التدفق المغناطيسي في سلك: 7 حقائق يجب أن تعرفها


يُطلق على عدد من خطوط المجال المغناطيسي التي تمر عبر منطقة معينة اسم التدفق المغناطيسي. يساعد التدفق المغناطيسي على التنبؤ باتجاه وتأثير المجال المغناطيسي في منطقة معينة.

الحقول المغناطيسية هي السبب الأساسي لظهور التدفق المغناطيسي. يصف التفاعل الميداني في كل نقطة مرتبطة بالرسوم المتحركة في تلك المنطقة. نظرًا لأن السلك يحمل التهم ، فلنناقش بإيجاز الحقائق المرتبطة بالتدفق المغناطيسي في السلك في هذا المنشور.

هل يوجد تدفق مغناطيسي في سلك؟

في السلك الحامل للتيار ، يوجد تدفق مغناطيسي. تساهم الشحنات المتحركة دائمًا في توليد المجال المغناطيسي. هذا المجال المغناطيسي يحفز التدفق المغناطيسي في السلك.

بما أننا نعلم أن السلك يمكن أن يولد مجالًا كهربائيًا حتى لو لم تكن هناك حركة للشحنات. وبالمثل ، يمكن أن يولد السلك تدفقًا مغناطيسيًا فقط عند حدوث حركة الشحنات. تولد الشحنات المتحركة المجال المغناطيسي في السلك. إذا اعتبرنا حلقة سلكية ، فإن خطوط المجال المغناطيسي تمر عبر الحلقة مكونة التدفق.

لنفترض أن مجالًا مغناطيسيًا منتظمًا تم إنشاؤه في سلك بطول الوحدة يحمل التيار المتعامد مع المجال. في هذه الحالة ، تتعرض لقوة عادية في الاتجاه العمودي لكل من المجال المغناطيسي والتيار. هذا يخلق تدفقًا مغناطيسيًا في السلك.

ما هو التدفق المغناطيسي في سلك؟

يُطلق على العدد الإجمالي لخطوط المجال المغناطيسي التي تخترق منطقة السلك المعينة التدفق المغناطيسي في السلك. يصف التدفق المغناطيسي في السلك أيضًا تأثير القوة المغناطيسية الناشئة في السلك.

إذا أخذنا في الاعتبار سلكًا يتكون من رسوم متحركة ، يتم إنشاء المجال المغناطيسي. دائمًا ما يكون لخطوط المجال المغناطيسي في السلك اتجاه ؛ عادةً ما يتم تمثيل الاتجاه الذي تمر فيه خطوط المجال المغناطيسي داخل السلك بالتدفق المغناطيسي. التدفق المغناطيسي هو كمية متجهية لأنه يحتوي على كل من المقادير والاتجاه.

التدفق المغناطيسي هو الخط التخيلي الذي يصور قوة المجال المغناطيسي المتولد في السلك واتجاه انتشار خطوط المجال. وحدة التدفق المغناطيسي SI هي Weber (Wb) ، يشار إليها بالحرف φB، حيث يمثل B المجال المغناطيسي.

صورة من الصفحة 41 من "التصوير الشعاعي للأسنان والفم: تكس ... | فليكر
التدفق المغناطيسي في السلك
صورة ائتمانات: فليكر

ما هي كثافة التدفق المغناطيسي في سلك؟

قوة التفاعل العادية التي تمارس لكل وحدة طول لسلك معين لكل وحدة تيار حيث يكون المجال المغناطيسي في الزاوية اليمنى لتدفق التيار تسمى كثافة التدفق المغناطيسي. وحدة كثافة التدفق المغناطيسي هي Tesla ، ويُشار إليها بالحرف B.

كثافة التدفق المغناطيسي تقيس ببساطة قوة المجال المغناطيسي في السلك. تصف كثافة التدفق المغناطيسي عدد خطوط المجال التي يمكن أن توجد في سلك يحمل تيارًا عموديًا على المجال. كثافة التدفق المغناطيسي هي أيضًا كمية متجهة.

نظرًا لأن السلك يحمل التيار ، فإن كثافة التدفق المغناطيسي تتأثر بشدة بالمجال الكهربائي ، على غرار التيار الكهربائي المتأثر بالمجال الكهربائي الآخر. فيما يلي صيغة إيجاد كثافة التدفق المغناطيسي في السلك.

