فيديو السؤال: فهم قانون لنز الفيزياء • الصف الثالث الثانوي

نسخة الفيديو النصية

اتجاه التيار الكهربي المستحث في موصل بواسطة (فراغ) متغير (فراغ) التغير الابتدائي في المجال المغناطيسي.

يتحدث هذا السؤال عن تيارات مستحثة في موصل بواسطة شيء متغير. نعلم أن المجال المغناطيسي الذي يولده التيار المستحث يرتبط بالتغير الابتدائي في المجال المغناطيسي. لا بد أن تبدو هذه العبارة مألوفة لك. إنها تطابق إلى حد كبير تعريف قانون لنز.

ينص قانون لنز على أنه عند تولد تيار بالحث الكهرومغناطيسي، يكون اتجاه التيار بحيث يولد مجالًا مغناطيسيًّا يعاكس التغير في المجال المغناطيسي الأصلي. لرؤية كيفية حدوث ذلك بالضبط، دعونا نرسم شكلًا لملف. بعد ذلك، دعونا نضف مغناطيسًا إلى هذا الشكل بحيث يكون قطبه الشمالي متجهًا لأسفل، ويعني ذلك أن خطوط المجال المغناطيسي الصادرة من هذا المغناطيس لا بد أن تبدو هكذا.

يمكننا أن نرى بوضوح أن بعض خطوط المجال المغناطيسي تمر عبر الملف. هذا في الأساس مؤشر مباشر يوضح مقدار الفيض المغناطيسي المتدفق عبر الملف. لكن تدفق فيض مغناطيسي عبر الملف لا يعني بالضرورة تولد تيار في هذا الملف. إن ما يؤدي إلى تولد تيار بالحث هو التغير في الفيض المغناطيسي المتدفق عبر الملف، وليس مجرد وجود مجال مغناطيسي في حد ذاته.

إحدى طرق فعل ذلك هي تقريب المغناطيس من الملف. إذا قربنا المغناطيس من الملف، فعندئذ سيمر المزيد من خطوط المجال المغناطيسي عبر الملف، ويشير ذلك إلى وجود كمية أكبر من الفيض المغناطيسي. ينتج عن هذا التغير في الفيض تيار في السلك. تحدد سرعة تحريك المغناطيس التيار المتولد في الملف. سيولد هذا التيار المستحث المجال المغناطيسي الخاص به، وسيعاكس ذلك التغير في المجال المغناطيسي الأصلي. بما أننا حركنا المغناطيس الأصلي لأسفل في اتجاه الملف، فلا بد أن يكون التغير في الفيض المغناطيسي في الاتجاه نفسه أيضًا؛ أي لأسفل.

يخبرنا قانون لنز بأن المجال المغناطيسي المعاكس الذي يولده التيار المستحث في الملف يشير لأعلى؛ لأنه لا بد أن يكون في الاتجاه المعاكس للتغير الأصلي. إذن، لا بد لهذا التيار المستحث الذي يولد مثل هذا المجال المغناطيسي أن يمر في هذا الاتجاه، وقد عرفنا ذلك باستخدام قاعدة اليد اليمنى. إن قاعدة اليد اليمنى سهلة التطبيق. نشير بإبهام اليد اليمنى إلى اتجاه التيار. بعد ذلك، نلف أصابعنا، ويكون اتجاه التفاف الأصابع هو اتجاه المجال المغناطيسي. يمكننا تطبيق قاعدة اليد اليمنى هذه على أي من المجالات المغناطيسية المتولدة لمعرفة الاتجاه الذي يتدفق فيه التيار.

إذن، بما أن قانون لنز يعتمد على التغير في المجال المغناطيسي الأصلي، فإننا إذا حركنا المغناطيس نفسه في الاتجاه المعاكس؛ أي لأعلى، فعلى الرغم من أن خطوط المجال المغناطيسي البرتقالية لا تزال تتجه لأسفل، سيعكس التيار في الملف اتجاهه. نتيجة لذلك، سيعكس المجال المغناطيسي اتجاهه أيضًا بسبب هذا التيار. إذن، ليس المهم هو اتجاه خطوط المجال الصادرة من المغناطيس، بل المهم هو اتجاه التغير في الفيض، أو بعبارة أخرى: التغير في المجال المغناطيسي. هذا هو ما ينص عليه قانون لنز الذي يمكننا اعتباره قاعدة ننطلق منها للإجابة عن سؤالنا.

إذن، اتجاه التيار الكهربي المستحث في موصل بواسطة مجال مغناطيسي متغير يعاكس التغير الابتدائي في المجال المغناطيسي.