الكهرومغناطيسية
سلك يمر به تيار
أسهم B تدور حول السلك؛ ارفع التيار I واقرأ B بوحدة mT.
سلك يمر به تيار — محاكاة الكهرومغناطيسية تفاعلية. أسهم B تدور حول السلك؛ ارفع التيار I واقرأ B بوحدة mT. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
المجال المغناطيسي لسلك
أسهم B تدور حول السلك؛ ارفع التيار I واقرأ B بوحدة mT.
سلك مستقيم طويل يمر به تيار I ينتج خطوط مجال B دائرية حوله (قانون أمبير: B ∝ I/r). قاعدة اليد اليمنى تعطي الاتجاه: الإبهام مع I والأصابع تلتف مع B. رمزا ⊗/⊙ يعلمان مجالًا داخل الصفحة وخارجها. ارفع I واقرأ B بوحدة mT عند مسافة ثابتة — مضاعفة I تضاعف B.
- B ∝ I/r
- قاعدة اليد اليمنى
موجز التحقيق
خطط للسؤال قبل فتح المختبر
تعكس المقدمة الصفحة المُصيّرة مسبقًا: سؤال القيادة، والتوقعات المتنافسة، وأدوار المتغيرات، والقوانين الحاكمة، والتجهيز، والتحليل، وأسئلة التوسع تبقى مرئية وبهذا الترتيب.
السؤال القائد
سلك مستقيم يمر به تيار ثابت. وأنت تبعد نقطة اختبار عن السلك، فهل تهبط شدة المجال المغناطيسي بالطريقة نفسها التي يهبط بها مجال شحنة كهربائية؟
توقعات للموازنة
- نعم — هبوط 1/r² بسيط، كالشحنة النقطية.
- لا يعتمد المجال على المسافة من السلك.
- لا — مجال سلك التيار يهبط بطريقة مختلفة عن مجال شحنة نقطية، فالتيار مصدر ممتد (خطي) لا نقطة.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- المسافة العمودية d (m)
ما تقيسه:
- شدة المجال |B_z| (µT)
كيف يجري التحقيق
- افتح تجربة مجال السلك واضغط إعادة. يحمل السلك تيارًا ثابتًا 8 A عبر مقطع 4.8 m.
- فعّل قراءة شدة المجال.
- اضبط المسافة العمودية عن منتصف السلك لكل تجربة وسجل شدة المجال.
المعادلة الحاكمة
مجال سلك بالتيار منتهٍ — B = μ₀I/(2πr)
قانون بيوت–سافار، مكاملًا على سلك مستقيم منتهٍ، يعطي مجالًا مغناطيسيًا يدور حول السلك ويعتمد على المسافة العمودية وطول السلك معًا بشكل التدرج نفسه كخط شحنة منتهٍ.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب |B| = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)) باستخدام μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m و I = 8 A و L_half = 2.4 m. قارن بالجدول.
- قارن شكل هذه الصيغة بصيغة المجال الكهربائي لتجربة الشحنة الخطية. اشرح لماذا ينتج قضيب مشحون منتهٍ وسلك تيار منتهٍ مجالين بالنوع نفسه من الاعتماد على المسافة — قرب 1/d بجوار السلك، وأقرب إلى 1/d² من بعيد.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- لسلك لا نهائي مثالي، يتبسط المجال إلى الصيغة الكلاسيكية B = μ₀I/(2πd) — هبوط نقي بمقدار 1/d. عند أي مسافة مقارنة بطول هذا السلك البالغ 4.8 m تتوقع أن تطابق صيغة السلك المنتهي في هذه التجربة تقريب اللاسلك اللانهائي عن قرب؟
- إبرة بوصلة قرب سلك بالتيار تنحرف لتتوافق مع مجاله المغناطيسي. بقاعدة اليد اليمنى، اشرح لماذا يدور المجال حول السلك بدل أن يشير شعاعيًا للخارج كمجال كهربائي.
- AP Physics 2 — Unit 12: Magnetism and Electromagnetism
- AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 12: Magnetic Fields and Electromagnetism
- IB Physics — D.2 Electric and magnetic fields
- General High School Physics — Magnetism & electromagnetism
- NGSS High School Physics — Electric current and magnetic fields
- Middle School Physical Science — Electric and magnetic force strength
- Middle School Physical Science — Fields without contact
- أهلًا بك في مجال السلك
- حدد السلك
- اضغط تشغيل
- مجال B حول سلك
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.