المجال المغناطيسي لسلك يمر به تيار

1 · توقّع

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؟

• 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.

2 · التجهيز

1. افتح تجربة مجال السلك واضغط إعادة. يحمل السلك تيارًا ثابتًا 8 A عبر مقطع 4.8 m.
2. فعّل قراءة شدة المجال.
3. اضبط المسافة العمودية عن منتصف السلك لكل تجربة وسجل شدة المجال.

3 · اجمع البيانات

ارسم |B_z| (المحور y) مقابل 1/d (المحور x) لتجاربك الثلاث. هل يبدو أكثر خطية من الرسم مقابل 1/d²؟

4 · حلّل

1. 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.
2. 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.

5 · وسّع

1. 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؟
2. 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.

الفيزياء خلف هذه التجربة

← عودة إلى التجربة