میدان مغناطیسی سیملوله - آموزش تصویری - زبان ساده
موارد زیر مکمل هم هستند. برای یادگیری پایدار، از همه آنها استفاده کنید:
1- متن را بخوانید
2- در آزمون شرکت کنید
توضیح بیشتر: دکمه راهنما در نوار بالایی را کلیک کنید .
محاسبه آنلاین میدان سیملوله، طول، تعداد حلقه، جریان سیملوله
سلامابزار زیر فوق العاده و بی نظیر است. چون بهترین شیوه یادگیری حل مسئله را ارائه می کند. در هیچ جای دیگری چنین ابزار فوق العاده ای را نمی توانید پیدا کنید. برای طراحی آن وقت زیادی صرف کردیم و کاملا رایگان در اختیار عموم قرار دادیم. لطفا از آن استفاده کنید. اعداد مختلف را وارد کنید و آنها را تغییر دهید. به این ترتیب شما می توانید بی نهایت سوال با پاسخ تشریحی ایجاد کنید. از همه مهمتر، حتی می توانید مسائل درون یا آخر فصل و نیز مثال های کتاب درسی را با آن حل کنید.
معلمان محترم می توانند برای طراحی سوال و یا بررسی درستی سوال خود، از این ابزار ارزشمند استفاده کنند( پس از آنکه نرم افزار سوال را تولید کرد می توانید ظاهر و ادبیات سوال را به دلخواه خود تغییر دهید). با احترام: ژرفنما
روش استفاده:
در قسمت پایین، چهار ورودی اعداد وجود دارد. در سه ورودی، عدد دلخواه خود را وارد کنید. سپس روی دکمه محاسبه کلیک کنید. تا حل تشریحی آن، ارائه می شود.
توضیح بیشتر
- فرض کنید سه ورودی برای عدد داریم اگر در ورودی اول و دوم، عدد وارد کنید کمیت سوم حساب می شود. اما اگر در ورودی دوم و سوم، عدد وارد کنید کمیت اول حساب می شود و ...
-
برای وارد کردن اعداد توان دار، ما از ساده ترین روش ( یعنی e-notation )استفاده کردیم. برای این کار، از حرف e استفاده کنید. مثلا 105 × 3 را به صورت 3e5 وارد کنید
همچنین 5-10 × 3 را به صورت 3e-5 وارد کنید
عدد 19-10 × 1/6 را به صورت 1.6e-19 وارد کنید
عددی مانند 105 را به صورت 1e5 وارد کنید.(یعنی به صورت e5 وارد نکنید).
دقت کنید هنگام وارد کردن e صفحه کلید شما انگلیسی باشد وگرنه وارد نمی شود. - برای وارد کردن اعداد اعشاری، مثلا 6/5 به جای علامت اعشار / از علامت نقطه . استفاده کنید
1 - سیملوله چیست؟ چگونه آن را درست کنیم؟
نام دیگر سیملوله، سلونوئید است. هر گاه یک سیم رسانا را به شکل استوانه بپیچیم، سیملوله حاصل می شود. به عبارت دیگر، سیم بلندی است که به صورت مارپیچ بلند پیچیده شده است.
اگر حلقه های سیملوله با هم تماس داشته باشند باید سیم رسانا دارای روکش عایق باشد( شکل 1). اما اگر تماس نداشته باشند می توان از سیم بدون روکش یا سیم روکش دار استفاده کرد( شکل 2).
از نظر تاریخی، اولین بار شخصی به نام استورجون، از 17 دور سیم رسانای بدون روکش استفاده کرد.
2 - تفاوت سیملوله و پیچه
اگر طول سیملوله، از قطر آن کوچکتر باشد معمولا پیچه نامیده می شود. اما اگر طول، بیشتر از قطر آن باشد به سیملوله نزدیک است. در واقع می توانیم به زبان غیر دقیق بگوییم، که اگر یک پیچه را بکشیم و از هم باز کنیم به سیملوله تبدیل می شود و اگر یک سیملوله را فشرده کنیم به پیچه تبدیل خواهد شد. البته مرز دقیقی بین پیچه و سیملوله وجود ندارد. این فقط یک توافق است.
