وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
همانند بار متحرّك در میدان مغناطیسی، نیروی مغناطیسی وارد بر سیم حامل جریان وقتی بیشینه است كه سیم عمود بر میدان قرار گیرد و وقتی جریان موازی میدان باشد آنگاه نیرو صفر خواهد بود.
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی

اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی

    در شكل زیر یك سیم حاصل جریان در بین قطب‌های آهن‌ربایی قرار گرفته است. به نظر شما جهت نیروی مغناطیسی به كدام سمت است؟

اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی

 
   وقتی جهت جریان همانند شكل است، به بارهای متحرّك نیروی مغناطیسی وارد می‌شود و در نتیجه سیم به راست كشیده می‌شود. جهت نیرو را می‌توان به‌كمك قاعده دست راست به‌دست آورد البته با یك تغییر جزئی. در این جا به جای این كه شست دست راست جهت حركت بارهای مثبت را نشان دهد در واقع جهت جریان قراردادی را نشان می‌دهد. اگر با عوض كردن قطب‌های باتری جهت جریان عوض شود آنگاه جهت نیرو عكس شده و سیم به سمت چپ كشیده می‌شود.

     وقتی بار در میدان مغناطیسی حركت كند اندازه نیرو از رابطه اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی به‌دست می‌آید. به‌كمك شكل زیر، این رابطه را می‌توان به نحو مناسب تغییر داد تا بتوان نیروی وارد بر جریان الكتریكی را محاسبه نمود.

 

اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی

     این شكل سیمی به طول L كه 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 شكل شبیه تصویر زیر است با این تفاوت كه بارها در سیم حركت می‌كنند.

 

اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی

    نیروی مغناطیسی وارد بر این سیم برابر نیروی كل وارد بر تمامی بارهای متحرّك در سیم است. فرض كنید 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 متحرّك در میدان مغناطیسی، نیروی مغناطیسی وارد بر سیم حامل جریان وقتی بیشینه است كه 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 كرد :

    اگر دست راست خود را باز نگه دارید و چهار انگشت را مطابق شكل زیر در جهت جریان بگیرید به طوری كه اگر انگشتان خود را خم كنید، 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

    در فیلم های زیر چگونگی تاثیر میدان مغناطیسی بر سیم حامل جریان را مشاهده می‌كنید.

اندازه نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی

 

 

برای مشاهده فیلم اینجا را کلیک کنید.

 

 

برای مشاهده فیلم اینجا را کلیک کنید.

 

  

در مقالات بعدی چند مدلسازی را بررسی خواهیم کرد.


مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: مجید محسنی

تنظیم: نسیم گنجی منش

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین