میدان مغناطیسی اطراف سیم دراز مستقیم

آثار مغناطیسی ناشی از جریان الکتریکی (آزمایش اورستد)

هرگاه یک عقربه مغناطیسی در اطراف سیمی که به باتری و کلید وصل شده است قرار گیرد، در لحظه وصل کلید، ملاحظه می شود که عقربه مغناطیسی منحرف می شود، بنابراین در اطراف سیم حامل جریان میدان مغناطیسی ایجاد می کند.

خطوط میدان مغناطیسی در اطراف یک سیم راست حامل جریان الکتریکی

روی صفحه مقوایی که در وسط آن سیم راست حامل جریان قرار دارد؛ براده های آهن بپاشیم، این براده ها به صورت دایره هایی هم مرکز در خواهند آمد.

جهت میدان مغناطیسی در اطراف یک سیم راست حامل جریان الکتریکی

به این ترتیب است که اگر انگشت شست دست راست را در جهت جریان بگیریم، بسته شدن چهار انگشت، جهت میدان مغناطیسی را به ما می دهد.

نیروی بین سیم های موازی حامل جریان

آزمایش نشان می دهد اگر از دو سیم راست و موازی جریان های الکتریکی عبور کند این دو سیم همدیگر را جذب یا دفع می کنند.

یعنی

اگر جریان ها هم جهت باشند همدیگر را جذب و اگر مخالف باشند همدیگر را دفع می کنند و علت آن ایجاد میدان یک سیم در محل سیم دیگر است.

میدان مغناطیسی ناشی از یک حلقه دایره ای سیملوله حامل جریان

پیچه مسطح، از چند دور سیم ناز به شکل حلقه به هم فشرده شده تشکیل شده است.

خطوط میدان مغناطیسی حاصل از یک پیچه ی مسطح:

یک مقوا را از وسط پیچه مسطح می گذرانیم و از آن جریان عبور می دهیم سپس روی مقوا براده می ریزیم شکل میدان در مقطع سیم ها به شکل دایره و در وسط حلقه به صورت یک خط راست خواهد بود.

جهت میدان مغناطیسی دریچه

روش اول

اگر نوک انگشت شست دست راست را در جهت جریان قرار دهیم، بسته شدن انگشت دست راست، جهت میدان مغناطیسی را نشان می دهد.

روش دوم

اگر چهار انگشت دست راست را به صورت خمیده در جهت جریان در سیم پیچ قرار دهیم، آنگاه نوک انگشت شست، قطب N که همان جهت B هست.

سیملوله

اگر شعاع سیملوله نسبت به طولش کوچک باشد و حلقه های آن خیلی بهم نزدیک باشند. به این سیم لوله سیم لوله آرمانی گفته می شود.

میدان مغناطیسی داخل یک سیملوله آرمانی در نقطه های دور از لبه ها یکنواخت است.

بزرگی میدان مغناطیسی در محور سیملوله  به عوامل زیر بستگی دارد:

1. با شدت جریانی که از سیملوله می گذرد، نسبت مستقیم دارد.
2. با تعداد حلقه های سیملوله نسبت مستقیم دارد.
3. با طول سیملوله نسبت عکس دارد.

ضریب تناسب در SI برابر \({\mu _0}\)  تراوایی مغناطیسی خلا است.

\(B = {\mu _0}\frac{N}{L}I\)

در این فرمول:

B بزرگی میدان

L طول سیملوله

N تعداد دور

I جریان الکتریکی

تعیین نوع قطب های سیملوله

روش اول

اگر نوک انگشت دست راست را در جهت جریان قرار دهیم، بسته شدن چهار انگشت دست راست، جهت میدان مغناطیسی را نشان می دهد.

روش دوم

اگر چهار انگشت دست راست خود را به صورت خمیده در جهت جریان در سیملوله قرار دهیم آنگاه انگشت شست قطب N که همان جهت B هست.

ویژگی های میدان مغناطیسی سیملوله

1. خط های میدان داخل سیملوله، بسیار متراکم نر از خط های میدان در خارج آن است.
2. میدان در داخل سیملوله دور از لبه ها یکنواخت است.
3. جهت میدان در داخل و خارج سیملوله، خلاف هم هستند.
4. شکل میدان سیملوله مانند میدان یک آهنربای میله ای است. که خطوط میدان منحنی های بسته ای را تشکیل می دهند.

سیملوله با هسته آهنی – آهنربای الکتریکی

اگر داخل یک سیم لوله متصل به جریان یک هسته آهنی قرار دهیم، مجموعه را آهنربای الکتریکی می نامند.

توانایی آهنربای الکتریکی در ربایش قطعات آهنی به عوامل زیر بستگی دارد:

1. جریانی که از سیملوله می گذرد.
2. تعداد دور های واحد طول سیملوله
3. جنس هسته آهنی سیملوله

کاربرد های آهربای الکتریکی

هرگاه هسته ی درونی سیم پیچ از آهن خالص باشد، با برقراری جریا، هسته آهن ربا می شود و با قطع جریان، خاصیت خود را از دست می دهد. از این آهنربا ها در زنگ اخبار و جرثقیل های مغناطیسی و ... استفاده می شود.