3 - میدان مغناطیسی و خطوط میدان حاصل از سیملوله
وقتی از سیملوله جریان الکتریکی عبور می کند در داخل و خارج آن، میدان مغناطیسی ایجاد می شود. میدان مغناطیسی داخل سیملوله، از بیرون آن قوی تر است.
در داخل و نزدیک به مرکز میدان، میدان مغناطیسی یکنواخت است. بنابراین، خطوط میدان، موازی هم هستند. اما هرچه به لبه ها نزدیک شویم میدان دیگر یکنواخت نیست. در خارج سیملوله، میدان یکنواخت نیست.
هرچه طول سیملوله بیشتر باشد میدان در خارج آن، ضعیف تر است و میدان داخل آن نیز یکنواخت تر است.
4 - تعیین جهت خطوط میدان مغناطیسی در سیملوله
برای تعیین جهت میدان مغناطیسی و یا خطوط میدان از قاعده دست راست با چهار انگشت بسته استفاده می کنیم. با دو روش می توان این کار را انجام داد.- مانند حلقه جریان( درس قبل ) انگشت شست را در جهت جریان قرار می دهیم. در این صورت، چهار انگشت بسته دست راست، جهت میدان را نشان می دهد.
- چهار انگشت بسته دست راست را در جهت جریان قرار می دهیم. در این صورت، انگشت شست، جهت میدان را نشان می دهد. در این روش انگشت شست قطب N را نشان می دهد.
مثال 1: 
در شکل روبرو، یک باتری به یک سیملوله متصل است. مشخص کنید آهنربا جذب سیملوله می شود یا دفع می گردد؟
در شکل روبرو، یک باتری به یک سیملوله متصل است. مشخص کنید آهنربا جذب سیملوله می شود یا دفع می گردد؟پاسخ:
- ابتدا جهت جریان الکتریکی را مشخص می کنیم. بنابر قرارداد، جریان الکتریکی از قطب مثبت باتری خارج می شود. ما جهت جریان را با فلش های آبی نشان دادیم.
- به کمک قاعده دست راست با چهار انگشت بسته، قطب های سیملوله را مشخص می کنیم.
- چون قطب سیملوله و قطب آهنربا که در کنار هم هستند ناهمنام می باشند. بنابراین، نیروی بین آنها ربایشی است.
مثال 2: 
در شکل روبرو، از یک سیملوله جریان الکتریکی می گذرد. در اطراف آن، براده آهن ریخته ایم. چند قطب نما در نزدیک سیملوله قرار می دهیم.
در شکل روبرو، از یک سیملوله جریان الکتریکی می گذرد. در اطراف آن، براده آهن ریخته ایم. چند قطب نما در نزدیک سیملوله قرار می دهیم.- سایر قطب نما ها چگونه قرار می گیرند؟
- جهت جریان چگونه است؟
پاسخ:
- برای آنکه وضعیت سایر قطب نماها را مشخص کنیم، می توانیم از خطوط میدان استفاده کنیم. قطب نما طوری قرار می گیرد که قطب N( که با رنگ قرمز مشخص شده ) در جهت خطوط میدان مغناطیسی قرار می گیرند.
- برای تعیین جهت جریان، دست راست خود را طوری قرار می دهیم که انگشت شست در جهت میدان مغناطیسی( جهت قطب N قطب نما) باشد. در این صورت جهت جریان، در جهت چهار انگشت بسته دست راست است. در نتیجه، جهت جریان، مطابق شکل است که با رنگ سبز نشان دادیم
5 - فرمول محاسبه میدان مغناطیسی سیملوله
در قسمت بالا گفتیم اگر از سیملوله جریان الکتریکی عبور کند در داخل و خارج آن، میدان مغناطیسی ایجاد می شود. برای محاسبه میدان مغناطیسی سیملوله، از فرمول روبرو استفاده می شود. این فرمول فقط میدان مغناطیسی داخل سیملوله را حساب می کند.- B میدان مغناطیسی( برحسب تسلا T )
- μ تراوایی مغناطیسی خلا( 4π×10-7 )
- N تعداد دور های سیملوله ( یکا ندارد)
- I جریان الکتریکی( برحسب آمپر A)
- L طول سیملوله( برحسب متر m)
مثال 3: یک سیملوله با طول 20 سانتی متر، دارای 500 حلقه سیم است. اگر جریان 500 میلی آمپر از این سیملوله عبور کند، میدان مغناطیسی در درون آن چند تسلا است؟
پاسخ:
طول 20 سانتی متر است باید به متر تبدیل شود. آن را بر 100 تقسیم کردیم شد 0.2 متر. جریان برابر 500 میلی آمپر است آن را بر 1000 تقسیم کردیم شد 0.5 آمپر. سپس از فرمول استفاده کردیم.
