المجال المغناطيسي لملف دائري وملف لولبي: الأقواس والتراكب والسلك الملتف
نفس منطق السلك المستقيم، لكن الشكل هنا منحنٍ: ملف دائري يعطي مجالًا عند مركزه، وملف لولبي يعطي مجالًا منتظمًا داخله. والفكرة التي تخدعك في أكثر الأسئلة أن المجال يتغير مع الدائرة الكهربية (المقاومة والتيار) وليس مع الشكل وحده. والأسئلة الباقية في صفحة الأسئلة.
ملف دائري: الاتجاه والقيمة
عند مركز ملف دائري عدد لفاته ونصف قطره :
- المجال يتناسب طرديًا مع و ، وعكسيًا مع .
- اتجاه المجال بقاعدة اليد اليمنى للملف: الأصابع مع التيار والإبهام في اتجاه المجال. فتيار مع عقارب الساعة يعطي مجالًا داخل الصفحة عند المركز، والعكس بالعكس.
- خطوط المجال حول الملف منحنيات مقفلة تخرج من وجه وتدخل من الآخر، وليست خطوطًا مستقيمة.
اعرض الحل
نحدد الاتجاه بقاعدة اليد اليمنى للملف: الأصابع مع التيار والإبهام مع المجال
التيار في الشكل (د) في اتجاه عقارب الساعة من أعلى فيكون المجال داخل الحلقة إلى أسفل
والخطوط تخرج من أحد وجهي الحلقة وتدخل من الآخر على شكل منحنيات مقفلة
الإجابة (د).
اعرض الحل
التيار في اتجاه عقارب الساعة فالمجال عمودي على الصفحة إلى الداخل
الإجابة (ج).
اعرض الحل
فالمجال يتناسب طرديًا مع وعكسيًا مع
مضاعفة التيار تضاعف المجال ومضاعفة القطر تنصفه، فيبقى المجال
الإجابة (أ).
جزء من الدائرة
القوس الذي زاويته يعطي نفس الكسر من مجال الدائرة الكاملة:
- نصف دائرة وربع دائرة .
- الأجزاء المستقيمة الموصلة على استقامة المركز لا تعطي مجالًا عنده، فاحذفها واحسب القوس فقط. وهذا أكثر ما يتكرر.
- إذا اختلف اتجاه التيار في قوسين فاحسب لكل قوس اتجاهه ثم اجمع أو اطرح.
اعرض الحل
الجزآن المستقيمان على استقامة النقطة فلا يؤثران، والقوس دائرة:
الإجابة (د).
اعرض الحل
كل نصف حلقة يعطي عند المركز:
النصفان متعامدان فمجالاهما متعامدان:
الإجابة (أ).
جمع المجالات
مجال الملف يُجمع مع غيره كمتجه:
- حلقتان متحدتا المركز وتياراهما متضادان: المجالان متضادان، والمحصلة في اتجاه الأصغر نصف قطر لأن مجالها أكبر.
- حلقة وسلك مستقيم: عند مركز الحلقة مجال السلك حيث بعد السلك عن المركز. فإذا كانا متضادين وتساويا فالمحصلة صفر.
- المجالان المتعامدان: .
اعرض الحل
الحلقة الخارجية مع عقارب الساعة (مجالها إلى الداخل) والداخلية عكسها (مجالها إلى الخارج)
التيارات متساوية لكن نصف قطر الداخلية أصغر فمجالها أكبر
فالمحصلة في اتجاه مجال الحلقة الداخلية: خارج الصفحة
الإجابة (د).
اعرض الحل
بعد السلك عن مركز الحلقة
عند انعدام المجال يتساوى مجال السلك ومجال الحلقة:
الإجابة (ب).
الدائرة الكهربية تغيّر المجال
عندما تكون البطارية ثابتة تتغير المقاومة مع طول السلك، فيتغير التيار نفسه. ولهذا:
- قطع نصف اللفات يجعل المقاومة نصفًا فيتضاعف التيار، ويعطي فيبقى المجال كما هو.
- ولكن و فتختفي من القانون إذا ثبت فرق الجهد.
- عند شد ملف دائري ليصير لولبيًا طوله أكبر بكثير من نصف قطره، يقل المجال لأن المقام بدل .
اعرض الحل
قطع نصف اللفات يجعل المقاومة نصف ما كانت: فيصبح التيار
فتظل كثافة الفيض كما هي
الإجابة (أ).
اعرض الحل
قبل الشد:
بعد الشد يصبح الملف لولبيًا طوله :
الإجابة (ب).
الملف اللولبي
داخل ملف لولبي طويل المجال منتظم ويوازي المحور:
- المجال لا يعتمد على قطر الملف، بل على عدد اللفات في وحدة الطول والتيار.
- القطب الشمالي للملف عند الطرف الذي يخرج منه المجال، ويُحدد بقاعدة اليد اليمنى.
- القلب الحديدي يزيد المجال: نضع نفاذية الحديد بدلًا من .
- عند ثبات فرق الجهد يعتمد التيار على المقاومة، والمقاومة تتناسب مع عدد اللفات.
اعرض الحل
الإجابة (ج).
اعرض الحل
عند وضع قلب من الحديد تُستبدل نفاذية الهواء بنفاذية الحديد:
الإجابة (د).
اعرض الحل
مقاومة الملف فالتيار:
وهو لا يعتمد على
الإجابة (د).
قبل الامتحان
- مركز الحلقة ، والقوس من ذلك، والمستقيم على استقامة المركز لا يعطي شيئًا.
- اتجاه المجال دائمًا بقاعدة اليد اليمنى للملف قبل الجمع أو الطرح.
- الملف اللولبي : العدد في وحدة الطول هو المهم، والقلب الحديدي يستبدل .
- مع بطارية ثابتة اسأل: كيف تغيرت المقاومة؟ فالتيار يتغير معها.
للتدرّب على الدرس كاملًا، افتح صفحة الأسئلة واختر درس التأثير المغناطيسي للتيار (2) من الفيزياء.