فيديو السؤال: تحديد الموضع الذي يكون عنده المجال المغناطيسي أقوى الفيزياء

نسخة الفيديو النصية

يوضح الشكل الآتي خطوط المجال المغناطيسي التي ينتجها سلك يمر به تيار إلى داخل الشاشة. عند أي نقطة من النقاط المشار إليها على الشكل يكون المجال المغناطيسي أقوى؟

في هذا الشكل، تمثل النقطة الصفراء عند المركز السلك الذي يمر به تيار إلى داخل الشاشة. حول السلك، نلاحظ وجود عدة دوائر متحدة المركز مع وجود أسهم على هذه الدوائر. هذه الخطوط هي خطوط المجال المغناطيسي الناتجة عن التيار. نلاحظ أن هذا المجال المغناطيسي يشير إلى اتجاه عقارب الساعة حول السلك. ما نريد تحديده هو النقطة التي يكون المجال المغناطيسي عندها أقوى من بين النقاط الخمس على الشكل وهي: النقطة ‪i‬‏، والنقطة ‪ii‬‏، والنقطة ‪iii‬‏، والنقطة ‪iv‬‏، والنقطة ‪v‬‏.

يمكننا تذكر العلاقة بين شدة المجال المغناطيسي وكثافة خطوط المجال المغناطيسي. كلما زادت كثافة خطوط المجال المغناطيسي، زادت شدة المجال في هذه المنطقة. في حالة الشكل الموجود لدينا، لنفترض أن لدينا صندوقًا له مساحة ثابتة. لنفترض أننا نحرك هذا الصندوق إلى مواضع مختلفة حول السلك. كلما زاد عدد خطوط المجال المغناطيسي التي سنراها داخل الصندوق، زادت شدة المجال المغناطيسي في هذه المنطقة. لذا عندما يكون الصندوق بعيدًا عن السلك، هنا مثلًا، يكون عدد خطوط المجال المغناطيسي الموجودة داخل هذه المساحة أقل مما تكون عليه عندما يكون الصندوق قريبًا من السلك، كما هو الحال هنا. إذن يمكننا القول إن المجال المغناطيسي في هذه المنطقة أقوى مما هو عليه في هذه المنطقة.

نستنتج أنه كلما اقتربنا من السلك، كان المجال المغناطيسي أقوى. وبالفعل نلاحظ أننا إذا بدأنا من نقطة بعيدة جدًّا عن السلك ثم اقتربنا من السلك، تصبح خطوط المجال المغناطيسي متقاربة فيما بينها أكثر فأكثر. وهذه إشارة على ازدياد شدة المجال المغناطيسي. ومن ثم، فإن النقطة الأقرب إلى السلك من بين النقاط الخمس ستشير إلى الموضع الذي يكون المجال المغناطيسي عنده أقوى.

النقطة ‪v‬‏ هنا هي الأبعد عن السلك. بعد ذلك، لدينا النقطة ‪iv‬‏، ثم النقطة ‪iii‬‏، ثم النقطة ‪ii‬‏، وهي أقرب إلى السلك من النقاط الأخرى، ولكن النقطة ‪i‬‏ هي الأقرب على الإطلاق. إذن من بين جميع النقاط المشار إليها، تشير هذه النقطة إلى الموضع الذي يكون المجال المغناطيسي عنده أقوى. لاحظ أنه إذا كانت لدينا نقطة أخرى تبعد المسافة نفسها التي تبعدها النقطة ‪i‬‏ عن السلك، فسيكون مقدار شدة المجال المغناطيسي هو نفسه عند تلك النقطة. لكن في هذه الحالة، بما أننا نتناول النقاط الخمس المشار إليها فقط، تكون الإجابة هي النقطة ‪i‬‏.