نسخة الفيديو النصية
يوضح كل شكل من الأشكال الآتية برادة حديد في وجود مجال مغناطيسي. ما الشكل الذي تدل برادة الحديد فيه على مجال مغناطيسي ناتج عن سلك يمر به تيار داخل إلى الشاشة أو خارج منها؟
لدينا هنا خمسة أشكال محتملة. نعلم أن هذه الأشكال توضح لنا مواضع برادة الحديد. وهي قطع صغيرة جدًّا من الحديد تتحاذى مع المجالات المغناطيسية الخارجية. لا يمكن أن تخبرنا البرادة بالاتجاه الدقيق للمجال المغناطيسي، ولكن بناء على موضعها واتجاهها، يمكن أن توضح لنا الشكل العام لخطوط المجال المغناطيسي. في هذا المثال، المجال المغناطيسي الذي ترسمه برادة الحديد ناشئ عن تيار يمر في سلك يشير إلى داخل الشاشة أو إلى خارجها. يظهر المجال المغناطيسي الناتج عن سلك مستقيم يمر به تيار على صورة حلقات متحدة المركز حول هذا السلك.
بناء على إذا ما كان التيار في السلك يشير إلى داخل الشاشة أم إلى خارجها، سنحدد الاتجاه الدقيق لخطوط المجال هذه حول السلك. ولكن كما ذكرنا، لا تشير برادة الحديد إلى الاتجاه الدقيق للمجال المغناطيسي. فهي تحاذي فقط الشكل العام لخطوط المجال. نتوقع إذن أن يكون نمط برادة الحديد لسلك يمر به تيار إلى داخل الشاشة أو إلى خارجها أشبه بمجموعة من الحلقات متحدة المركز. جدير بالذكر أن برادة الحديد لا يلزم أن تقع على أي من هذه الحلقات كما رسمناها. بدلًا من ذلك، بالنسبة إلى برادة على بعد أي مسافة من السلك المار به تيار، فإن هذه البرادة ستحاذي فقط اتجاه هذه الحلقات.
بعد أن عرفنا ذلك، دعونا نناقش الخيارات، بدءًا من الخيار أ. في هذا الخيار، نرى بعض الأمثلة على ما يشبه حلقات متحدة المركز من البرادة. يبدو أن هناك مركزًا لهذه الحلقات يقع تقريبًا هنا وهنا وهنا. وبما أن هناك أكثر من مركز، فإننا نعلم أن هذا لا يتوافق مع سلك يمر به تيار. ربما تولد ثلاثة أسلاك المجال المغناطيسي الذي توضحه برادة الحديد هذه. إذن، لن نختار الخيار أ إجابة نهائية.
يوضح لنا الخيار ب مجالًا لا يظهر في صورة حلقات متحدة المركز. في الواقع، يبدو الخيار ب مشابهًا للمجال المغناطيسي الناتج عن ملف لولبي. يولد الملف اللولبي الذي يبدو مقطعه العرضي بهذا الشكل؛ مثل هذا المجال المغناطيسي. هذا إذن ليس المجال الناتج عن سلك واحد يمر به تيار إلى داخل الشاشة أو إلى خارجها. بالنظر إلى الخيار ج، نلاحظ أن هذه البرادة لا تبدو مرتبة وفقًا لأي نمط. يبدو أنها لا تتحاذى مع أي مجال مغناطيسي خارجي. ليست هذه هي الطريقة التي تبدو بها البرادة في وجود مجال ناتج عن سلك يمر به تيار.
في الخيار د، كما في الخيار أ، نرى بالفعل أنماط حلقات متحدة المركز، ولكن يوجد أكثر من نمط واحد منها. يوضح لنا الخيار د أربعة أنماط من هذا القبيل، التي قد تكون ناتجة عن مجموعة من أربعة أسلاك يمر بها تيار. وبما أننا نتناول في السؤال سلكًا واحدًا فقط، فإننا نعلم أن هذا الشكل لن يمثل المجال الناتج عن هذا السلك. وهذا يقودنا في النهاية إلى الخيار هـ. ونرى هنا بالفعل ما يبدو أنه مجال ناتج عن سلك يمر به تيار. تتحاذى برادة الحديد هنا عامة في حلقات متحدة المركز حول نقطة مركزية. يمكن أن تمثل هذه النقطة الموضع الذي يقع فيه السلك الذي يمر به تيار إلى داخل الشاشة أو إلى خارجها.
إذن، الخيار هـ هو الإجابة النهائية. يوضح لنا هذا الخيار شكلًا لبرادة حديد تشير إلى مجال مغناطيسي ناتج عن سلك يمر به تيار إلى داخل الشاشة أو إلى خارجها.
