ما الذي تقوم به هذه الحاسبة
تحسب هذه الأداة شدّة المجال المغناطيسي B عند مسافة عمودية r من موصل مستقيم طويل يسري فيه تيار ثابت I. يتشكّل المجال المغناطيسي على هيئة دوائر متحدة المركز حول السلك، وتُستمد قيمته مباشرة من قانون أمبير. هذه عملية حسابية فيزيائية عامة لا ترتبط ببلد معيّن، وتُعطى النتيجة بوحدات النظام الدولي (التسلا).
طريقة الاستخدام
أدخِل قيمة التيار المار في السلك بالأمبير (A)، والمسافة العمودية من مركز السلك بالمتر (m). تُرجِع لك الحاسبة قيمة المجال بوحدة التسلا (T) وكذلك بالميكروتسلا (µT) الأكثر عمليةً في الاستخدام. تفترض الصيغة وجود سلك رفيع لا نهائي الطول وأن نقطة القياس تقع في الفراغ أو في الهواء.
شرح المعادلة
يُعطى المجال المغناطيسي بالعلاقة التالية:
$$B = \frac{\mu_0 \, I}{2\pi \, r}$$
حيث \(\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7} \approx 1.25664 \times 10^{-6}\) تسلا·متر/أمبير هي نفاذية الفراغ. يتناسب المجال طرديًا مع التيار وعكسيًا مع المسافة؛ فمضاعفة التيار تضاعف المجال، بينما مضاعفة المسافة تخفض المجال إلى النصف.
مثال محلول
لنفترض أن سلكًا يحمل تيارًا \(I = 10\) أمبير، ونقيس المجال على بُعد \(r = 0.05\) متر (5 سم). عندئذٍ: $$B = \frac{1.25664 \times 10^{-6} \times 10}{2\pi \times 0.05} = \frac{1.25664 \times 10^{-5}}{0.31416} = 4.0 \times 10^{-5} \text{ تسلا} = 40 \text{ ميكروتسلا}$$ وهذه القيمة تقارب شدّة المجال المغناطيسي للأرض نفسها.
الأسئلة الشائعة
في أي اتجاه يتجه المجال؟ يدور المجال حول السلك على شكل دوائر؛ استخدم قاعدة اليد اليمنى — وجّه إبهامك باتجاه التيار، فتلتفّ أصابعك في اتجاه المجال.
هل تنطبق المعادلة داخل السلك؟ لا. تنطبق هذه الصيغة خارج السلك فقط. أما داخل سلك منتظم فيزداد المجال خطيًا مع نصف القطر.
لماذا نستخدم التسلا والميكروتسلا؟ المجالات العملية بالقرب من الأسلاك تمثّل أجزاءً ضئيلة جدًا من التسلا الواحد، لذا فإن الميكروتسلا (\(1 \, \mu T = 10^{-6}\) تسلا) أسهل في القراءة.
