قانون القوة المتبادلة بين سلكين

قانون القوة المتبادلة بين سلكين، المغناطيسية ظاهرة يتميز بها حجر المغناطيس الطبيعي أو المغناطيس المصنع وهي واضحة جدآ للعيان في ظاهرة الجذب لبعض المواد ذات مغناطيسية حديدية. وتبين أن المواد المغناطيسية تتكون من حبيبات مغناطيسية بذاتها حيث تتخذ الذرات المغناطيسية اتجاها واحدا، ولكن توزيع اتجاه مغناطيسية الحبيبات يكون عشوائيا في المادة بحيث تكون محصلة مغناطيسيتها صفرا. بينما تترتب في حالة المغنطة في اتجاه واحد تحت تأثير المجال المغناطيسي الخارجي.

وتعود ظاهرة المغناطيسية إلى مغناطيسية ذرات بعض العناصر مثل الحديد والكوبلت والنيكل وجزيئات تدخل فيها تلك العناصر (سبائكها). ففي الحديد مثلا توحد إلكترونات المدار الذري 3d اتجاه عزمها المغزلي المغناطيسي وتصبح ذرة الحديد مغناطيسا صغيرا. يحدث ذلك التوجه في العناصر الحديد والكوبلت والنيكل وتصبح كل منها مغناطيسا ذاتيا رغم أن مبدأ استبعاد باولي يقول أنه إذا شغل إلكترونان نفس مستوي الطاقة في ذرة فمن المفروض أن يكون العزم المغزلي المغناطيسي لأحدهما بعكس اتجاه العزم المغزلي المغناطيسي للآخر. بذلك تكون الذرة غير مغناطيسية. أما ظاهرة مغناطيسية ذرة الحديد فهي تسري مخالفة لمبدأ استبعاد باولي، وكانت هناك حيرة كبيرة للعلماء في خروج الحديد والكوبلت والنيكل عن تلك القاعدة. وحُلت المشكلة باكتشاف وجود تآثر متبادل بين الذرات يجعلها تتصرف بتلك الطريقة.

مقدمة

تعرف القوى المغناطيسية بانها القوى القادرة على توليد حقل مغناطيسي عن طريق تحرك شحنة كهربائية، مثلما يحدث في التيار الكهربائي عندما يسير في سلك. ويحدث تبادل القوى بين المغناطيسات عن طريق حقل مغناطيسي تنتجه تلك المغانط كما أنها تتأثر هي الأخرى بمجال مغناطيسي خارجي.

وترجع تلك الظواهر المغناطيسية إلى حركة شحنات كهربائية أو عزم مغناطيسي لجسيمات أولية وذلك لأن لها عزم مغزلي. والظاهرة المغناطيسية هي أحد فروع علم الكهرومغناطيسية، وهو واحد من أربعة قوى أساسية في علم الفيزياء.

أنواع المغناطيسية

• مغناطيسية حديدية
• مغناطيسية مسايرة
• مغناطيسية معاكسة
• مغناطيسية حديدية مضادة
• فريمغناطيسية
• المغناطيسية المتبقية (بالإنجليزية: Residual Magnetism)‏: المغناطيسية المتخلفة في مادة ما بعد إيقاف القوة الممغنطة عنها. تظهر هذه الظاهرة في القلب الحديدي في المحركات الكهربائية، حيث تكون السبب المساعد والمؤثر على تشغيلها.

قانون القوة المتبادلة بين سلكين

قانون القوة المتبادلة بين سلكين يُعبر عن القوة التي تؤثر بينهما نتيجة لتدفق التيار الكهربائي فيهما. يتبع القانون المغناطيسي الذي يُعرف بقانون أمبير، ويُعرف أيضًا باسم قانون بيوت-سافارت.

وفقًا لقانون أمبير، فإن قوة الجذب أو الاندفاع بين سلكين يتناسب طرديًا مع تيار كل سلك وطوله وعكسيًا مع المسافة بينهما. يُعبر عن هذا القانون بالصيغة الرياضية التالية:

F = (μ₀ * I₁ * I₂ * L) / (2π * d)

حيث:

• F هي القوة المتبادلة بين السلكين.
• μ₀ هو الاشتراك المغناطيسي للفراغ ويقدر بقيمة 4π × 10^-7 تسلا (Tesla) متر في الأمبير.
• I₁ و I₂ هما تيار الكهرباء المار في كل سلك بوحدة الأمبير.
• L هو طول السلكين المتفاعلين بوحدة المتر.
• d هو المسافة بين السلكين بوحدة المتر.

يجب أن يكون التيار المار في السلكين في نفس الاتجاه للحصول على قوة جذب، وإذا كانا في اتجاهين معاكسين، فستكون القوة قوة اندفاع.

• السؤال: قانون القوة المتبادلة بين سلكين

• الإجابة:  𝐹 = 𝐵 𝐼 𝐿