نسخة الفيديو النصية
سلك طويل مستقيم يمر به تيار ثابت 𝐼 يولد مجالًا مغناطيسيًّا 𝐵. أي من الأشكال الآتية يصف بدقة خطوط المجال المغناطيسي 𝐵؟ A أم B أم C أم D أم E.
في البداية، دعونا نذكر أنفسنا بطبيعة المجال المغناطيسي الناتج عن سلك طويل مستقيم يمر به تيار كهربي، وكيفية تمثيله باستخدام خطوط المجال. أولًا تذكر أن السلك الطويل المستقيم الذي يمر به تيار يولد مجالًا مغناطيسيًّا يتكون من دوائر مغلقة متحدة المركز. يمكننا إذن استبعاد الخيارين ج، هـ؛ لأنهما لا يتفقان مع هذا الوصف.
تصف جميع الخيارات المتبقية خطوط المجال بأنها دوائر مغلقة متحدة المركز. لكن الأمر المختلف بينها هو طريقة توزيع الدوائر. تذكر أننا عندما نمثل مجالًا مغناطيسيًّا باستخدام خطوط المجال، فإن خطوط المجال المغناطيسي المتقاربة تمثل مناطق تزيد عندها شدة المجال المغناطيسي. إذن لمعرفة أي الخيارات المتبقية هو الإجابة الصحيحة، من المفيد تذكر المعادلة التي تعبر عن شدة المجال المغناطيسي 𝐵 على بعد مسافة 𝑑 من سلك طويل مستقيم يمر به تيار كهربي. 𝐵 يساوي 𝜇 صفر 𝐼 مقسومًا على اثنين 𝜋𝑑.
وبما أننا نعلم أن شدة التيار ثابتة، فإن الحدين الوحيدين اللذين علينا التركيز عليهما هنا هما 𝐵 و𝑑. لذا دعونا نكتب علاقة التناسب التي تربط بينهما. 𝐵 يتناسب مع واحد على 𝑑. ونقول إن 𝐵 يتناسب عكسيًّا مع 𝑑؛ لأنه بزيادة إحدى الكميتين، تقل الكمية الأخرى. وهذا منطقي. تزيد شدة المجال المغناطيسي كلما اقتربنا من السلك وتضعف كلما ابتعدنا عنه. ومن ثم فالشكل الصحيح هو الذي يوضح أن شدة المجال تقل بالابتعاد عن السلك.
يوضح الخيار د أن خطوط المجال تتباعد كلما ابتعدنا عن السلك، وهذا يعني أن شدة المجال المغناطيسي تقل كلما زادت المسافة من السلك. ومن ثم يبدو أن الخيار د هو الخيار الأفضل. يوضح الخيار أ دوائر متحدة المركز متباعدة تفصل بينها مسافات متساوية، ويوضح الخيار ب دوائر تتقارب كلما ابتعدنا عن السلك. ولا يتوافق أي من هذين الخيارين مع علاقة التناسب العكسي بين شدة المجال والمسافة من السلك. إذن يمكننا استبعادهما.
ومن ثم نستنتج أن الخيار د هو الخيار الصحيح. هذا الشكل يصف بدقة خطوط المجال المغناطيسي التي تمثل المجال المغناطيسي المحيط بسلك طويل مستقيم يمر به تيار.
