اقرأ في هذا المقال
الموصل الحامل للتيار داخل مجال مغناطيسي:
يتم تفسير المجال المغناطيسي عمومًا على أنّه المنطقة التي تعمل فيها قوة المغناطيسية، تنتج قوة المغناطيسية هذه عمومًا نتيجة الشحنة المتحركة أو بعض المواد المغناطيسية، يعود أصل هذا التفسير إلى القرن التاسع عشر. خلال السنوات الأولى من القرن التاسع عشر، اكتشف عالم يُدعى (H.C Oersted) أنّ الموصل الحامل للتيار ينتج تأثيرًا مغناطيسيًا حوله.
على الرغم من أنّ العلوم والتكنولوجيا لم تكن متطورة كما هي اليوم، بناءً على الملاحظات، فقد كان معروفًا بالفعل أنّ تأثير البرق، وضرب السفينة تسبب في خلل في إبر البوصلة، ممّا أدى إلى تعطيل نظام الملاحة. عرف الناس بعد ذلك أنّ البرق هو شكل من أشكال الكهرباء وأيضًا حقيقة أنّ عمل البوصلة يعتمد على المجال المغناطيسي للأرض. يشير هذا إلى وجود علاقة بين الاثنين، الشحنة الكهربائية المتحركة (التيار) والمجال المغناطيسي.
أثبت (Oersted) أنّ إبرة البوصلة تنحرف بالقرب من الموصل الحامل للتيار، أي أنّ هذا الموصل يمارس قوة على إبرة البوصلة. في وقت لاحق، في عام (1821م)، اكتشف “مايكل فاراداي” أنّ الموصل الحامل للتيار ينحرف أيضًا عند وضعه في مجال مغناطيسي. يمكن القول أنّ المجال المغناطيسي وهذا الموصل الحامل للتيار يمارسان قوة على بعضهما البعض في جوارهما.
افترض أنّ الموصل يحمل التيار (I) وهو بطول (l). نظرًا لأنّه يحمل التيار المستمر (DC)، سيتم إنشاء بعض خطوط التدفق حول الموصل وتكون متحدة المركز مع المحور المركزي للموصل. لذلك يتم إنشاء مجال كهرومغناطيسي بسبب هذا التيار من خلال هذا الموصل. بعد قاعدة الإبهام اليمنى، تحصل خطوط التدفق المغناطيسي على الاتجاه على طول الأصابع المنحنية عندما يشير الإبهام إلى اتجاه تدفق التيار.
شرح عمل الموصل الحامل للتيار داخل مجال مغناطيسي:
يُعرَّف التيار عمومًا على أنّه معدل تدفق الشحنة. نحن نعلم بالفعل أنّ الشحنات الثابتة تنتج مجالًا كهربائيًا يتناسب مع حجم الشحنة. يمكن تطبيق نفس المبدأ هنا، حيث تنتج الشحنات المتحركة مجالات مغناطيسية تتناسب مع التيار، وبالتالي ينتج عن الموصل الحامل للتيار تأثير مغناطيسي حوله، يُنسب هذا المجال المغناطيسي عمومًا إلى الجسيمات دون الذرية في الموصل، على سبيل المثال تتحرك الإلكترونات في المدارات الذرية.
يتم وضع هذا الموصل الحامل للتيار بين قطبين من مغناطيس حذاء حدوة الحصان بكثافة التدفق (B). هذا المغناطيس مثبت بإحكام على الأرض. الموصل غير ثابت، بل هو حر في الحركة. طول الموصل عمودي فقط على المجال المغناطيسي الدائم لحذاء الحصان. لذلك، من الواضح أنّ اتجاه التيار والمجال المغناطيسي طبيعي لبعضهما البعض. الآن هناك مجالان مغناطيسيان “المجال الكهرومغناطيسي بواسطة الموصل والمجال المغناطيسي الدائم بواسطة مغناطيس حذاء الحصان” يعملان.
تحاول الدوائر متحدة المركز للتدفق الكهرومغناطيسي بسبب التيار المتدفق (I) عبر هذا الموصل صد التدفق المغناطيسي للمغناطيس الدائم في تلك الحالة. دعونا ننظر في القوة (F):
F = I.(l) × B
هنا يعتمد اتجاه التيار على اتجاه طول الموصل الحامل للتيار (l)، لذلك يتم أخذ المتجه للطول فقط. القوة (F) هو حاصل الضرب الاتجاهي لمتجه الطول (l)، وناقل كثافة التدفق (B). الآن:
F = I. l. B sin θ n
هنا، (θ) هي الزاوية بين متجهين و(n) هو متجه الوحدة للقوة في الاتجاه العمودي فيما يتعلق بالاتجاهين المتجهين. في هذا الاتجاه للقوة سينتقل الموصل إليه. يمكن تبسيط هذا الناتج بقاعدة سهلة، أي “قاعدة اليد اليسرى لفليمينغ”. من خلال مد ثلاثة أصابع من اليد اليسرى بشكل عمودي مع بعضها البعض، إذا كان اتجاه التيار بالإصبع الأوسط من اليد اليسرى والإصبع الثاني هو اتجاه التدفق المغناطيسي، فإنّ إبهام اليد اليسرى يشير إلى الاتجاه من حركة الموصل.
الآن يعتمد اتجاه التيار عبر هذا الموصل على الموصل الذي يتم فيه وضع الموصل بين قطبي المغناطيس. لذا فإن الموصل الحامل للتيار يواجه دائمًا قوة بالقرب من مغناطيس دائم أو أي مغناطيس كهربائي. بناءً على هذه الظاهرة، يدور محرك (DC).
خصائص المجال المغناطيسي بسبب الموصل الحامل للتيار:
يتميز المجال المغناطيسي الناتج عن الموصل الحامل للتيار بالخصائص التالية:
- يطوق الموصل (encircles the conductor).
- أنّه يقع في مستوى عمودي على الموصل.
- الانعكاس في اتجاه تدفق التيار يعمل على عكس اتجاه المجال.
- قوة المجال تتناسب طرديًا مع حجم التيار.
- تتناسب قوة المجال في أي نقطة عكسًا مع مسافة النقطة من السلك.
من الصعب فهم دور المغناطيسية في حياتنا لأنّنا لا نستطيع رؤيتها. المحركات المستخدمة على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم سواء كانت سيارة لعبة أو قطارًا سريعًا أو طائرة أو مركبة فضائية، جميعها تستخدم نفس التأثير المغناطيسي.
