میدان مغناطیسی حاصل از سیم راست - 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
3- فیلم را ببینید.
توضیح بیشتر: دکمه راهنما در نوار بالایی را کلیک کنید .
1 - مقدمه و تاریخچه کوتاه
هرگاه از یک رسانا جریان الکتریکی عبور کند در اطراف آن میدان مغناطیسی ایجاد می شود. اورستد این واقعیت را به طور اتفاقی در آزمایشگاه کشف کرد. این استاد دانمارکی، زمانی که داشت عبور الکتریسیته از سیم را برای شاگردان شرح می داد، مشاهده کرد وقتی که جریان از سیم می گذرد قطب نمایی که در آن نزدیکی بود حرکت می کند. مشاهده بالا نشان می دهد که جریان الکتریکی باعث ایجاد میدان مغناطیسی می شود. به این ترتیب رابطه بین الکتریسیته و مغناطیس مشخص شد.
2 - اندازه میدان مغناطیسی حاصل از سیم راست
شاید ساده ترین رسانای حامل جریان سیم راست باشد. ضمنا فرض شده است که این سیم راست بی انتها است. وقتی که از یک سیم راست، جریان الکتریکی عبور می کند در اطراف آن میدان مغناطیسی ایجاد می شود.اندازه میدان به دو عامل بستگی دارد.
- فاصله از سیم: هر چه از سیم دور تر شویم به همان نسبت میدان ضعیف تر می شود. یعنی میدان با فاصله از سیم، نسبت وارون دارد. مثلا اگر فاصله نقطه از سیم 5 برابر شود میدان 1/5 ( یک پنجم ) می شود.
- اندازه جریان الکتریکی: هرچه جریان بیشتری از سیم عبور کند، میدان مغناطیسی قوی تری ایجاد می شود. در واقع میدان با جریان، رابطه مستقیم دارد. مثلا اگر جریان 3 برابر شود میدان مغناطیسی نیز 3 برابر می شود.
3 - جهت میدان مغناطیسی حاصل از سیم راست
برای آنکه جهت میدان را مشخص کنیم از قاعده چهار انگشت بسته دست راست استفاده می کنیم. در این قاعده مطابق شکل روبرو، سیم را طوری در دست راست می گیریم که انگشت شست، در جهت جریان باشد. در این صورت چهار انگشت بسته دست راست، جهت میدان مغناطیسی را نشان می دهد.معمولا دو نوع سوال بیشتر مطرح می شوند.
- جریان الکتریکی نسبت به یک صفحه، درونسو یا برونسو است.
- جریان الکتریکی نسبت به یک صفحه، موازی است.
در مثال های زیر هردو حالت را بررسی می کنیم.
مثال 1:
در شکل روبرو، جهت جریان الکتریکی نسبت به صفحه کاغذ درونسو است. خطوط میدان مغعناطیسی و جهت میدان را در نقاط مختلف روی کاغذ، رسم کنید
در شکل روبرو، جهت جریان الکتریکی نسبت به صفحه کاغذ درونسو است. خطوط میدان مغعناطیسی و جهت میدان را در نقاط مختلف روی کاغذ، رسم کنیدپاسخ:
جهت جریان درونسو است. یعنی وارد صفحه کاغذ می شود. بنابراین، دست راست خود را طوری قرار می دهیم که انگشت شست درونسو باشد در این صورت، چهار انگشت بسته دست راست، در جهت ساعتگرد( یعنی در جهت حرکت عقربه های ساعت) قرار می گیرند.
جهت جریان درونسو است. یعنی وارد صفحه کاغذ می شود. بنابراین، دست راست خود را طوری قرار می دهیم که انگشت شست درونسو باشد در این صورت، چهار انگشت بسته دست راست، در جهت ساعتگرد( یعنی در جهت حرکت عقربه های ساعت) قرار می گیرند. پس خطوط میدان مغناطیسی نیز دایره های هم مرکز هستند که جهت آنها ساعتگرد است. خطوط نیرو را با رنگ سبز نشان دادیم. میدان مغناطیسی که یک کمیت برداری است باید مماس و هم جهت خطوط میدان باشد. آنها را با رنگ آبی نشان دادیم.
مثال 2:
در شکل روبرو، جهت جریان الکتریکی نسب به صفحه کاغذ، برونسو است. خطوط میدان مغناطیسی و جهت میدان را در نقاط مختلف روی کاغذ رسم کنید.
در شکل روبرو، جهت جریان الکتریکی نسب به صفحه کاغذ، برونسو است. خطوط میدان مغناطیسی و جهت میدان را در نقاط مختلف روی کاغذ رسم کنید.پاسخ:
جهت جریان برونسو است. یعنی از صفحه کاغذ خارج می شود. بنابراین، دست راست خود را طوری قرار می دهیم که انگشت شست برونسو باشد در این صورت، چهار انگشت بسته دست راست، در جهت پادساعتگرد( یعنی خلاف جهت حرکت عقربه های ساعت) قرار می گیرند.
جهت جریان برونسو است. یعنی از صفحه کاغذ خارج می شود. بنابراین، دست راست خود را طوری قرار می دهیم که انگشت شست برونسو باشد در این صورت، چهار انگشت بسته دست راست، در جهت پادساعتگرد( یعنی خلاف جهت حرکت عقربه های ساعت) قرار می گیرند. پس خطوط میدان مغناطیسی نیز دایره های هم مرکز هستند که جهت آنها پاد ساعتگرد است. خطوط نیرو را با رنگ سبز نشان دادیم. میدان مغناطیسی که یک کمیت برداری است باید مماس و هم جهت خطوط میدان باشد. آنها را با رنگ آبی نشان دادیم.
مثال 3:
در شکل روبرو، چهار حالت مختلف برای سیم حامل جریان نشان داده شده است. جهت جریان I در هر حالت با فلش قرمز مشخص شده است. جهت میدان مغناطیسی را برای هر کدام مشخص کنید.
در شکل روبرو، چهار حالت مختلف برای سیم حامل جریان نشان داده شده است. جهت جریان I در هر حالت با فلش قرمز مشخص شده است. جهت میدان مغناطیسی را برای هر کدام مشخص کنید.پاسخ:
از قاعده دست راست با چهار انگشت بسته استفاده می کنیم. علامت درونسو و برونسو بودن میدان مغناطیسی را در هر حالت با رنگ آبی نشان دادیم. جهت میدان مغناطیسی، با جهت چهار انگشت بسته دست راست مشخص می شود. ضمنا مشاهده می کنیم که اگر یک طرف سیم درونسو باشد طرف دیگر برونسو است.
از قاعده دست راست با چهار انگشت بسته استفاده می کنیم. علامت درونسو و برونسو بودن میدان مغناطیسی را در هر حالت با رنگ آبی نشان دادیم. جهت میدان مغناطیسی، با جهت چهار انگشت بسته دست راست مشخص می شود. ضمنا مشاهده می کنیم که اگر یک طرف سیم درونسو باشد طرف دیگر برونسو است.


بخش نظرات