☰ Year plan · Physics (Arabic)

المجال المغناطيسي لسلك ولملف دائري

Week 4 · Chapter 2 Magnetic Effects of Electric Current and Measuring Instruments (A): Oersted’s observation, the field of a straight wire (flux density B = μI/2πd, Ampere’s right-hand rule) and of a circular loop (B = μNI/2r, the right-hand screw rule, the loop as a magnetic dipole) · 3 lessons
1

كشف أورستد والمجال المغناطيسي حول سلك مستقيم

Physics Sec 3 Term 1, Chapter 2: pp. 31–35
الهدفأقول ماذا تدل عليه ملاحظة أورستد، وأحدد اتجاه المجال المغناطيسي حول سلك مستقيم بقاعدة اليد اليمنى.
كلمات جديدة
المجال المغناطيسي · المنطقة حول مغناطيس أو تيار حيث تؤثر قوة مغناطيسية في إبرة بوصلة أو في تيار آخرخط الفيض المغناطيسي · خط يُرسم بحيث يدل اتجاهه عند كل نقطة على اتجاه القطب الشمالي للبوصلة هناكقاعدة اليد اليمنى · الإبهام في اتجاه التيار الاصطلاحي، وتدل الأصابع المقبوضة على اتجاه دوران المجال
الشرح

لاحظ العالم أورستد أن إبرة بوصلة موضوعة بجانب سلك تنحرف عندما يمر تيار في السلك، وتعود عندما ينقطع التيار. وهذا يدل على أن التيار الكهربي يحيط به مجال مغناطيسي. وفي السلك المستقيم الطويل تكون خطوط الفيض دوائر حول السلك في مستويات عمودية عليه. وتتزاحم الدوائر قرب السلك حيث المجال قوي، وتتباعد بعيدًا عنه حيث المجال ضعيف. وكلما زاد التيار قوي المجال في كل مكان. ويحدد الاتجاه قاعدة اليد اليمنى لأمبير: نضع إبهام اليد اليمنى في اتجاه التيار الاصطلاحي فتدل الأصابع المقبوضة على اتجاه دوران المجال حول السلك. وإذا انعكس التيار انعكس المجال. لا تكرر تجربة أورستد بسلك وبطارية، فالسلك الموصول مباشرة بين قطبي خلية يسخن. استعمل القصة والرسم بدلًا منها.

شرقشمال−3−2−1123−3−2−11230السلك
أمثلة محلولة
المكاناتجاه القطب الشمالي للبوصلة
شرق السلكالشمال
شمال السلكالغرب
غرب السلكالجنوب
جنوب السلكالشرق
يمر تيار إلى أعلى في سلك رأسي. انظر إليه من أعلى والشرق إلى يمين الصفحة والشمال نحو أعلاها. المجال يدور عكس عقارب الساعة حول السلك. وإذا أهملنا المجال المغناطيسي الأرضي فإن القطب الشمالي للبوصلة يشير شمالًا في مكان شرق السلك، وغربًا في مكان شماله، وجنوبًا في مكان غربه، وشرقًا في مكان جنوبه.
نعكس التيار فيسري إلى أسفل. يدور المجال الآن مع عقارب الساعة عند النظر من أعلى. في مكان شرق السلك يشير القطب الشمالي جنوبًا، وفي مكان شماله يشير شرقًا.
المكانI (A)d (cm)I ÷ d
A321.5
B661
C360.5
نقارن ثلاثة أماكن: A على بعد 2 cm من سلك يمر فيه 3 A، وB على بعد 6 cm من سلك يمر فيه 6 A، وC على بعد 6 cm من سلك يمر فيه 3 A. يزداد المجال بزيادة التيار ويقل بزيادة المسافة، فنقارن I ÷ d: في A القيمة 3 ÷ 2 = 1.5، وفي B القيمة 6 ÷ 6 = 1، وفي C القيمة 3 ÷ 6 = 0.5. الترتيب من الأقوى إلى الأضعف: A ثم B ثم C.
نشاط الفصل

بحضور شخص بالغ ضع بوصلة صغيرة على طاولة ولاحظ اتجاه إبرتها. قرّب مغناطيس ثلاجة ببطء من جانبها وانظر ماذا يحدث، ثم أدر المغناطيس وانظر مرة أخرى. أبعد المغناطيس عن الهواتف وبطاقات المصارف. بعد ذلك ارسم على الورق قصة أورستد: بوصلة تحت سلك، مرة والتيار مقطوع ومرة والتيار مار، مع رسم الإبرة في كل حالة. هذا رسم فقط.

تدرّب
1
يمر التيار إلى أسفل في سلك رأسي. عند النظر من أعلى، هل المجال مع عقارب الساعة أم عكسها؟
2
يمر التيار إلى أعلى في سلك رأسي. وبإهمال المجال الأرضي، إلى أي جهة يشير القطب الشمالي للبوصلة في مكان جنوب السلك؟
3
رتّب بحسب قوة المجال: P على بعد 4 cm من تيار 2 A، وQ على بعد 4 cm من تيار 4 A، وR على بعد 16 cm من تيار 4 A.
4
ماذا تفعل الإبرة عند قطع التيار، ولماذا؟