میدان مغناطیسی سیملوله

اگر سیم بلند را به صورت پیچه یا سیملوله درآوریم، خطوط میدان مغناطیسی در داخل آن متمرکز می شود.

سیملوله، سیم درازی است که به صورت مارپیچی بلند، پیچیده شده است. با عبور جریان الکتریکی از سیملوله، در فضای اطراف آن میدان مغناطیسی به وجود می آید. همان گونه که در شبیه ساز دیده می شود، خط های میدان داخل سیملوله بسیار متراکم تر از خط های میدان در خارج آن است و این نشانگر بزرگ تر بودن میدان در داخل سیملوله است. همچنین خط های میدان در داخل سیملوله، به ویژه در نقطه های نسبتاً دور از لبه های آن تقریبا موازی و هم فاصله اند که نشان دهنده یکنواخت بودن میدان مغناطیسی درون سیملوله است.

یافتن جهت میدان مغناطیسی

اگر 4 انگشت دست راست در راستای جریان باشد، انگشت شست جهت میدان مغناطیسی را نشان خواهد داد.

نکته: این قاعده برای یافتن میدان در مرکز سیملوله بوده و با خارج آن کاری نداریم.

محاسبه شدت میدان مغناطیسی

اگر قطر حلقه های سیملوله در مقایسه با طول آن، بسیار کوچک و حلقه های آن، خیلی به هم نزدیک باشند، به این سیملوله، سیملوله آرمانی گفته می شود.

میدان مغناطیسی داخل یک سیملوله آرمانی در نقطه های دور از لبه ها که یکنواخت است از رابطه زیر به دست می آید:

$B=\mu_{0}\frac{N}{l}I$

در رابطه بالا $I$ جریان الکتریکی، $l$ طول سیملوله و $N$ تعداد دورهای سیملوله است.

نحوه کار با شبیه ساز

با کلیک روی عکس، شبیه ساز فعال می شود. در ابتدا جهت جریان و میدان مغناطیسی ناشی از سیملوله دیده می شود. می توانید از منوی بالا روی هر یک از گزینه ها کلیک کنید تا محو شوند و جهت مورد نظر را طبق قاعده دست راست بیابید.

در ادامه با کلیک روی گزینه "تنظیمات" وارد پنل ویرایش متغیرها می شوید. می توانید شدت جریان را کاهش داده یا منفی کنید تا متوجه تغییر جهت میدان شوید. از طریق همین تغییر اندازه ها می توانید عوامل موثر بر میدان مغناطیسی را یافته و رابطه میدان مغناطیسی سیملوله حامل جریان که بالاتر نوشتیم را بطور تجربی بیابید.

نکته بسیار مهم: در این شبیه ساز برای مشاهده جزئیات می توانید زوم کنید یا دوربین را به عقب ببرید. همچنین می توانید با حرکت روی صفحه، دوربین را در جهات مختلف بچرخانید.

سوال1:

آیا با تغییر شعاع، میدان مغناطیسی حاصل از آن در مرکز سیملوله تغییر می کند یا خیر؟ چرا؟

سوال2:

با تغییر هریک از متغیرها، میدان مغناطیسی خارج از سیملوله چه تغییری می کند؟