آموزشی، تمام پایه های تحصیلی، مشاوره تحصیلی، مقاله، پایه سوم متوسطه، پایه چهارم متوسطه

اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی

امتیاز دهید
اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی

در شکل زیر یک سیم حاصل جریان در بین قطب‌های آهن‌ربایی قرار گرفته است. به نظر شما جهت نیروی مغناطیسی به کدام سمت است؟

اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی

وقتی جهت جریان همانند شکل است، به بارهای متحرّک نیروی مغناطیسی وارد می‌شود و در نتیجه سیم به راست کشیده می‌شود. جهت نیرو را می‌توان به‌کمک قاعده دست راست به‌دست آورد البته با یک تغییر جزئی. در این جا به جای این که شست دست راست جهت حرکت بارهای مثبت را نشان دهد در واقع جهت جریان قراردادی را نشان می‌دهد. اگر با عوض کردن قطب‌های باتری جهت جریان عوض شود آنگاه جهت نیرو عکس شده و سیم به سمت چپ کشیده می‌شود.

وقتی بار در میدان مغناطیسی حرکت کند اندازه نیرو از رابطه اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی به‌دست می‌آید. به‌کمک شکل زیر، این رابطه را می‌توان به نحو مناسب تغییر داد تا بتوان نیروی وارد بر جریان الکتریکی را محاسبه نمود.

اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی

این شکل سیمی به طول L که حامل جریان I است را نشان می‌دهد. در ضمن سیم نسبت به میدان مغناطیسی (B) تحت زاویه اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی قرار گرفته است. این شکل شبیه تصویر زیر است با این تفاوت که بارها در سیم حرکت می‌کنند.

اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی

نیروی مغناطیسی وارد بر این سیم برابر نیروی کل وارد بر تمامی بارهای متحرّک در سیم است. فرض کنید مقدار باراندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی در مدت اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی ثانیه طول سیم را بپیماید. اندازه نیروی مغناطیسی وارد بر این مقدار بار از رابطه اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی به‌دست می‌آید. با تقسیم و ضرب این رابطه در اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی خواهیم داشت:

اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی

در این رابطهاندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی همان جریان I عبوری از سیم و اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی نیز معادل طول سیم L است. با این جاگذاری‌ها می‌توان رابطه نیروی مغناطیسی وارد بر سیم حامل جریان را به‌دست آورد:

اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی

اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی

همانند بار متحرّک در میدان مغناطیسی، نیروی مغناطیسی وارد بر سیم حامل جریان وقتی بیشینه است که سیم عمود بر میدان اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی قرار گیرد و وقتی جریان موازی میدان باشد اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی آنگاه نیرو صفر خواهد بود.

جهت نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی را می‌توان از قاعده ای به نام قاعده ی دست راست به این صورت پیش بینی کرد :

اگر دست راست خود را باز نگه دارید و چهار انگشت را مطابق شکل زیر در جهت جریان بگیرید به طوری که اگر انگشتان خود را خم کنید، در جهت میدان مغناطیسی قرار گیرد – در این صورت، انگشت شست شما جهت نیروی وارد بر سیم حامل جریان را نشان خواهد داد.

اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی


درباره نویسنده

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *