[ناصر اللحياني]

المجال المغناطيسي لبعض أشكال التيار

مقدمة

هانز كريستيان أورستد فيزيائي وكيمائي دنمركي ( الشيء بالشيء يذكر ، ألا لعنة الله على الدانمارك ) أرسى قواعد علم الكهرومغناطيسية ، ففي عام 1820م أكتشف أورستد أن أي موصل يحمل تيارًا كهربائيًا يُحاط بمجال مغنطيسي ،( أي أن المغانط ليست المصدر الوحيد للمجال المغناطيسي ) فعندما أحضر أورستد إبرة ممغنطة ووضعها بالقرب من سلك يمر به تيار كهربائي تحركت الإبرة، ونظرًا لأن الإبرة الممغنطة لا تتحرك إلا بتأثير قوة مغنطيسية فإن التجربة أوضحت أن التيار الكهربائي ينتج مجالاً مغنطيسيًا .

[ناصر اللحياني]

المجال المغناطيسي للتيار المستقيم

سببه :
عندما يسري تيار كهربائي في سلك فإنه ينتج مجال مغناطيسي حول السلك .

تجربة لمشاهدته :
تجربة تخطيط المجال المغناطيسي لتيار كهربائي مستمر يمر في سلك مستقيم .

الأدوات :
ورق مقوى – بوصلة – سلك معزول – أميتر – مفتاح كهربائي – بطارية – برادة حديد – ريوستات

خطوات العمل :
1- نصل دائرة كما بالشكل

2- نرتب مجموعة البوصلات حول السلك ونلاحظ أنها تشير إلى اتجاه الزوال المغناطيسي الأرضي

3- نغلق الدائرة حتى يمر تيار مناسب خلالها ونلاحظ اتجاه الأقطاب الشمالية للبوصلات
4- نفتح الدائرة ونبعد البوصلات ثم ننثر برادة الحديد حول السلك – نقفل الدائرة ونطرق لوح الورق طرقا خفيفا
5- نفتح الدائرة ونبعد برادة الحديد ثم نرتب البوصلات حول السلك ونغلق الدائرة ونلاحظ اتجاه الأقطاب الشمالية للبوصلات لمعرفة اتجاه خطوط المجال حول السلك
6- نلاحظ أقطاب البطارية ونتعرف على تأثير اتجاه التيار على اتجاه المجال
7- نطبق قاعدة اليد اليمنى أو البريمة لماكسويل لتحديد اتجاه المجال حول السلك
8 - نرسم شكلا للمجال المغناطيسي حول السلك

الاستنتاج :

شكل المجال المغناطيسي :
يكون على شكل حلقات مركزها السلك( دوائر متمركزة ) .

قاعدة تحديد اتجاهه :
قاعدة اليد اليمنى المقبوضة و تنص على :
عند لف أصابع اليد اليمنى يشير الإبهام إلى اتجاه التيار الكهربائي ، وبقية الأصابع المُلتفة تشير إلى اتجاه خطوط المجال المغناطيسي .

العوامل المؤثرة عليه :
1- شدة التيار [ت] ( تناسب طردي )
حيث لوحظ من التجربة أنه بزيادة شدة التيار الكهربي في السلك وإعادة طرق لوح الورق المقوى يزداد تزاحم خطوط الفيض حول السلك حيث تصبح الدوائر أكثر ازدحاما ونستنتج من هذا ان شدة المجال تزداد بزيادة شدة التيار [ تناسب طردي ]
2- بعد النقطة عن مركز السلك [ف] ( تناسب عكسي )
حيث لوحظ من التجربة أن الدوائر التي تمثل خطوط المجال المغناطيسي تتزاحم بالقرب من السلك وتتباعد بتباعدها من هذا أن شدة المجال المغناطيسي للتيار تزداد بالاقتراب من السلك وتقل بالابتعاد عنه .
3- نوع الوسط المحيط بالسلك

قانون حساب شدته :

حم = ( μ × ت ) / ( 2 × π × ف )
μ ( معامل النفاذية ) = 4 π × 10 ^ –7 ويبر / أمبير متر
إذا :

حم = ( 2 × 10 ^-7 × ت ) / ف