📝 مسائل محلولة (مختصرة):

ملف 200 لفة، طوله 20cm، تيار 0.5A:
B = 6.28 × 10⁻⁴ T (في الهواء)، 1 T (بقلب حديدي)
ملف 100 لفة، طوله 0.5m، مقاومة 1Ω، جهد 2V:
B = 5.03 × 10⁻⁴ T
ملف ضغطت لفاته وأصبح ملف دائري:
الفيض يقل للنصف