يتكون المغناطيس الكهربي من ملف سلك معزول ملتف حول أسطوانة حديدية. وتتناسب شدة المجال المغناطيسي المتولد مع شدة التيار ومع عدد لفات الملف. يمر التيار (I) في سلك مستقيم فينشأ مجال مغناطيسي (B). ويكون اتجاه دوران المجال المغناطيسي مطابقا ل قاعدة اليد اليمنى.

مراجعة فيزياء الصف الثالث الثانوي
حل مسائل كتاب الوسام للمجال المغناطيسي لتيار يمر في سلك مستقيم فيزياء: (الصف الثالث الثانوي)
Mr Ahmed sayed



التجربة العملية

الغرض من التجربة :

تخطيط المجال المغناطيسي لتيار كهربائي مستمر يمر في سلك مستقيم رأسي

الأدوات : ورق مقوى – بوصلة – سلك معزول – أميتر – مفتاح كهربائي – بطارية – برادة حديد – ريوستات

خطوات العمل :

1-     نصل دائرة كما بالشكل
2-     نرتب مجموعة البوصلات حول السلك ونلاحظ أنها تشير إلى اتجاه الزوال المغناطيسي الأرضي

3-     نغلق الدائرة حتى يمر تيار مناسب خلالها ونلاحظ اتجاه الأقطاب الشمالية للبوصلات

4-   نفتح الدائرة ونبعد البوصلات ثم ننثر برادة الحديد حول السلك – نقفل الدائرة ونطرق لوح الورق طرقا خفيفا

5-   نفتح الدائرة ونبعد برادة الحديد ثم نرتب البوصلات حول السلك ونغلق الدائرة ونلاحظ اتجاه الأقطاب الشمالية للبوصلات لمعرفة اتجاه خطوط المجال حول السلك

6-     نلاحظ أقطاب البطارية ونتعرف على تأثير اتجاه التيار على اتجاه المجال

7-     نطبق قاعدة اليد اليمنى أو البريمة لماكسويل لتحديد اتجاه المجال حول السلك

8-     نرسم شكلا للمجال المغناطيسي حول السلك

شكل المجال

خطوط المجال عبارة عن دوائر مغلقة منتظمة متحدة المركز مركزها السلك ذاته وفي مستوى عمودي على السلك

تعيين اتجاه خطوط المجال حول الموصل :

1.     قاعدة قبضة اليد اليمنى : عندما تقبض اليد اليمنى على الموصل بحيث يشير الإبهام إلى اتجاه التيار الكهربائي فان اتجاه الأصابع الملتفة حول السلك يحدد اتجاه خطوط الفيض المغناطيسي .

2.     قاعدة البريمة اليمنى لماكسويل : إذا أدرت بريمة بحيث يشير اتجاه اندفاعها إلى اتجاه التيار فان اتجاه دوراتها يحدد اتجاه خطوط المجال المغناطيسي  ( تسمى أيضا هذه القاعدة – قاعدة اللولب اليميني اللف )     3.    باستخدام بوصلة مغناطيسية صغيرة : إذا وضعت بوصلة على لوح الورق المقوى الذي يخترقه      الموصل فان الاتجاه الذي يتخذه قطبها الشمالي يدل على اتجاه خطوط الفيض المغناطيسي  

تعيين شدة المجال المغناطيسي عند نقطة بالقرب من السلك

العوامل التي تتوقف عليها شدة المجال المغناطيسي هي :

1.     شدة التيار الكهربائي ( I  )   - - - - - - - -  تناسب طردي مع شدة المجال  (B α I)

2.     بعد النقطة عن السلك ( d )   - - - - - - - - - تناسب طردي مع شدة المجال  (  B α 1/d   )

الاستنتاج
ميو μ  ثابت السماحية ( النفاذية ) للفراغ = 4 π x 10 -7  وبر / أمبير . متر  

إذا العلاقة في حالة سلك موضوع في الهواء تكتب على الصورة

عدد العوامل التي تتوقف عليها شدة المجال المغناطيسي لتيار كهربائي يمر في سلك مستقيم طويل واستنتج العلاقة بين هذه العوامل وشدة المجال
احسب شدة المجال المغناطيسي عند نقطة تبعد في الهواء 4cm عن سلك طويل يسري فيه تيار كهربائي شدته 3A

ملاحظات هامة

1 - الدوائر التي تمثل خطوط الفيض المغناطيسي تتزاحم بالقرب من السلك وتتباعد بتباعدها عنه ونستنتج من هذا أن شدة المجال المغناطيسي للتيار تزداد بالاقتراب من السلك وتقل بالابتعاد عنه

2 - بزيادة شدة التيار الكهربي في السلك وإعادة طرق لوح الورق المقوى يزداد تزاحم خطوط الفيض حول السلك حيث تصبح الدوائر أكثر ازدحاما ونستنتج من هذا ان شدة المجال تزداد بزيادة شدة التيار [ تناسب طردي ]

3 - تسمى العلاقة السابقة قانون أمبير الدائري Ampere's Circuital Law

الدوران المغناطيسي
هو حاصل ضرب شدة المجال المغناطيسي في طول محيط الدائرة حول الموصل

علل يتوقف الدوران المغناطيسي على شدة التيار فقط ؟
لأن شدة المجال تتناسب عكسيا مع البعد عن السلك وبالتالي يكون حاصل ضربهما مقدار ثابت

كيفية حساب الدوران المغناطيسي
إذا كان المسار دائري
إذا كان المسار غير منتظم حيث θ الزاوية بين و B
يجب أن يكون المسار مغلق
ويجب أن يحتوي المسار بداخله على تيار كهربائي
قانون أمبير : مجموع مقادير الدوران المغناطيسي على أجزاء المسار المغلق المختلفة يتناسب طرديا مع شدة التيار داخل ذلك المسار