التأثير المغناطيسى للتيار الكهربى.....

المجال المغناطيسي لتيار يمر في سلك مستقيم

شكل المجال :-

عبارة عن دوائر متحدة المركز. مركزها محور السلك تتزايد كثافتها بالقرب من السلك وتقل بالبعد عنه.

* العوامل التي تتوقف عليها كثافة الفيض المغناطيسي بالقرب من سلك مستقيم(B) :-

   

m معامل النفاذية المغناطيسية للوسط   

وبر / أمبير . متر        للهواء

وبر /م² (نسلا)   في الهواء

* تعيين اتجاه المجال المغناطيسي :-

عملياً بواسطة البوصلة حيث اتجاه المجال هو الاتجاه الذي يشير إليه القطب الشمالي لإبرة البوصلة.

* قاعدة اليد اليمنى لامبير :-

امسك السلك بيدك اليمنى بحيث يشير الإبهام إلى اتجاه التيار فيشير دوران الأصابع لاتجاه المجال المغناطيسي.

* قاعدة البريمة اليمنى لماكسويل :-

 عند دوران بريمة يمنى بحيث يشير اتجاه اندفاعها إلى اتجاه التيار فإن اتجاه الدوران يحدد اتجاه خطوط الفيض في المجال.

* طرق حل مسائل السلك المستقيم

* إذا كان التيار في اتجاه واحد :

كثافة الفيض عند نقطة بين السلكين

كثافة الفيض عند نقطة خارج السلكين B_t=B₁+B₂

نقطة التعادل بين السلكين وعندها تكون

d₁ المسافة بين السلك الأول ونقطة التعادل.

d₂ المسافة بين السلك الثاني ونقطة التعادل.

* إذا كان التيار في اتجاهين متضادتين

كثافة الفيض عند نقطة بين سلكين Bt=B1 + B2

كثافة الفيض عند نقطة خارج الحيز بين السلكين.

نقطة التعادل خارج الحيز بين السلكين وعندها

* سلك عمودي على المجال المغناطيسي للأرض ويحمل تيار عمودي على مستوى  الورقة وللخارج.

                عند الشرق B_t = B₁ + B₂

                عند الغرب

عند الشمال والجنوب  

                       

المجال المغناطيسي لتيار يمر في ملف لولبي ( حلزوني )

شكل المجال :-

 يشبه المجال المغناطيسي لمغناطيس.

خطوط الفيض عند محور الملف متوازية ( مجال منتظم )

* العوامل التي يتوقف عليها كثافة الفيض المغناطيسي (B) عند أي نقطة على المحور داخل الملف :-

* تعيين اتجاه خطوط الفيض :-

Œ قاعدة عقاربه الساعة.  

 قاعدة اليد اليمنى لامبير.

* القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيسي على سلك يمر به تيار كهربي

عند مرور تيار كهربي في سلك مستقيم حر الحركة في مجال مغناطيسي عمودي عليه فإن السلك يتأثر بقوة يتحدد اتجاهها حسب قاعدة فلمنج لليد اليسرى التي تنص على :-

نجعل أصابع اليد اليسرى الثلاثة الوسطى والسبابة والإبهام متعامدة على بعضها ونجعل الوسطى تشير إلى اتجاه التيار والسبابة تشير إلى اتجاه المجال فيشير الإبهام إلى اتجاه

القوة المغناطيسية (أو الحركة).

* تفسير القوة المغناطيسية :-

خطوط المجال (خطوط الفيض) المتزاحمة أعلى السلك تميل إلى أن تكون مستقيمة فتدفع السلك جهة المجال الضعيف.

* العوامل التي تتوقف عليها القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيسي على سلك يمر به تيار كهربي موضوع في هذا المجال :-

F µ B

F µ I

F µ L

عندما تكون F بالنيوتن و I بالامبير

L بالمتر      

                نيوتن / أمبير . متر

وعندما يميل السلك بزاوية q مع اتجاه المجال. 

* ظاهرة الموتور

هي ظاهرة تولد قوة على سلك يحمل تياراً وموضوع عمودياً على مجال مغناطيسي.

* العوامل التي يتوقف عليها اتجاه القوة :-

(1) إتجاه المجال المغناطيسي. 

(2) اتجاه التيار.

