فيديو السؤال: فهم المجال المغناطيسي الناشئ عن سلك يمر به تيار كهربي الفيزياء • الصف الثالث الثانوي

نسخة الفيديو النصية

أي شكل من الأشكال الأربعة يوضح بطريقة صحيحة خطوط المجال المغناطيسي حول سلك يمر به تيار كهربي؟

بإلقاء نظرة على هذه الأشكال، نلاحظ أن كل شكل يوضح سلكًا يمر به تيار كهربي، إما إلى داخل الشاشة وإما إلى خارجها. يوضح كل شكل خطوط المجال المغناطيسي مع الإشارة إلى اتجاهها. ونريد تحديد أي شكل من الأشكال الأربعة يوضح بطريقة صحيحة اتجاه خطوط المجال المغناطيسي بمعلومية اتجاه التيار. وقبل أن نبدأ في تحديد ذلك، دعونا نسترجع قاعدة تساعدنا على تحديد اتجاه المجال المغناطيسي بناء على اتجاه التيار.

عندما يكون لدينا سلك يمر به تيار كهربي، على سبيل المثال، سلك كهذا، بمجرد معرفة اتجاه التيار في السلك، لنفترض أنه يتجه في هذه الحالة من اليسار إلى اليمين، يمكننا استخدام قاعدة اليد اليمنى لتحديد اتجاه المجال المغناطيسي حول هذا السلك. تعمل هذه القاعدة عن طريق وضع اليد اليمنى على السلك؛ بحيث يشير الإبهام إلى نفس اتجاه تدفق التيار. وبعد إجراء ذلك، تتمثل الخطوة التالية في لف أصابع اليد حول السلك بالطريقة التي تلتف بها بشكل طبيعي. ويكون هذا الاتجاه؛ أي الاتجاه الذي تلتف فيه الأصابع، هو اتجاه المجال المغناطيسي حول هذا السلك.

إذا رسمنا بعض خطوط المجال لهذا السلك، فإنها تكون على شكل دوائر متحدة المركز حول السلك في هذا الاتجاه الموضح. سنطبق اختبار قاعدة اليد اليمنى على كل شكل من هذه الأشكال الأربعة لنرى أي شكل منها يربط بطريقة صحيحة بين اتجاه التيار واتجاه المجال المغناطيسي. لنبدأ بالشكل (أ). يخبرنا هذا الشكل أن السلك النحاسي يمر به تيار كهربي إلى داخل الشاشة. يمكننا أن نرمز لذلك بالرمز ‪x‬‏. إذا طبقنا قاعدة اليد اليمنى، فستكون الخطوة الأولى هي وضع اليد اليمنى على السلك بحيث يشير الإبهام، وهو هذا الجزء هنا، إلى نفس اتجاه التيار، وهو في هذه الحالة إلى داخل الشاشة.

الخطوة التالية هي لف أصابع اليد في الاتجاه الذي تلتف فيه بشكل طبيعي. نلاحظ أن هذا الالتفاف يكون في اتجاه عقارب الساعة، في حين تتجه رءوس الأسهم الموجودة على خطوط المجال المغناطيسي هذه إلى عكس اتجاه عقارب الساعة. هذا يخبرنا أن اتجاه خطوط المجال المغناطيسي في الشكل (أ) لا يتوافق مع اتجاه التيار.

لننتقل إلى الشكل (ب). في هذه الحالة، نلاحظ أن التيار يتجه إلى خارج الشاشة. وسنمثل ذلك بنقطة في مركز هذا السلك. مرة أخرى، سنضع اليد اليمنى على السلك ونوجه الإبهام في نفس الاتجاه الذي يتدفق فيه التيار عبر السلك. وهو في هذه الحالة إلى خارج الشاشة. وكما فعلنا من قبل، سنلف أصابع اليد حول السلك، ويكون الاتجاه الذي يشير إليه التفاف الأصابع هو اتجاه المجال المغناطيسي حول السلك. لاحظ أن اتجاه هذا السهم في عكس اتجاه عقارب الساعة. لكن رءوس الأسهم الموجودة على خطوط المجال المغناطيسي الموضحة تشير إلى اتجاه عقارب الساعة. وهذا يعني أن خطوط المجال المغناطيسي في الخيار (ب) لا تشير إلى الاتجاه الصحيح.

بعد ذلك، ننتقل إلى الخيار (ج)، وفي هذا الخيار، يمر التيار الكهربي في السلك إلى داخل الشاشة. سنشير إذن إلى هذا بالرمز ‪x‬‏، كما فعلنا في الشكل (أ). وكما هو الحال في الشكل (أ)، عند تطبيق قاعدة اليد اليمنى، نجد أن الأصابع تلتف في اتجاه عقارب الساعة. وفي هذه الحالة، يتوافق هذا الاتجاه مع اتجاه خطوط المجال المغناطيسي في الشكل (ج).

يبدو الآن أن الشكل (ج) يوضح علاقة صحيحة بين اتجاه التيار في السلك واتجاه المجال المغناطيسي حول السلك. وقبل أن ننتهي، نلقي نظرة على الشكل (د). في هذا الخيار، يمر التيار إلى داخل الشاشة. وسنشير إلى ذلك مرة أخرى بالرمز ‪x‬‏. وكما رأينا من قبل، تشير قاعدة اليد اليمنى إلى أن خطوط المجال المغناطيسي في هذه الحالة يجب أن تكون في اتجاه عقارب الساعة. لكننا نلاحظ أن أحد رءوس الأسهم هذه يشير إلى هذا الاتجاه. لكن لا يتجه الرأسان الآخران في هذا الاتجاه. وعليه يخبرنا هذا بأن الخيار (د) ليس الخيار الصحيح أيضًا. ومن ثم، يئول الأمر إلى أن الخيار (ج) هو الخيار الصحيح. هذا هو الشكل الذي يوضح بطريقة صحيحة خطوط المجال المغناطيسي حول سلك يمر به تيار كهربي.