میدان مغناطیسی ناشی از جریان الکتریکی

در سال 1820 هانس کریستین اورستد هنگام انجام آزمایش مشاهده کرد که عقربه های قطب نمای موجود در کنار سیم حامل جریان، منحرف می شود . انحراف عقزبه قطب نما ناشی از وجود یک میدان مغناطیسی بود و این در حالی اتفاق افتاد که او از آهن ربایی استفاده نکرده بود.

علت چه می توانست باشد؟

با آزمایشات مختلف اورستد به این نتیجه رسید که با عبور جریان الکتریکی از یک سیم رسانا در اطراف آن میدان مغناطیسی تولید می شود و همین میدان تولید شده باعث انحراف عقربه های قطب نما می شود. بدین ترتیب الکترومغناطیس به عنوان یک علم مطرح شد. این علم جدید توسط بسیاری از دانشمندان که مهم ترین آنان مایکل فاراده بود تکامل بیشتری یافت.

شما می توانید با پاشیدن براده های آهن اطراف یک سیم حامل جریان به میدان مغناطیسی تولید شده در اطراف آن پی ببرید. برای این کار کافی است سیم حامل جریان را از سوراخی که قبلاً در کاغذ ایجاد کرده اید، عبور دهید و با یک نمک پاش به صورت یکنواخت و آرام، براده های آهن را روی کاغذ بپاشید تا پدیده مشابه آنچه در شکل زیر می بینید، مشاهده نمایید.

حال شاید بپرسید این میدان تولید شده به چه عواملی وابسته است و جهت آن به کدام طرف است؟

کمی فکر کنید !!!

اگر خوب فکر کرده باشید میدان مغناطیسی به اندازه و جهت جریان گذرنده از سیم رسانا بستگی دارد؛ یعنی هر چه این جریان بزرگتر میدان تولید شده بزرگتر خواهد بود. پس مقدار میدان مغناطیسی اطراف یک سیم با مقدار جریان عبوری از سیم رابطه مستقیم دارد.

هر چه از سیم دور تر شویم، میدان مغناطیسی ضعیف تری احساس می کنیم. پس میدان مغناطیس تولید شده با فاصله عمودی از سیم رابطه عکس دارد.

برای تبدیل عبارت تقریبی از یک ثابت استفاده می شود و در پایان به نتیجه کلی زیر برای محاسبه میدان اطراف یک سیم حامل جریان I خواهیم رسید:

واحد میدان مغناطیسی بر حسب تسلا (T) بیان می شود و در رابطه  ضریب تراوایی مغناطیسی خلا نام دارد و مقدار  ان برابر     می باشد .

جهت میدان مغناطیسی را می توان توسط عقربه مغناطیسی یا قانون دست راست تعیین کرد.

بزرگی میدان مغناطیسی حاصل از عبور جریان به شدت 2 آمپر در فاصله 2 میلی متری از سیم چه قدر است؟ اگر جهت جریان عوض شود جهت میدان چه تغییری می کند؟

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: فائزه آقاخانی

تنظیم: نوربخش