* العوامل التي يتوقف عليها مقدار القوة :

1- كثافة الفيض المغناطيسي             F µ B

2- طول السلك المعرض للمجال.      F  µ L

3- شدة التيار المار في السلك.         F  µ  I

4- الزاوية المحصورة بين المجال والسلك       F µ sinq    

* كثافة الفيض المغناطيسي (B)     

تساوي عددياً القوة المؤثرة على سلك طوله متر واحد ويمر به تيار شدته أمبير واحد وموضوع عمودياً على المجال المغناطيسي.

وحدة قياس كثافة الفيض المغناطيسي 1 تسلا

تعريف التسلا :

 هي كثافة ذلك الفيض المغناطيسي الذي يولد قوة مقدارها نيوتن واحد على سلك

  طوله 1 متر ويحمل تياراً شدته أمبير واحد وموضوع عمودياً على المجال.

س:- ما المقصود بـ كثافة الفيض المغناطيسي 0.2 تسلا؟

الحل

0.2 تسلا هي كثافة الفيض المغناطيسي التي تولد قوة مقدارها 0.2 نيوتن وعلى سلك طوله متر واحد ويحمل تياراً شدته أمبير واحد موضوع عمودياً على ذلك الفيض.

"القوة والعزم المؤثران على ملف مستطيل يمر به تيار كهربي"

إذا كان مستوى الملف موازياً لخطوط الفيض يتأثر الضلعان أ ب ، جـ د بقوتين متساويتين في المقدار ومتضادتين في الاتجاه وكل منهما تساوي.

F = B I a

الضلعان ب جـ ، أ د موازيان لخطوط الفيض لذا فإن القوة المؤثرة عليهما تساوي صفر.

 القوتان المؤثرتان على الضلعين أ ب و جـ د خط عملهم ليس على استقامة واحدة ، وبالتالي يكونا ازدواجاً يعمل على دوران الملف ويمكن حساب عزم الازدواج الناشئ من العلاقة

 ( عزم الازدواج = احدى القوتين x البعد العمودي بينهما F .b t=

 t = B I a               Q a b = A             t= B I A

حيث N عدد الملفات                t = B I A N

ملاحظة :-

إذا كان مستوى الملف يضع زاوية q مع اتجاه المجال:-

 t = B I A N  Cos q

عندما يميل الملف على اتجاه الفيض المغناطيسي بزاوية q يقل طول زراع الازدواج

ليصبح X =   Cosq ب جـ

t = F . X

 Cos ب جـ  t= B I L x

للفة الواحدة  = B I A cosq

t= B I A N cosq       

ملحوظة :-

 عندما يكون المجال عمودياً على مستوى الملف فإن عزم الازدواج يساوي صفر.

بطريقة أخرى :

عندما يكون مستوى الملف موازياً للفيض المغناطيسي تتولد على جانبي الملف الموازيين لمحور الدوران قوتان  متساويتان ومتضادتان في الاتجاه ويكونان ازدواجا عزمه.

t = ب جـ  F x

t = ب جـ  B I L x

                                   للفة الواحدة t = B I A

                              لعدد من اللفات t = BIAN

ويكون لهذا العزم القيمة العظمى.

المجال المغناطيسي لتيار يمر في ملف دائري

المجال :

 خطوط الفيض تفقد دائريتها

‚ تختلف كثافة الفيض من نقطة لأخرى.

ƒ خطوط الفيض عند مركز الملف وشبه متوازية (مجال منتظم).

„ B عند المركز عمودية على مستوى الملف.

… يشبه المجال المغناطيسي للأرض وللمغناطيسي القصير.

* العوامل التي تتوقف عليها كثافة الفيض المغناطيسي (B) عند مركز ملف دائري :-

وبر / أمبير.متر  للهواء

اتجاه المجال المغناطيسي:-      

* قاعدة البريمة اليمنى :-

عند دوران البريمة عند مركز الملف بحيث يشير اتجاه دورانها إلى اتجاه التيار في الملف فإن اتجاه اندفاعها يدل على اتجاه المجال المغناطيسي.

* قاعدة عقارب الساعة :-

عند النظر إلى أحد وجهي الملف فإن الوجه الذي يبدو عنده اتجاه التيار مع اتجاه عقارب الساعة

يعتبر هذا الوجه قطباً جنوبياً والوجه الذي يبدو عنده اتجاه التيار عكس عقارب الساعة يعتبر هذا الوجه قطباً شمالياً.

* طرق حل مسائل الملف الدائري

سلك مستقيم مماساً لملف دائري : بحيث تتواجد نقطة تعادل عند مركز الملف.