🧲 المجال المغناطيسي الناتج عن تيار في سلك مستقيم
في هذا الجزء من درس الفيزياء للثانوية العامة، هنتعرف على شكل المجال المغناطيسي حول سلك مستقيم، العوامل المؤثرة في كثافته، وقاعدة أمبير، بالإضافة إلى تطبيقات وأسئلة محلولة.
🔬 تجربة توضيحية لشكل المجال
1️⃣ نحضر لوحة أفقية يمر من خلالها سلك رأسي مستقيم
2️⃣ ننثر برادة الحديد على اللوحة
3️⃣ نمرر تيار كهربى في السلك
4️⃣ نطرق اللوحة طرقات خفيفة
🎯 النتيجة: برادة الحديد تترتب في شكل دوائر مغناطيسية حول السلك، أكثر تزاحمًا كلما اقتربنا من السلك.
📌 ملاحظات مهمة:
- كلما اقتربنا من السلك → تزداد شدة المجال
- كلما زادت شدة التيار → زاد تزاحم خطوط الفيض
🧭 تحديد اتجاه الفيض المغناطيسي
- 🔹 عمليًا: باستخدام البوصلة (تشير للاتجاه)
- 🔹 نظريًا: باستخدام قاعدة اليد اليمنى لأمبير:
أمسك السلك باليد اليمنى، واجعل الإبهام يشير لاتجاه التيار، تشير باقي الأصابع للفيض
🧮 قانون أمبير الدائري:
B = μI / 2πd
- B: كثافة الفيض المغناطيسي
- I: شدة التيار
- d: المسافة من السلك
- μ: النفاذية المغناطيسية للوسط
🧠 سؤال: حدد اتجاه الفيض في النقاط التالية:
إذا كان التيار إلى داخل الصفحة:
النقطة | اتجاه المجال |
---|---|
a | إلى داخل الصفحة |
b | إلى خارج الصفحة |
c | إلى خارج الصفحة (حسب قاعدة اليد اليمنى) |
🧠 العوامل المؤثرة في كثافة الفيض (B)
- 🟦 شدة التيار (I): طردية
- 🟦 المسافة من السلك (d): عكسية
- 🟦 النفاذية المغناطيسية (μ): طردية
📘 سؤال تطبيقي:
بطارية 8V ومقاومتها الداخلية 2Ω، وصلت بسلك طوله 20cm، مساحته 3×10⁻⁸m² ومقاومته النوعية 4.5×10⁻⁶Ω.m
احسب كثافة الفيض على بعد 10cm من السلك
✅ الحل:
R = ρL / A = 30Ω I = V / (R + r) = 0.25A B = (μ × I) / (2πd) = 5×10⁻⁷ T
🎯 نقطة التعادل المغناطيسي
- عندما يكون محصلة B = 0
- توجد بجوار السلك الأضعف تيارًا في حال التيار بنفس الاتجاه
- وتوجد خارج السلكين في حال التيار في اتجاهين متضادين