حالت های ایجاد میدان مغناطیسی

در این مطلب درباره ی راین که یک میدان مغناطیسی به چند حالت میتواند به وجود بیاید صحبت خواهیم کرد. برای آشنایی بیشتر با با مفهوم مغناطیس و میدان مغناطیسی  میتوانید مغناطیس و مفاهیم مربوط به آن را هم مطالعه کنید. یک میدان مغناطیسی به ۴ طریق کلی میتواند ایجاد شود که عبارتند از :

۱-میدان مغناطیسی حاصل از آهنربا های دائمی

۲- میدان مغناطیسی حاصل از یک سیم راست حامل جریان الکتریکی

۳- میدان مغناطیسی حاصل از یک سیم حلقه ای حامل جریان الکتریکی (پیچه)

۴-میدان مغناطیسی حاصل از سیم لوله حامل جریان

حالت اول : میدان مغناطیسی حاصل از آهنربا های دائمی

در اطراف یک آهربای دائمی همواره یک میدان  وجود دارد می توان بدون اینکه ورودی ای به آن بدهیم از خاصیت مغناطیسی آن در کاربرد های مختلف استفاده کرد.

حالت دوم : میدان مغناطیسی حاصل از یک سیم راست حامل جریان الکتریکی

در مورد اینکه میدان مغناطیسی باعث وجود میدان الکتریکی شده است یا میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی را به وجود می‌آورد نمی‌توان نظر داد با این حال می‌توان بیان کرد که حضور میدان الکتریکی و مغناطیسی به دلیل وجود یکدیگر رخ می‌دهند و در حقیقت میدان الکتریکی و مغناطیسی همانند یک زوج جدانشدنی هستند.

اطراف یک سیم حامل جریان الکتریکی I همواره میدان B وجود دارد. خطوط این میدان به صورت دایره های هم مرکز روی صفحه ای عمود بر جریان قرار دارند که هرچه به سیم نزدیک تر میشویم تعداد خطوط میدان بیشتر و بزرگی میدان در آن نقاط بیشتر است.

      میدان مفناطیسی سیم راست

برای فهمیدن جهت این میدان میتوان از قانون دست راست استفاده کرد ، به گونه ای که که اگر سیم را طوری در دست بگیریم که انگشت شست در جهت جریان باشد ، چهار انگشت دیگر در جهت خطوط میدان مغناطیسی دور آن گردش میکنند و بردار میدان در هر نقطه در اطراف سیم خطی مماس بر این دایره ها است.

قاعده دست راست میدان مغناطیسی

محاسبه ی میدان حاصل از جریان الکتریکی ثابت I در یک سیم راست در یک نقطه مشخص:

 بزرگی بردار این میدان در هر نقطه از اطراف سیم که فاصله عمودی آن نقطه با سیم عدد ثابت r  است برابر است فقط جهت آن فرق میکند. μ۰ ثابت تراوایی مغناطیسی است  و مقدار آن ۴π*۱۰است . I بزرگی جریان  و  r فاصله عمودی نقطه ای که میدان را در آن محاسبه میکنیم تا سیم است.

محاسبه ی میدان حاصل از جریان الکتریکی ثابت I در یک سیم خمیده در یک نقطه مشخص (قانون بیوساوار):

بزرگی و جهت بردار این میدان در هر نقطه از اطراف سیم فرق میکند و به مختصات آن نقطه بستگی دارد.

‘r یک نقطه دلخواه  با مختصات (‘x,’y,’z)  روی سیم است . ‘dr یک بردار مماس بر سیم جریان در این نقطه است . نقطه r با مختصات (x,y,z) همان نقطه ای است که در آن میدان را محاسبه میکنیم. C هم بازه محتصات سر و ته سیم است.

در صورتی که مقدار جریان در همه جای سیم ثابت نباشد معادله به صورت زیر نوشته میشود:

که در آن J(r’) جریان در نقطه r است که در بردار ‘dr ضرب داخلی میشود و نتیجه در بردار  r’-r ضرب خارجی میشود.

 

حالت سوم: میدان مغناطیسی حاصل از یک سیم حلقه ای حامل جریان الکتریکی (پیچه)

یک حلقه سیم حامل جریان درآوریم، خطوط میدان مغناطیسی در اطراف آن به شکل زیر در میآید که جهت آن با قاعده دست راست قابل تشخیص است:

قاعده دست راست میدان مغناطیسی

محاسبه ی میدان حاصل از جریان الکتریکی ثابت I در یک سیم حلقه ای  :

که در آن R شعاع حلقه حامل جریان است.

حالت چهارم : میدان مغناطیسی حاصل از سیم لوله حامل جریان

اگر سیم مسی را دور یک لوله بپیچیم به طوری که چندین حلقه در آن تشکیل شود سیم لوله یا سیم پیچ تشکیل میشود که مثل یک آهنربا عمل میکند و خطوط میدان در آن به شکل زیر میشود و جهت آن با قاعده دست راست قابل تشخیص است.

میدان مغناطیسی سیم لوله

محاسبه ی میدان حاصل از جریان الکتریکی ثابت I در یک سیم لوله  :

که در آن N تعداد دور سیم پیچ و L طول سیم است.

 

پیام بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *