قوة لابلاس لها اتجاه عمودي على المستوى الذي يحدده الموصل واتجاه الخطوط الديناميكية، الاتجاه الذي تحدده قاعدة الأصابع الثلاثة لليد اليمنى ، نقطة التطبيق في منتصف المقطع موصل يقع داخل المجال المغناطيسي.
اقرأ أيضًا 5 خطوات لتعلم الخوارزميات.. تعرف عليها الآن
القوة على الموصل الحامل للتيار من مجال مغناطيسي متجانس
داخل مجال مغناطيسي متجانس ، نحضر موصلًا بطول ℓ ترتبط نهاياته من خلال مفتاح D بمصدر كهربائي، نوجه الموصل عموديًا على الخطوط الديناميكية ونعلقه على مقياس ديناميكي دقيق، ونقرأ قراءته التي تساوي وزن الموصل، نرى أن قراءة مقياس القوة هي نفسها سواء كان الموصل داخل الحقل أم خارجه، بعد ذلك، نغلق المفتاح D، بحيث يتدفق الموصل تيار شدة I في الدائرة، نلاحظ إذن أن مقياس الدينامومتر سيظهر قراءة أعلى جديدة، عند إخراج الموصل من المجال، يُظهر مقياس القوة الديناميكية القراءة الأصلية، على الرغم من أن الموصل يسرّب التيار، نستنتج إذن، أن المجال المغناطيسي يمارس على الموصل الحامل للتيار قوة F متوازنة بوزنه، ويمكن حساب قياسها بسهولة من الاختلاف في قراءات مقياس القوة، نسمي هذه القوة قوة لابلاس.
إذا مررنا بعد ذلك بتيار مضاعف من خلال الموصل، فسنجد بمساعدة مقياس الدينامومتر، أن القوة المؤثرة على الموصل بواسطة المجال المغناطيسي تتضاعف.
يحدث نفس الشيء إذا ضاعفنا طول الموصل داخل المجال المغناطيسي مع الحفاظ على شدة التيار I ثابتة.
بالاستمرار في تجربة تخطيطنا، نغيّر اتجاه التيار، عند قراءة مقياس القوة نلاحظ أنه أقل من وزن الموصل، لكي يحدث هذا يجب بذل قوة على الموصل الحامل للتيار من أسفل إلى أعلى، أي في الاتجاه المعاكس للتيار الأصلي.
ثم نبدأ في لف الموصل بحيث يكون أفقيًا باستمرار يشكل زاوية φ مع الخطوط الديناميكية، نلاحظ أن قوة لابلاس تتناقص، وفي النهاية تصبح صفرًا عندما يصبح الموصل الحامل للتيار موازيًا للخطوط الديناميكية.
نعلق الموصل الحامل للتيار عموديًا على الخطوط الديناميكية لملف لولبي (الشكل 26)، إذا ضاعفنا شدة التيار المتدفق عبر الملف اللولبي، فإننا نعلم وفقًا للعلاقة B = km · 4 · π · n · I أن شدة المجال المغناطيسي داخل الملف اللولبي تتضاعف أيضًا، بمساعدة مقياس الدينامومتر، نرى أن القوة التي يتلقاها من المجال المغناطيسي تتضاعف أيضًا. نجد أيضًا أن المنتج B · I · يساوي عدديًا القوة التي يتعرض لها الموصل من المجال المغناطيسي.
بمساعدة مقياس الدينامومتر نحسب قوة لابلاس
بمساعدة مقياس الدينامومتر نحسب قوة لابلاس.
ستكون نتائج التجربة أكثر وضوحًا إذا استخدمنا موصلًا أنبوبيًا بدلاً من موصل يحمل تيارًا مستقيمًا.
بمساعدة الملف اللولبي نقيس شدة المجال المغناطيسي،
بمساعدة الملف اللولبي نقيس شدة المجال المغناطيسي.
اقرأ أيضًا 5 علماء ساهموا في الفيزياء النووية وأهم المعلومات عن ميكاينكا الكم
تلخيصًا لكل ما سبق، اشتُق قانون لابلاس الآتي:
عندما يكون موصل تيار مستقيم بطول ℓ داخل مجال مغناطيسي متجانس، فإن قوة كهرومغناطيسية تتطور في الموصل.
حجم القوة F متناسب: مع طول ℓ للموصل الحامل للتيار الموجود داخل المجال المغناطيسي، إلى شدة التيار المتدفق عبر الموصل، إلى شدة المجال المغناطيسي B، يعتمد أيضًا على الزاوية φ التي تشكل الموصل مع اتجاه الخطوط الديناميكية.
F = B · I · emf · ℓ 5
قوة لابلاس لها اتجاه عمودي على المستوى الذي يحدده الموصل واتجاه الخطوط الديناميكية، الاتجاه الذي تحدده قاعدة الأصابع الثلاثة لليد اليمنى ، نقطة التطبيق في منتصف المقطع موصل يقع داخل المجال المغناطيسي.
طريقة أخرى لمعرفة اتجاه قوة لابلاس هي تقنية راحة اليد الصحيحة، اتجاه القوة عمودي على مستوى راحة اليد .
أ) حكم الأصابع الثلاثة لليد اليمنى.
ب) تقنية الكف الصحيحة.
قوة لابلاس عندما تصنع شدة المجال المغناطيسي زاوية مع الموصل.
عندما يكون الموصل عموديًا على خطوط الطاقة، فإن = 90 ° ، m90 ° = 1 و F = B · I · ℓ.
مثال 4
يتدفق موصل مستقيم بطول ℓ = 10 سم خلال تيار شدة I = 10A ويقع في مجال مغناطيسي متجانس بكثافة B = 0.2T. احسب القوة التي يتلقاها الموصل عندما:
أ) تكون عمودية على الخطوط الديناميكية.
ب) موازية للخطوط الديناميكية.
ج) تشكل زاوية مقدارها 30 درجة مع الخطوط الديناميكية.
الحل:
أ) عندما يكون الموصل عموديًا على الخطوط الديناميكية لدينا:
FL = B · I · ℓ · h90 ° ⇒ FL = B · I · ℓ ⇒ FL = 0.2T · 10A · 0.1m ⇒ FL = 0.2N
يجب عليك تسجيل الدخول أولاً لإضافة تعليق.