دروس 3 ث.ع

القوة المغناطيسية

مسائل على القوة المغناطيسية - فيزياء 3ث

تسمى القوة المغناطيسية بـ قوى لورانتز (لورانتس). تتولد القوى المغناطيسية بسبب وجود سلك مستقيم يمر به تيار كهربي موضوع عمودي علي فيض مغناطيسي. يتم تعريف هذه القوة المغناطيسية و قانونها و كيف تنشأ وكذلك كيفية تحديد اتجاهها.

تعريف القوة المغناطيسية

قوة تتكون نتيجة موجود سلك يمر به تيار كهربي موضوع داخل فيض مغناطيسي مما يؤدي إلى اختلاف كثافة الفيض على جانبي السلك ومن ثم يتحرك السلك من الجانب ذا كثافة الفيض المغناطيسي الأعلى إلى الجانب ذا كثافة الفيض المغناطيسي الأقل. وتكون قيمة القوى المغناطيسية تساوي حاصل ضرب شدة التيار فى كثافه الفيض فيه طول السلك في جيب الزاوية بين السلك والمجال المغناطيسي. و ذلك يعني أن قوة لورانس F تتوقف على

1- شدة التيار المار في السلك I
2- كثافة الفيض المغناطيسي المؤثر على السلك المستقيم B
3- طول السلك المستقيم L
و تمثل بهذه العلاقة

قانون القوة المغناطيسية

و هناك شرط أن تكون كثافة الفيض المغناطيسي الخارجية عمودية على السلك. فإذا كانت كثافة الفيض المغناطيسي الخارجية تصنع زاوية السلك فيكون القانون في هذه الصورة

يجب ملاحظة أن كثافة الفيض المغناطيسي هي كثافة الفيض المغناطيسي الخارجية و ليست هي الفيض المغناطيسي الناشئ من السلك. لأنه يوجد اثنتين من الفيض المغناطيسي حول السلك و هما الفيض المغناطيسي الخارجي و الناشئ من السلك.
الزاوية الزاوية المحصورة بين التيار أو إتجاه سرعة الشحنة و خطوط المجال.

كيف تنشئ القوة المغناطيسية

تنشئ القوة المغناطيسية بسبب إختلاف مقدار كثافة الفيض المغناطيسي على جانبي السلك . فنجد على جانب من جوانب السلك تكون محصلة كثافة الفيض حاصل جمع كثافة فيض السلك + كثافة فيض الملف الخارجي. بينما على الجانب الأخر من السلك نجد أن كثافة الفيض المحصلة هي حاصل طرح كثافتي المجالين. و إختلاف قيمتى محصلة كثافة الفيض علي جانبي السلك يؤدي إلي دفع السلك بقوة من المنطقة ذات كثافة الفيض المغناطيسي الأعلى إلى المنطقة ذات كثافة الفيض المغناطيسي الأقل.

إتجاه القوة المغناطيسية

هناك طريقة سريعة لتحديد إتجاه القوى المغناطيسية بدلالة اتجاة كل من إتجاه شدة التيار و إتجاه كثافة الفيض المغناطيسي و هي قاعدة فلمنج لليد اليسرى.

قاعدة فلمنج لليد اليسرى

تستخدم في تحديد إتجاه القوى المغناطيسية المؤثرة علي سلك بدلالة إتجاه كل من التيار و كثافة الفيض المغناطيسي كما بالشكل

و هناك بعض الملاحظات

لابد من الحذر في التعامل مع الشحنات عندما يتم تحديد الاتجاه التقليدي للتيار ( فالاتجاه التقليدي للتيار في حالة الشحنة الموجبة يكون في نفس اتجاه حركتها بينما للشحنة السالبة في عكس اتجاه حركتها).
الشحنة الموجبة تنحرف في الإتجاه المضاد للشحنة السالبة

يجب أيضا معرفة أنه من خلال هذه المعادلة

يَكمُن كيفية تحول الطاقة الكهربية ممثلة في التيار الكهربي الذي يمر داخل السلك الي طاقة ميكانيكية ممثلة في حركة هذا السلك و بالتالي سيتم استخدام هذه الفكرة في فكرة تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية في المحركات الكهربية والموتور.

و أيضا انحراف الجسيمات المشحونة عند اجتيازها مجال مغناطيسي. والذي سوف يكون له تطبيقات عدة أولها في أجهزة التليفزيون و أنبوبة أشعة الكاثود حيث يمكنها التحكم في مسار الشعاع الالكتروني. هناك تطبيقات عدة و لكن سنكتفي بالتطبيقات التي صلة بالمنهج.