B = F / Il حيث F هي القوة العمودية ، وأنا هي التيار ، و l طول السلك.

تؤثر الوسط المحيط بالسلك أيضًا على كثافة التدفق. يعتمد حجم كثافة التدفق على العاملين ،

  • قوة التيار
  • المسافة العمودية من نقطة السلك

نعلم أن B تعتمد بشكل كبير على طول السلك ، لكن نصف قطر السلك لا يمكن إهماله حتى لو كان صغيرًا جدًا. لذلك تُعطى كثافة التدفق المغناطيسي لسلك طويل مستقيم

حيث μ هي نفاذية الوسط. في الفراغ ، تكون النفاذية 4π × 10-7Hm-1.

ملف: Vuodiagrammi.svg - ويكيميديا ​​كومنز ، التدفق المغناطيسي في سلك
الفيض المغناطيسي
صورة ائتمانات: المشاعات ويكيميديا

كيف تجد التدفق المغناطيسي للسلك؟

يتم حساب التدفق المغناطيسي الذي يخترق السلك باستخدام المجال المغناطيسي المتطور في السلك ومنطقة المقطع العرضي للسلك. ناتج المنطقة والمجال المغناطيسي يعطي ببساطة التدفق المغناطيسي.

φB= بكالوريوس

يكون التدفق المغناطيسي المتولد دائمًا عموديًا على المجال المغناطيسي. وبالتالي فإنه يصنع زاوية بين المجال الطبيعي والمجال المغناطيسي. بالنظر إلى هذه الحقيقة ، يتم إعطاء التدفق المغناطيسي بواسطة

φB= BA cosθ

حيث θ هي الزاوية بين المجالين الطبيعي والمغناطيسي.

يجب اتباع الخطوات الواردة أدناه للعثور على التدفق المغناطيسي في السلك.

  • حدد القيم المعطاة للمجال المغناطيسي والمساحة والزاوية. إذا لم يتم ذكر مساحة السلك بشكل صريح ، فقم بحساب المنطقة باستخدام أبعاد السلك المحدد (باستخدام الطول والسمك ونصف القطر وما إلى ذلك)
  • لا تستخدم نفس الزاوية في الحساب إذا أعطيت الزاوية. اطرح الزاوية المعطاة بمقدار 90 درجة ثم استخدم الزاوية التي تم الحصول عليها للحساب.
  • يجب التعبير عن المجال المغناطيسي في تسلا ، ويجب أن تكون المنطقة بالمتر2.
  • ثم ضع القيم في المعادلة ، واحسب φB والتعبير عن القيمة التي تم الحصول عليها بواسطة Wb.
ملف: Electromagnetism.svg - ويكيميديا ​​كومنز
التدفق المغناطيسي في السلك
صورة ائتمانات: المشاعات ويكيميديا

ما هي العوامل التي تؤثر على التدفق المغناطيسي في السلك؟

هناك أربعة عوامل تؤثر على التدفق المغناطيسي في السلك ؛ هم انهم

  • قوة المجال المغناطيسي ب
  • مساحة المقطع العرضي للسلك
  • الزاوية بين الطبيعي والسطح والمجال المغناطيسي في السلك
  • تدفق التيار في السلك

تغيير طفيف في العامل ، كما ذكرنا سابقًا ، يؤثر على التدفق المغناطيسي في السلك. ترتبط شدة المجال المغناطيسي بالتدفق المغناطيسي في السلك إذا كان المجال المغناطيسي المتولد في السلك قويًا ، فيزداد التدفق المغناطيسي في السلك. تتوافق منطقة السلك أيضًا بشكل مباشر مع التدفق المغناطيسي. كلما كبرت مساحة السلك ، زاد التدفق الذي يمكن أن يخترق السلك.

يجب أن يكون المجال المغناطيسي عموديًا على السطح بحيث يمكن اختراق التدفق المغناطيسي بالزاوية الصحيحة لبعضهما البعض. يرتبط التيار مباشرة بالقوة المغناطيسية. مع زيادة تدفق التيار ، تزداد القوة المغناطيسية بزيادة قوة المجال ؛ وبالتالي ، يزداد التدفق أيضًا.

يؤدي تباين أي من العوامل المذكورة أعلاه إلى تغيير في التدفق المغناطيسي. يحفز تغيير التدفق المغناطيسي القوة الدافعة الكهربائية في السلك.

