ماذا تفعل هذه الحاسبة
تحسب هذه الأداة القوة المغناطيسية المؤثرة على سلك مستقيم يحمل تيارًا كهربائيًا ويوضع داخل مجال مغناطيسي منتظم. فعندما تتحرك الشحنات عبر موصل موجود في مجال مغناطيسي، يدفع المجال هذه الشحنات المتحركة، فينتج عن ذلك قوة محصلة تؤثر على السلك. وتُعد هذه العلاقة من المعادلات الأساسية في الكهرومغناطيسية، وهي القوة الكامنة وراء عمل كل شيء بدءًا من المحركات الكهربائية وصولًا إلى مكبرات الصوت.
شرح المعادلة
تُعطى القوة بالعلاقة $$F = \text{B} \cdot \text{I} \cdot \text{L} \cdot \sin\!\left(\theta\right)$$ حيث:
• B هي كثافة الفيض المغناطيسي مقيسة بالتسلا (T).
• I هي شدة التيار المار في السلك مقيسة بالأمبير (A).
• L هو طول الجزء من السلك الموجود داخل المجال مقيسًا بالمتر (m).
• θ هي الزاوية المحصورة بين اتجاه التيار واتجاه المجال المغناطيسي.
تبلغ القوة قيمتها العظمى عندما يكون السلك عموديًا على المجال (\(\theta = 90°\)، أي \(\sin\theta = 1\))، وتنعدم تمامًا عندما يكون السلك موازيًا للمجال (\(\theta = 0°\)). وتُقاس القوة الناتجة بوحدة النيوتن (N).
كيفية الاستخدام
أدخل كثافة الفيض المغناطيسي، وشدة التيار، وطول السلك الموجود داخل المجال، والزاوية المحصورة بين السلك وخطوط المجال. تعرض الحاسبة قيمة القوة بالنيوتن، إضافة إلى قيمة \(\sin(\theta)\) المستخدمة في الحساب.
مثال محلول
لنفترض أن \(B = 0.5\ \text{T}\)، وI = 10 A، وL = 2 m، وθ = 90°. عندئذٍ يكون \(\sin(90°) = 1\)، ومن ثم $$F = 0.5 \times 10 \times 2 \times 1 = 10\ \text{N}$$ أما إذا أُميل السلك ليصبح عند زاوية 30°، فإن \(\sin(30°) = 0.5\)، وبذلك تصبح \(F = 0.5 \times 10 \times 2 \times 0.5 = 5\ \text{N}\).
الأسئلة الشائعة
في أي اتجاه تتجه القوة؟ تكون القوة عمودية على كلٍّ من التيار والمجال المغناطيسي معًا، ويُحدَّد اتجاهها بقاعدة اليد اليمنى (أو قاعدة اليد اليسرى في حالة التيار والمجال الاصطلاحيين).
لماذا تنعدم القوة عندما يكون السلك موازيًا للمجال؟ لأن \(\sin(0°) = 0\) — إذ لا يوجد أي مركّبة للحركة تعبر خطوط المجال حتى تتعرض للانحراف.
هل يمكنني استخدامها لملف أو لفة سلكية؟ تتعامل هذه الحاسبة مع جزء مستقيم واحد فقط من السلك. أما في حالة الملف، فاضرب الناتج في عدد اللفات مع مراعاة الشكل الهندسي لكل جزء.
