نسخة الفيديو النصية
يوضح الشكل قضيبًا مغناطيسيًّا يتحرك في اتجاه ملف لولبي. يؤدي ذلك لحث تيار كهربي في الملف، ينشئ بدوره مجاله المغناطيسي. أي من طرفي الملف يمثل القطب الشمالي للمجال المغناطيسي المستحث؟
لدينا في هذا السؤال قضيب مغناطيسي يتحرك في اتجاه ملف لولبي. ربما يكون من المفيد رسم خطوط المجال المغناطيسي الناتج عن القضيب المغناطيسي. إذن، هذه هي خطوط المجال المغناطيسي الناتج عن القضيب المغناطيسي، مرسومة باللون الأخضر.
دعونا نتذكر أيضًا أن خطوط المجال المغناطيسي تتجه من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي للمغناطيس. ولذلك، في حالتنا هذه تحديدًا، تتجه كل من خطوط المجال المغناطيسي العلوية والسفلية في هذا الاتجاه. وعلى مقربة من القطب الشمالي، يمكننا ملاحظة أن خطوط المجال المغناطيسي تتجه خارجة من القطب الشمالي.
أخبرنا السؤال أيضًا أن القضيب المغناطيسي نفسه يتحرك نحو الملف اللولبي، أي في اتجاه اليمين. ونتيجة لهذه الحركة، يمكننا ملاحظة أن خطوط المجال المغناطيسي للقضيب المغناطيسي تدخل الملف اللولبي عند حركة القضيب المغناطيسي. وعليه، فإن المجال المغناطيسي عبر مساحة الملف اللولبي يتغير مع الزمن. وبشكل أكثر تحديدًا، تتحرك خطوط المجال المغناطيسي التي تشير إلى الملف اللولبي في اتجاه مساحة الملف اللولبي مع تحرك القضيب المغناطيسي.
وكما يخبرنا السؤال، يستحث هذا تيارًا كهربيًّا في الملف اللولبي. ويحدث هذا لأن قوة دافعة كهربية أو فرق جهد كهربي قد استحث خلال الملف اللولبي نظرًا لتغير المجال المغناطيسي عبر مساحة الملف اللولبي نفسه. تعرف هذه الظاهرة باسم الحث الكهرومغناطيسي؛ حيث يستحث المجال المغناطيسي المتغير عبر مساحة سلك تيارًا كهربيًّا في هذا السلك. وإذا كان هذا السلك يشكل مسارًا مغلقًا، فيمكن حينها للتيار أن يتدفق عبر هذا السلك.
والمهم في هذا الصدد أن التيار الذي يبدأ في التدفق عبر السلك يتدفق في اتجاه معين. بعبارة أخرى، يمكن أن يتدفق التيار في الملف اللولبي في هذا الاتجاه، أو قد يتدفق في الاتجاه الآخر. ويخبرنا الحث الكهرومغناطيسي أن التيار لا بد أن يتدفق في اتجاه معين. ليس اتجاه التيار نفسه في هذه الحالة هو المهم. لكن المهم هو أن التيار يجب أن يتدفق في اتجاه معين؛ بحيث يعاكس المجال المغناطيسي الناشئ عن تدفق هذا التيار التغير في المجال المغناطيسي الناتج عن حركة القضيب المغناطيسي.
بعبارة أخرى، سبق أن ذكرنا أن خطوط المجال المغناطيسي التي تشير إلى هذا الاتجاه من القطب للقضيب المغناطيسي تدخل الملف اللولبي. ومن ثم، يتدفق تيار كهربي خلال الملف اللولبي. ويؤدي هذا التيار إلى إنشاء مجاله المغناطيسي الخاص. ويعاكس هذا المجال المغناطيسي الناشئ اتجاه المجال المغناطيسي المتغير بفعل القضيب المغناطيسي.
بعبارة أخرى، بما أن خطوط المجال المغناطيسي التي تشير إلى اليمين تدخل الملف اللولبي، فهذا يعني أن شدة المجال المغناطيسي تتزايد في اتجاه اليمين عبر الملف اللولبي. لذا، للتصدي لهذا، سينتج الملف اللولبي مجاله المغناطيسي الخاص به في اتجاه اليسار. ولكن، هذا بالطبع لا ينطبق إلا عبر مركز الملف اللولبي. فالمجال المغناطيسي خلال بقية الملف اللولبي يبدو في الحقيقة مشابهًا تمامًا للمجال المغناطيسي للقضيب المغناطيسي. يمكننا إذن رسم المجال المغناطيسي للملف اللولبي، الذي يشير إلى هذا الاتجاه بالفعل.
ويمكننا في الواقع رسم بعض خطوط المجال المغناطيسي الأخرى لنرى أن المجال المغناطيسي يتجه من النقطة (أ) في الشكل إلى النقطة (ب). لكن، كما رأينا في حالة القضيب المغناطيسي، تتجه خطوط المجال المغناطيسي من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي. ولذلك، إذا استبدلنا بالملف اللولبي قضيبًا مغناطيسيًّا، فسيكون لهذا القضيب المغناطيسي قطب شمالي على اليسار، وذلك ليعاكس حركة القضيب المغناطيسي الأصلي في اتجاه اليمين.
وهذا منطقي. تذكر أن القضيب المغناطيسي الأصلي الذي يتحرك في اتجاه اليمين تنتج عنه زيادة في المجال المغناطيسي الذي يشير إلى اليمين عبر الملف اللولبي. ومن ثم، سيحاول التيار المستحث في الملف اللولبي مقاومة هذا. والطريقة التي يقاوم بها هذا هي أن ينشئ مجاله المغناطيسي الخاص في اتجاه اليسار، أي في الاتجاه المعاكس. وبالرجوع إلى السؤال الأصلي، يمكننا ملاحظة أن طرف الملف اللولبي الذي يمثل القطب الشمالي هو الطرف الأيسر. بعبارة أخرى، إجابة السؤال هي (أ).
