ما هي حاسبة المجال المغناطيسي للملف اللولبي؟
الملف اللولبي هو سلك طويل ملفوف على شكل لولب يولّد مجالاً مغناطيسياً شبه منتظم على طول محوره المركزي عند مرور تيار كهربائي فيه. تحسب هذه الأداة شدة هذا المجال المغناطيسي الداخلي B انطلاقاً من ثلاثة مقادير يمكنك قياسها مباشرة: عدد لفات السلك (\(N\))، وشدة التيار (\(I\))، وطول الملف (\(l\)). وتُعرض النتائج بوحدات التسلا والميلي تسلا والغاوس لتناسب أي مقياس يتطلبه مشروعك.
كيفية استخدام الحاسبة
أدخل العدد الإجمالي للفات السلك، وشدة التيار بالأمبير، والطول الفعلي للملف اللولبي بالمتر. ثم اضغط على زر الحساب لتظهر لك شدة المجال داخل الملف إلى جانب قيمة عدد اللفات لكل متر. تفترض المعادلة وجود ملف لولبي مثالي محكم اللف يكون طوله أكبر بكثير من قطره، بحيث يكون المجال منتظماً في داخله ومهملاً خارجه.
شرح المعادلة
تُعطى شدة المجال بالعلاقة
$$B = \frac{\mu_0 \cdot \text{Turns }(N) \cdot \text{Current }(I)}{\text{Length }(l)}$$حيث \(\mu_0 = 4\pi\times10^{-7}\) تسلا·متر/أمبير هي نفاذية الفراغ. والنسبة \(N/l\) تمثل عدد اللفات لكل متر (\(n\))، لذا تُكتب المعادلة غالباً على الصورة \(B = \mu_0 n I\). ومضاعفة التيار أو كثافة اللفات تضاعف المجال، في حين أن إطالة الملف مع إبقاء \(N\) ثابتاً تُضعفه.
مثال محلول
لنفترض أن ملفاً لولبياً يحتوي على \(N = 200\) لفة موزعة على طول \(l = 0.5\) متر ويمر فيه تيار شدته \(I = 2\) أمبير. عندئذٍ
$$n = \frac{200}{0.5} = 400 \text{ لفة/متر}$$وتكون
$$B = \frac{(4\pi\times10^{-7})(200)(2)}{0.5} \approx 0.001005 \text{ تسلا}$$أي نحو 1.005 ميلي تسلا (10.05 غاوس).
الأسئلة الشائعة
هل لقطر السلك تأثير؟ بشكل غير مباشر فقط، إذ يحدد عدد اللفات التي يمكن أن تتسع في كل متر. أما المعادلة فتستخدم \(N\) و\(l\) مباشرةً.
ماذا لو كان هناك قلب حديدي؟ عندئذٍ نستبدل \(\mu_0\) بـ \(\mu = \mu_0\mu_r\)، حيث \(\mu_r\) هي النفاذية النسبية للقلب، والتي قد تزيد قيمة \(B\) بمئات أو آلاف المرات.
هل المجال منتظم فعلاً؟ نعم، يكون شبه منتظم في عمق الملف اللولبي الطويل، لكنه يضعف ويتسع نحو الخارج بالقرب من طرفيه.
