☰ خطة العام · الفيزياء (بالعربية)

الملف اللولبي والقوة على سلك والسلكان المتوازيان

الأسبوع 5 · الفصل الثاني (٢): الملف اللولبي ومجاله، والقوة المؤثرة على سلك يمر به تيار في مجال مغناطيسي وقاعدة اليد اليسرى لفلمنج والتسلا، والقوة بين سلكين متوازيين · 3 دروس
2

القوة المؤثرة على سلك يمر به تيار وقاعدة اليد اليسرى لفلمنج

Physics Sec 3 Term 1, Chapter 2: pp. 36–41
الهدفأوجد مقدار القوة المؤثرة على سلك مستقيم يمر به تيار في مجال مغناطيسي واتجاهها.
كلمات جديدة
قاعدة اليد اليسرى لفلمنج · السبابة في اتجاه المجال والوسطى في اتجاه التيار والإبهام يدل على القوة، وكلها متعامدةالقوة على سلك · F = B I ℓ sin θθ · الزاوية بين السلك والمجال
الشرح

السلك الذي يمر فيه تيار داخل مجال مغناطيسي تؤثر فيه قوة، لأن المجال يؤثر في الشحنات المتحركة في السلك. والقوة عمودية على السلك وعلى المجال معًا. ومقدارها F = BIℓ sin θ، حيث ℓ طول السلك داخل المجال وθ الزاوية بين السلك والمجال. وهي أكبر ما يمكن عند θ = 90° إذ F = BIℓ، وتساوي صفرًا عندما يكون السلك في اتجاه المجال (θ = 0°). وكلما زاد التيار أو طول السلك أو قوة المجال زادت القوة. ويأتي الاتجاه من قاعدة اليد اليسرى لفلمنج: نضع سبابة اليد اليسرى ووسطاها وإبهامها متعامدة؛ فتشير السبابة إلى اتجاه المجال B والوسطى إلى اتجاه التيار الاصطلاحي I ويدل الإبهام على القوة F. وإذا انعكس التيار أو المجال انعكست القوة، وإذا انعكسا معًا بقيت القوة كما هي. وفي هذا المقرر نعبّر عن الاتجاهات بالشرق والشمال والأعلى.

إصبع اليد اليسرىيدل على
السبابةالمجال المغناطيسي B
الوسطىالتيار الاصطلاحي I
الإبهامالقوة F المؤثرة على السلك
أمثلة محلولة
الزاوية θsin θF (N)
90°10.4
30°0.50.2
0°00
B = 0.4 T وI = 5 A وℓ = 0.2 m. إذا كان السلك عموديًّا على المجال (90°) فإن F = BIℓ = 0.4 × 5 × 0.2 = 0.4 N. وعند 30° تكون F = 0.4 × 5 × 0.2 × sin 30° = 0.2 N. وفي اتجاه المجال (0°) تكون F = 0.
المجال نحو الشمال والتيار نحو الشرق. السبابة شمالًا والوسطى شرقًا: يشير الإبهام إلى أعلى. القوة على السلك إلى أعلى.
المجالالتيارالقوة
شمالشرقأعلى
شمالغربأسفل
شرقشمالأسفل
نُبقي المجال نحو الشمال ونعكس التيار ليسري نحو الغرب: تكون القوة إلى أسفل. ثم نأخذ المجال نحو الشرق والتيار نحو الشمال: تكون القوة إلى أسفل.
نشاط الفصل

تدريب باليد اليسرى. افتح يدك اليسرى بحيث يكون الإبهام والسبابة والوسطى متعامدة. باستعمال جدول المثال الثالث وجّه السبابة في اتجاه المجال والوسطى في اتجاه التيار وتأكد أن إبهامك يعطي القوة المكتوبة في الجدول. ثم ألّف ثلاث حالات من عندك، واكتبها في جدول وبادله مع صديق ليتحقق كل منكما من حالات الآخر.

تدرّب
1
سلك طوله 0.5 m يمر فيه 8 A عموديًّا على مجال شدته 0.25 T. أوجد القوة.
2
سلك طوله 0.8 m يمر فيه 2.5 A في مجال شدته 0.6 T، ويصنع زاوية 30° مع المجال. أوجد القوة.
3
سلك طوله 0.3 m يمر فيه 6 A عموديًّا على مجال، وتؤثر فيه قوة 0.9 N. أوجد B.
4
المجال نحو الأعلى والتيار نحو الشرق. ما اتجاه القوة؟