نسخة الفيديو النصية
يوضح الشكل مقطعًا لسلك وضع بحيث يصنع زاوية قياسها 90 درجة مع مجال مغناطيسي شدته 0.1 تسلا. يحمل السلك تيارًا كهربيًّا شدته اثنان أمبير. ما اتجاه القوة المؤثرة على السلك بسبب المجال المغناطيسي؟
في هذا الشكل، نرى هذا المقطع من السلك الذي يحمل تيارًا كهربيًّا يشير إلى أعلى الشاشة. السلك الذي يحمل تيارًا كهربيًّا موضوع في مجال مغناطيسي B يشير إلى اليمين. يطلب منا السؤال تحديد اتجاه القوة المؤثرة على السلك بسبب المجال المغناطيسي. نعلم أن التيار الذي يحمله هذا السلك ناتج عن حركة أجسام صغيرة لا ترى بالعين المجردة لها شحنة كهربية. عندما يتحرك كل جسم مشحون منفردًا عبر المجال المغناطيسي B، فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية.
يحدد اتجاه هذه القوة باستخدام ما يسمى بقاعدة اليد اليمنى. لنفترض أن لدينا جسمًا شحنته 𝑞، وأن هذا الجسم يتحرك إلى اليمين بسرعة 𝑣. إذا مرت الشحنة المتحركة عبر مجال مغناطيسي منتظم، لنسميه B، يمكننا استخدام اليد اليمنى لتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الشحنة 𝑞. لكي نفعل ذلك، نوجه أصابع اليد اليمنى في اتجاه 𝑞 مضروبًا في 𝑣. إذا افترضنا أن الشحنة 𝑞 قيمة موجبة، فإن اتجاه 𝑞 مضروبًا في 𝑣 هنا يشير إلى اليمين. بعد ذلك، نلف أصابع اليد اليمنى باتجاه المجال المغناطيسي B. نلاحظ أنه في هذا السؤال، يكون هذا الاتجاه إلى داخل الشاشة. بعد الانتهاء من ذلك، يشير إبهام اليد اليمنى الآن إلى اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الشحنة 𝑞.
تنطبق قاعدة اليد اليمنى كما وصفناها هنا على الشحنات المنفردة، لكن ما زال بإمكاننا تطبيق هذه القاعدة على السلك الذي يحمل تيارًا؛ لأن التيار يتكون من شحنات منفردة. إذا حددنا اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على واحدة من هذه الشحنات، فسيكون هو نفس اتجاه القوة المؤثرة على أي شحنات أخرى تحمل الإشارة نفسها. يتضح لنا أن التيار المار في هذا السلك ينتقل من أسفل الشاشة إلى أعلى الشاشة. عادة ما يعرف التيار بأنه تدفق الشحنات الموجبة. إذن، بالنسبة للسلك الذي يحمل تيارًا، فإن 𝑞 مضروبًا في 𝑣 يشير إلى أعلى الشاشة.
نلاحظ أيضًا أن المجال المغناطيسي B يشير إلى اليمين. ما سنفعله بعد ذلك هو تحريك اليد اليمنى بحيث تشير الأصابع لأعلى في اتجاه 𝑞 مضروبًا في 𝑣، ولكي نتمكن أيضًا من لف الأصابع في هذا الاتجاه بحيث تشير إلى اتجاه المجال المغناطيسي B. لكي نحرك اليد اليمنى بهذه الطريقة، يتطلب الأمر بعض الالتواء. لكن عندما نفعل ذلك، تأخذ اليد ذلك الوضع بحيث يشير إبهامنا إلى داخل الشاشة. نعلم أن هذا إذن هو اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الشحنات الموجبة في التيار. وهو ما يدلنا على إجابة السؤال. اتجاه القوة المؤثرة على السلك بسبب المجال المغناطيسي هو إلى داخل الشاشة.