طول 20 سانتی متر است باید به متر تبدیل شود. آن را بر 100 تقسیم کردیم شد 0.2 متر. جریان برابر 500 میلی آمپر است آن را بر 1000 تقسیم کردیم شد 0.5 آمپر. سپس از فرمول استفاده کردیم. مثال 4: ( محاسبه جریان سیملوله ) طول یک سیملوله 1000 دوری، 5 سانتی متر است. اگر میدان مغناطیسی در درون آن 2 میلی تسلا باشد جریان چند آمپر از این سیملوله عبور می کند؟
پاسخ:
میدان مغناطیسی را بر 1000 تقسیم کردیم تا به تسلا تبدیل شود. طول 5 سانتی متر را بر 100 تقسیم کردیم تا به متر تبدیل شود. سپس از فرمول استفاده کردیم.
میدان مغناطیسی را بر 1000 تقسیم کردیم تا به تسلا تبدیل شود. طول 5 سانتی متر را بر 100 تقسیم کردیم تا به متر تبدیل شود. سپس از فرمول استفاده کردیم. مثال 5: ( محاسبه طول سیملوله ) میدان مغناطیسی در درون یک سیملوله 300 گاوس است. فرض کنید دارای 1600 حلقه سیم است. اگر جریان 3 آمپر از این سیملوله عبور کند، طول سیملوله چقدر است؟
پاسخ:
میدان مغناطیسی 300 گاوس است. آن را بر 10000 تقسیم کردیم تا به تسلا تبدیل شود. شد 0.03 تسلا. از فرمول استفاده می کنیم مشاهده می کنید که طول سیملوله تقریبا برابر 0.2 متر است آن را در 100 ضرب می کنید می شود 20 سانتیمتر
میدان مغناطیسی 300 گاوس است. آن را بر 10000 تقسیم کردیم تا به تسلا تبدیل شود. شد 0.03 تسلا. از فرمول استفاده می کنیم مشاهده می کنید که طول سیملوله تقریبا برابر 0.2 متر است آن را در 100 ضرب می کنید می شود 20 سانتیمتر مثال 6: ( محاسبه تعداد دور های سیملوله ) از یک سیملوله با طول 30 سانتی متر، جریان 2 آمپر می گذرد. اگر میدان مغناطیسی در درون آن 60 گاوس باشد، این سیملوله دارای چند حلقه است؟
پاسخ:
گاوس را بر 10000 تقسیم می کنیم من شود 0.006 تسلا. طول 30 سانتی متر یعنی 0/3 متر. از فرمول استفاده می کنیم. مشاهده می کنیم که باید حدود 716 دور سیم باشد.
گاوس را بر 10000 تقسیم می کنیم من شود 0.006 تسلا. طول 30 سانتی متر یعنی 0/3 متر. از فرمول استفاده می کنیم. مشاهده می کنیم که باید حدود 716 دور سیم باشد.
بخش نظرات
سلام
چگونه از روی طول یک سیم به طول سیم لوله پی ببریم
ابتدا فرض کنیم که سیملوله تک لایه است. اگر طول سیم را بر محیط دایره (2πr) تقسیم کنید تعداد حلقه یا تعداد دور به دست می آید . حالا اگر قطر سیم را داشته باشید می توانید تعداد حلقه را در قطر سیم ضرب کنید تا طول سیملوله به دست آید. علت اینکه ضرب می کنیم این است که حلقه ها در کنار هم قرار گرفته اند. و فاصله آنها به اندازه قطر سیم است.
اگر سیملوله از چندین لایه تشکیل شده باشد در این صورت باید عددی که در مرحله قبل به دست آمد را بر تعداد لایه ها هم تقسیم کنید تا طول نهایی سیملوله به دست آید
عالی توضیحاتتون بسیار عالی وساده و روشن و قابل درک و هضم بیان شده