میدان مغناطیسی اطراف سیم راست

جریان الکتریکی، نیروي مغناطیسی تولید می کند. اورستد

علم مغناطیس از مشاهده برخی سنگ ها که تکه های آهن را جذب می کردند، سرچشمه گرفت. پس از کشف جریان الکتریکی توسط ولتا، فیزیکدانان علاقه زیادی به آزمایش روی جریان الکتریکی پیدا کردند.?

مهم ترین نتیجه این بررسی ها کشف خواص مغناطیسی ناشی از جریان الکتریکی در سال 1820 توسط اورستد فیزیکدان دانمارکی کشف بود. وی بر اثر تصادف مشاهده کرد که در اطراف سیم حامل جریان الکتریکی، آثار مغناطیسی وجود دارد و جریان الکتریکی، عقربه قطب نما را منحرف می کند.??

در سال 1878 رولاند در دانشگاه جان هاپکینز متوجه شد که یک جسم باردار در حال حرکت نیز منشا اثرهاي مغناطیسی است. سپس این سوال پیش آمد که آیا جنس سیم، روي میدان مغناطیسی به وجود آمده از جریان اثر دارد یا نه؟

میدان مغناطیسی به بارهای الکتریکی متحرک وابسته است. هر سیم حامل جریان با میدان مغناطیسی احاطه می شود. هنگامی که سیم حامل جریان الکتریکی را بالای قطب نمای مغناطیسی نگه داریم، اثر این میدان آشکار می شود.

خط های میدان مغناطیسی به صورت دایره هایی حول جریان داخل سیم حلقه می زنند، زیرا عقربه قطب نما همیشه عمود بر سیم و موازی با خط های میدان قرار می گیرد.

اگر جریان الکتریکی وجود داشته باشد میدان مغناطیسی حتی در فضای تهی هم تولید می شود، پس وجود جریان الکتریکی اساسی است.

محاسبه شدت میدان مغناطیسی

پس از کشف اورستد مبنی بر وجود میدان مغناطیسی در اطراف سیم حامل جریان، آمپر روشی برای محاسبه شدت میدان مغناطیسی در اطراف سیم حامل جریان ارائه کرد. این رابطه نتیجه ارتباط الکتریسیته و مغناطیس می باشد.

شدت میدان مغناطیسی در فاصله r از مرکز یک سیم حامل جریان الکتریکی از رابطه زیر به دست می آید:

$B=\frac{\mu_{0}i}{2\pi r}$

که در آن i شدت جریان الکتریکی، B شدت میدان مغناطیسی، $\mu_{0}$ ثابت تراوایی خلا و r فاصله از مرکز سیم است.

جهت میدان مغناطیسی

خطوط میدان مغناطیسی دور سیم قرار می‌گیرند. با قرار دادن انگشت شستِ دست راست در امتداد جهت جریان، می‌توان با خم کردن انگشتان به دور سیم جهت میدان مغناطیسی را پیدا کرد.

نکته: دقت کنید که قطب نمای موجود در شبیه ساز قدرت یک میدان را نشان نمی دهد بلکه تراکم خطوط، قدرت میدان را نشان می دهد.

نحوه کار با شبیه ساز

با کلیک روی عکس، شبیه ساز فعال شده و می توانید با حرکت قطب نما اطراف سیم حامل جریان جهت میدان مغناطیسی ایجاد شده را مشاهده کنید.

توجه کنید در قطب نمای مورد نظر قطب N قرمز و قطب S سبز رنگ می باشد.

با کلیک روی "جریان معکوس" می توانید جهت جریان را تغییر داده و متوجه تغییر جهت خطوط میدان شوید.

سوال

در ابتدای متن نکته ای از رولاند گفتیم اما به سوال وی پاسخی ندادیم، ایده های خود را در مورد سوال زیر برای ما در بخش "پرسش و پاسخ" ارسال کنید.

آیا جنس سیم روي میدان مغناطیسی به وجود آمده از جریان اثر دارد یا خیر؟