ماذا يحدث للتدفق المغناطيسي إذا استبدلنا سلكًا بمجموعة من الأسلاك؟

تزداد قوة التدفق المغناطيسي مع زيادة مجموعة الأسلاك. نظرًا لأن التدفق المغناطيسي ناتج عن تطور المجال المغناطيسي في السلك بسبب حركة الشحنات ، حيث تحل مجموعة من الأسلاك محل سلك واحد ، تزداد قوة المجال المغناطيسي ، مما يزيد التدفق.

يتبع المجال المغناطيسي مبدأ التراكب:المجال المغناطيسي الذي يعمل على نقطة بسبب مصادر متعددة يساوي مجموع متجه لجميع المجالات المغناطيسية الفردية في تلك النقطة. " يوضح هذا في النهاية أنه إذا أخذنا في الاعتبار نقطة يتم فيها استخدام أسلاك متعددة لتوليد مجالات مغناطيسية ، فإن كل سلك فردي يساهم في مجال مغناطيسي معين لإعطاء مجال قوي.

التدفق المغناطيسي الذي تم اختراقه من مجموعة من الأسلاك يرجع أيضًا إلى المجال المغناطيسي الذي يساهم به كل سلك. لذا فإن التدفق المغناطيسي من مجموعة الأسلاك أكثر. تعطي الصيغة التدفق المغناطيسي بسبب مجموعة من الأسلاك

φB= n BA cosθ ؛ حيث يمثل n عدد الأسلاك المستخدمة لتوليد التدفق.

حل مشاكل التدفق المغناطيسي في السلك

احسب التدفق المغناطيسي في سلك يعمل فيه مجال مغناطيسي موحد يبلغ 4.2T بشكل عمودي على سطح السلك بمساحة 0.08 م2.

حل:

بالنظر إلى شدة المجال المغناطيسي ، B = 4.2T

مساحة المقطع العرضي للسلك A = 0.08 م2

نظرًا لعدم ذكر الزاوية بين السطح والمجال المغناطيسي ، يمكننا إهمال الزاوية. تعطي الصيغة التدفق المغناطيسي

φB= بكالوريوس

φB= (4.2) (0.08)

φB= 0.336 واط.

سلك مساحته 0.0078 م2 يولد مجالًا مغناطيسيًا يبلغ 3.33T بزاوية 35 درجة عموديًا على الحلقة السلكية. احسب التدفق المغناطيسي المتولد من خلال هذا السلك.

حل:

معطى - المجال المغناطيسي B = 3.33T.

مساحة السلك أ = 0.0078 م2

الزاوية العادية للمجال المغناطيسي = 35 درجة.

يمكن إيجاد الزاوية على النحو التالي: θ = 90 ° - (الزاوية المقاسة)

θ = 90 درجة -35 درجة

θ = 55 درجة

التدفق المغناطيسي

φB= BA cosθ

φB= (3.33) (0.0078) كوس (55)

φB= (0.0259) (0.573)

φB= 0.01488 واط

في الختام

من هذا المنشور ، نتعرف على أن التدفق المغناطيسي في السلك هو كمية متجهة تصف تأثير القوة المغناطيسية المتولدة في السلك. يرجع التدفق المغناطيسي إلى شدة المجال المغناطيسي ، والتي تتبع مبدأ التراكب.

كيرثي مورثي

أنا Keerthi K Murthy ، لقد أكملت التخرج في الفيزياء ، مع التخصص في مجال فيزياء الجوامد. لطالما اعتبرت الفيزياء كموضوع أساسي مرتبط بحياتنا اليومية. كوني طالب علوم أستمتع باستكشاف أشياء جديدة في الفيزياء. ككاتب ، هدفي هو الوصول إلى القراء بالطريقة المبسطة من خلال مقالاتي. تصلني - keerthikmurthy24@gmail.com

آخر المقالات

رابط إلى هيكل وخصائص NaOH Lewis: 17 حقائق كاملة

هيكل وخصائص NaOH Lewis: 17 حقائق كاملة

هيدروكسيد الصوديوم عبارة عن قاعدة غير عضوية قوية ذات كتلة مولية 40 جم / مول. دعونا نناقش المزيد من هيدروكسيد الصوديوم في المقالة التالية. NaOH عبارة عن قاعدة معدنية قلوية ، لذا فإن طبيعة القاعدة قوية جدًا. إنه أيوني ...