فيديو: تحديد اتجاه المجال المغناطيسي عند نقطة قريبة من سلك يمر فيه تيار كهربي

نسخة الفيديو النصية

يوضح الشكل سلكًا أفقيًا مستقيمًا طويلًا يمر به التيار ‪𝐼‬‏. نتج عن التيار مجال مغناطيسي، مقيس عند النقطة ‪𝑃‬‏. النقطة ‪𝑃‬‏ تقع في نفس مستوى السلك وتبعد عنه مسافة عمودية قصيرة. ما اتجاه المجال المغناطيسي عند النقطة ‪𝑃‬‏؟

في هذا الشكل، نرى أن هذا السلك الطويل المستقيم يمر به التيار ‪𝐼‬‏. وتخبرنا المسألة أنه على بعد مسافة عمودية قصيرة من السلك تقع النقطة المشار إليها بالرمز ‪𝑃‬‏. نظرًا لأن هذا السلك يمر به تيار، نعلم أنه سيولد مجالًا مغناطيسيًا حول نفسه. يمتد هذا المجال بعيدًا بشكل ما عن محور السلك؛ وهذا يعني أن هذه النقطة ‪𝑃‬‏ سيوجد عندها مجال مغناطيسي.

لكن ما يعنينا في هذا السؤال ليس شدة المجال عند النقطة ‪𝑃‬‏، وإنما اتجاهه. عندما نتحدث عن اتجاه المجال المغناطيسي الناتج عن سلك طويل يمر به تيار، نتذكر أنه يمكننا معرفة ذلك باستخدام ما يسمى قاعدة اليد اليمنى. عندما نستخدم هذه القاعدة، نتخيل أننا نحرك يدنا اليمنى كما لو كنا على وشك الإمساك بالسلك الذي يمر به التيار. وبعد ذلك نوجه إبهامنا في اتجاه هذا التيار. ثم نلف أصابعنا حول هذا المحور التخيلي للسلك. وعندما نفعل ذلك، يكون اتجاه التفاف أصابعنا هو اتجاه المجال المغناطيسي حول السلك.

لاحظ أن الطريقة التي نتحدث بها عن قاعدة اليد اليمنى تتفق مع وضع السلك في هذا التمرين. فالسلك موضوع بشكل أفقي. والتيار المار فيه يشير إلى اليمين؛ ما يعني أن تطبيق قاعدة اليد اليمنى التي رأيناها للتو يجيب عن السؤال المتعلق باتجاه المجال المغناطيسي حول السلك المار به التيار. يوجد هذا المجال في صورة دوائر متحدة المركز، وقد رسمنا للتو عددًا قليلًا من هذه الحلقات حول السلك. هذا يعني أننا إذا رسمنا خطًا للمجال المغناطيسي يقع محوره على السلك المار به التيار ويمر بالنقطة ‪𝑃‬‏، فإن هذا الخط سيبدو بهذا الشكل.

والآن لكي نرى ذلك من منظور مختلف، تخيل أننا ننظر من هنا إلى السلك الذي يمر به التيار. عندما نفعل ذلك، سنلاحظ أن السلك يبدو هكذا من الجانب. لنفترض أنه بالنسبة إلى محور السلك، تقع النقطة ‪𝑃‬‏ هنا. وقد عرفنا من تطبيق قاعدة اليد اليمنى أن خط المجال المغناطيسي يشير إلى هذا الاتجاه عبر هذه النقطة.

والآن لكي نجيب عن السؤال، من المهم أن نضع هذا المنظور في الاعتبار بالنسبة إلى الشكل الأصلي. فنسأل أنفسنا: إلى أي اتجاه يشير المجال المغناطيسي عبر النقطة ‪𝑃‬‏ عند النظر إلى السلك من هذا المنظور؟ يمكننا أن نرى أنه من هذا المنظور، يشير خط المجال المغناطيسي إلى داخل الشاشة عند هذه النقطة. وهذه هي الإجابة. اتجاه المجال المغناطيسي عند النقطة ‪𝑃‬‏ يكون إلى داخل الشاشة.