فيديو السؤال: إيجاد اتجاه التيار المار في ملف محرك التيار المستمر الفيزياء

نسخة الفيديو النصية

يوضح الشكل محرك تيار مستمر. تمثل الأسهم الزرقاء القوى المؤثرة على الملف. أي من الطرفين ‪𝑎‬‏ أو ‪𝑏‬‏ يمثل الطرف الموجب للمحرك؟

في هذا الشكل، لدينا محرك ذو مجال مغناطيسي يتجه من القطب الشمالي إلى الجنوبي؛ أي من اليسار إلى اليمين. وتمثل الأسهم الزرقاء القوى الكهرومغناطيسية المؤثرة على الملف. والسؤال هو: أي من الطرفين ‪𝑎‬‏ و‪𝑏‬‏ يمثل الطرف الموجب للمحرك؟ بعبارة أخرى، علينا إيجاد اتجاه التيار المار في المحرك.

لكي نفعل ذلك، سنتناول الضلع الأيسر من الملف. يمكن استخدام قاعدة اليد اليمنى لإيجاد اتجاه التيار المار في هذا الضلع من الملف. تخبرنا قاعدة اليد اليمنى أنه إذا أشرنا بأصابعنا في اتجاه التيار المار في هذا الضلع من الملف ثم ثنيناها بزاوية 90 درجة للإشارة إلى اتجاه المجال المغناطيسي في المحرك، الذي يتجه إلى خارج الشكل في هذا المثال، ثم بسطنا إبهامنا، فسوف يشير إلى اتجاه القوة المؤثرة على هذا الضلع من الملف.

في هذا السؤال، لدينا تركيب مشابه جدًّا لذلك. عندما ننظر إلى الضلع الأيسر من الملف، نجد أن القوة المؤثرة على الملف تؤثر أيضًا لأعلى. لكن المجال المغناطيسي، بدلًا من أن يتجه إلى خارج الشكل، يتجه من اليسار إلى اليمين. إذا نظرنا إلى مثال قاعدة اليد اليمنى من أعلى لأسفل، وأردنا مطابقته على الشكل الموضح على اليسار، فكل ما علينا فعله هو تدويره بزاوية 90 درجة عكس اتجاه دوران عقارب الساعة؛ حيث يمكننا ملاحظة أن القوة تؤثر لأعلى. يتجه المجال المغناطيسي من اليسار إلى اليمين. ولأننا ننظر إلى الشكل من الأمام، فإن اتجاه التيار يكون إلى خارج الشكل.

حسنًا، بإضافة هذا إلى الشكل الذي على اليسار، نجد أن اتجاه التيار في الضلع الأيسر من الملف يكون إلى خارج الشكل. هذا يعني أن اتجاه التيار في الضلع الأيمن من الملف يكون إلى داخل الشكل. ويمكننا أن نتابع ونحدد اتجاه التيار في بقية الملف؛ حيث يمكننا ملاحظة أن الشحنة تتدفق في الملف من اليمين وخارج الملف من اليسار، ما يعني أن اتجاه التيار يكون من ‪𝑏‬‏ إلى ‪𝑎‬‏. ونحن نعرف أن الشحنة تتدفق من الطرف الموجب إلى الطرف السالب. لذا، لا بد أن يكون ‪𝑏‬‏ هو الطرف الموجب، و‪𝑎‬‏ هو الطرف السالب. إذن، ‪𝑏‬‏ هو الطرف الموجب للمحرك.