التمرين السابع ص145 من كتاب الفيزياء للسنة الثانية ثانوي:
المعطيات:
- تيار كهربائي I = 5 A
- طول سلك L = 10 m
- شدة المجال المغناطيسي B = 0.5 T
السؤال:
ما مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على السلك؟
الحل:
القوة المغناطيسية المؤثرة على سلك مستقيم يمر فيه تيار كهربائي في مجال مغناطيسي هي:
F = ILB
حيث:
- F هي القوة المغناطيسية (N)
- I هو التيار الكهربائي (A)
- L هو طول السلك (m)
- B هو شدة المجال المغناطيسي (T)
بتطبيق هذه المعادلة على المعطيات، نحصل على:
F = 5 A * 10 m * 0.5 T
F = 25 N
الإجابة:
مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على السلك هو 25 N.
التوضيح:
يمكن توضيح الحل بتطبيق قانون لورنتس، والذي ينص على أن القوة المغناطيسية المؤثرة على شحنة نقطية q تتحرك بسرعة v في مجال مغناطيسي B هي:
F = qv × B
حيث:
- F هي القوة المغناطيسية (N)
- q هي شحنة الجسرة (C)
- v هي سرعة الجسرة (m/s)
- B هو شدة المجال المغناطيسي (T)
في حالة السلك المستقيم، يمكن اعتبار كل شحنة كهربائية في السلك على أنها شحنة نقطية. وبما أن السلك يمر فيه تيار كهربائي، فإن الشحنات الكهربائية فيه تتحرك بانتظام. إذا افترضنا أن السلك يحتوي على عدد من الإلكترونات n، فإن القوة المغناطيسية المؤثرة على السلك هي:
F = nqv × B
حيث:
- n هو عدد الإلكترونات في السلك
إذا افترضنا أن الإلكترونات في السلك تتحرك بانتظام بسرعة v، فإن القوة المغناطيسية المؤثرة على السلك هي:
F = nI × B
حيث:
- I هو التيار الكهربائي في السلك (A)
هذه المعادلة هي نفس المعادلة التي استخدمناها في الحل السابق، وبالتالي فإن الحل هو صحيح.