ماذا تفعل هذه الحاسبة
عندما يمر تيار كهربائي عبر سلكين طويلين مستقيمين متوازيين، فإن كلاً منهما يؤثّر على الآخر بقوة مغناطيسية. تحسب هذه الأداة القوة لكل وحدة طول والقوة الكلية بين السلكين انطلاقاً من قيمتي التيار (I₁ و I₂)، والمسافة الفاصلة بينهما (d)، وطول السلك (L). التياران في الاتجاه نفسه يتجاذبان، أما التياران في اتجاهين متعاكسين فيتنافران. وهذه علاقة فيزيائية عامة تنطبق في كل مكان دون استثناء.
طريقة الاستخدام
أدخل شدة التيار في كل سلك بوحدة الأمبير، والمسافة بين مركزي السلكين بوحدة المتر، وطول السلك الذي تريد حساب القوة الكلية عليه بوحدة المتر أيضاً. تعطيك الحاسبة القوة لكل متر (نيوتن/متر) والقوة الكلية (نيوتن).
شرح المعادلة
تُعطى القوة لكل وحدة طول بقانون أمبير للقوة:
$$F = \frac{\mu_0 \, \text{I}_1 \, \text{I}_2}{2\pi \, \text{d}} \cdot \text{L}$$
حيث \(\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7}\) تسلا·متر/أمبير هي نفاذية الفراغ (\(\approx 1.2566 \times 10^{-6}\)). وبضرب هذه القيمة في الطول L نحصل على القوة الكلية. وقد اعتُمدت هذه العلاقة تاريخياً في تعريف وحدة الأمبير.
مثال محلول
لنفترض أن كل سلك يحمل تياراً قدره 10 أمبير، والمسافة بينهما 0.1 متر، والطول 1 متر. عندئذٍ تكون $$F/L = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 10 \times 10}{2\pi \times 0.1} = \frac{1.2566 \times 10^{-6} \times 100}{0.6283} = \frac{1.2566 \times 10^{-4}}{0.6283} \approx 2.0 \times 10^{-4}$$ نيوتن/متر. وعلى امتداد متر واحد، تكون القوة الكلية أيضاً \(\approx 2.0 \times 10^{-4}\) نيوتن.
الأسئلة الشائعة
هل يتجاذب السلكان أم يتنافران؟ التياران المتوازيان في الاتجاه نفسه يتجاذبان، بينما التياران المتعاكسان يتنافران. وتعطيك هذه الحاسبة مقدار القوة.
ما الوحدات التي يجب استخدامها؟ الأمبير للتيار، والمتر للمسافة والطول، فتكون القوة الناتجة بوحدة النيوتن.
هل تصلح المعادلة لأي شكل هندسي؟ تفترض المعادلة أن السلكين طويلان ومستقيمان ومتوازيان، وأن طولهما أكبر بكثير من المسافة الفاصلة بينهما، وأنهما في الفراغ (خلاء أو هواء).
