6-5 القوة المغناطيسية على تيار كهربائي
بما أن التيار الكهربائي ينتج عن حركة الأجسام المشحونة فإن أي مجال
مغناطيسي 2 يؤثر بقوة مغناطيسية على سلك عمودي عليه طوله 1 ويمر
وتتجه هذه القوة أيضاء كما في حالة حركة جسم مشحون تماماء باتجاه
عمودي على التيار والمجال؛ كما هو مبين بالثدكل (6-3)
الشكل (6-5)
ويمكن تدديد ادجاه القوة المغناطيسية المؤذرة على حسم مشحون أو تيار
كهربائى بطريقة بسيطة باستخدام اليد اليمنى فيوجه الإبهام بادّجاه سدرعة
الجسم أو التيار الكهربائى بيذم توجه بقية الأصابع باتجاه المجال؛ء عندئذ
يصير الكف مشيرا لاتجاه القوة المغناطيسية؛ كما هو موضح بالتدكل (5-

الشكل (7-5): طريقة تحديد اتجاه القوة المغناطيسية
مثال (2-5)
ما القوة المغناطيسية التي يخضع لها سلك طوله 07© 20 يمر فيه تيار له 5
عندما يوضع في منطقة فيها مجال مغناطيسي شدته 1 01 يصنع معه
زاوية 90 ؟
للقوة المغناطيسية المؤثرة على الأسلاك الكهربائية تطبيقات عملية مهمة جدا
لصناعة الأجهزة الكهربائية التي نستخدمها في حياتنا اليومية من أهم هذه
الأجهزة الجلفانوميتر الذي يتحسس التيارات الكهربائية الضعيفة ويصنع منه
مقياس التيار (الأميتر) ومقياس الفولت (الفواتميتر) ويتألف الجلفانوميتر في
أبسط أشكاله من ملف على شكل عدة لفات مستطيلة مغلقة باستثناء بدايته
ونهايته اللتان توصلان بمصدر للتيار المراد قياسه ويوضع الملف بين فكي
ساكنا بوضع أفقي تقريبا عندما يمر تيار في الملف عندئذ يخضع الضلع

© لقوة مغناطيسية مساوية ومعاكسه للقّوة التي يخضع لها الضلع 08 بحيث
يصير الملف تحت تأثير عزم ازدواج فيدور مع عقارب الساعة؛ كما هو
موضح وبما أن عزم الازدواج يتناسب مع القوة التي تزيد بازدياد التيار
المار في السلك لذلك فإن دوران الملف يتناسب مع التيار وهذا هو مبدأ
عمل الجلفانوميتر
ويوضح الشكل (9-5) تركيب الجلفانوميتر حيث يوضع مؤشر بمركز
الملفء الذي يربط بزنبرك فتل؛ بحيث يدور الملف تحت تأثير القوة
المغناطيسية إلى أن يتوازن عزم الازدواج الناتج عنها مع عزم فتل الزنبرك
عذد زاوية معينة تتتاسب مع التيار المار في الجهاز ويوضع تدريج مقابل
المؤشر بحيث يشير للصفر عند عدم مرور أي تيار في الملف ثم تتم
معايرته بتمرير تيارات صغيرة معروفة تدريجيا في الملف وتحديد مواضع
اتزان المؤشر على التدريج

الدكل (9-5): تركيب الجلفانوميتر
لكن حتى يعمل الجلفانوميتر بشكل دقيق يجب أن لايتأثر دوران الملف بوزن
السلك ولا بارتباطه بالزنبرك أي يجب أن تكون كتلة الملف صغيرة ما
أمكن مما يعني أن السلك المستخدم يجب أن يكون رفيعا جدا مما يجعل
عالية ذلك إذا مر في الجهاز تيار كهربائي كبير فإن القدرة الكهربائية
المتحولة لحرارة في السلك ستكون كبير؛ بسبب مقاومته العالية؛ مما يؤدي
لانصهاره؛ كما يمكن أن يدور المؤشر بسرعة كبيرة فجأة مما يكسر نقطة
الارتباط بالزنبرك وفي كلتا الحالتين فإن ذلك يعني دمار الجهاز لذلك
يستخدم الجلفانوميتر لتحري التيارات الصغيرة جدا من مرتبة الميللي أمبير
لمقياس تيارء كما في الفقرة التالية
8-5 مقياس التيار (أميتر)
استطعنا أن نمنع الجزء الأكبر من التيار من المرور داخل الجهاز ويتم
تحقيق ذلك عادة بوصل مقاومة "موزعة" (صنطة) صغيرة (رر")؛
بالمقارنة مع مقاومة ملف الجلفانومتر؛ على التوازي معه؛ كما هو موضح

بالشكل (10-5)؛ بحيث يتوزع التيار إلى جزأين يمر الجزء الأكبر منه في
الموزعة بينما يمر الجزء الأصغر_ في ملف الجلفانومتر ويوضع
الجلفانوميتر مع المقاومة الموزعة بعلبة واحدة تدعى مقياس التيارء أو
الكل (10-5): تركيب الأميتر الشكل (11-5): أميتر
9-5 مقياس الفولت (فولتميتر)
يصنع مقياس فرق الجهد أو الفولتمتر من الجلفانوميتر بوصل مقاومته
بمقاومة كبير على التوالي بحيث يصير فرق الجهد بين طرفي المجموعة
مساويا للقيمة المراد قياسها كما هو موضح في الشكل (12-5) ويتم وضع
الجلفانومتر مع المقاومة في صندوق واحد يسمى الفولتمتر؛ كما هو موضح
بالشكل (13-5)
الشكل (12-5): تركيب الفولتمتر الشكل (13-5): فولتمتر

10-5 العلاقة بين المجال المغناطيسي والتيار الكهربائي
في عام 1820 اكتشف الفيزيائي الدنماركي هائز اورستيد علاقة بين مرور
تيار في سلك كهربائي ووجود مجال مغناطيسي حوله فقد لاحظ أنه إذا
وضع بوصلة صغيرة قرب سلك بأنها تحرف عند مرور تيار كهربائي فيه
بينما تعود لوضعها الأصلي عند انقطاع التيار؛ كما هو موضح بالشكل (5-
(أ) لايوجد تيار والبوصلة في وضعها الطبيعي (ب) التيار مار والبوصلة تتحرف
الشكل (14-5): تأثير التيار الكهربائي على بوصلة
ولاحظ أورستيد ايضا أن قطبى البوصلة لايتجهان ذحو أو بعيدا عن السلك
بل يأخذان منحى دائرياء كما في الشكل (15-5)؛ فاستتتج أن خطوط
المجال المغناطيسي الناتج عن السلك تتجه بعكس عقارب الساعة عندما
يتدرك التيار فيه للأعلى ومع عقارب الساعة إذا تحرك للأسفل

(أ) التيار يتحرك للأعلى | (ب) التيار يتحرك للأسفل
الشكل (15-5): خطوط المجال المغناطيسى حول سلك
ويمكن أن نجد خطوط المجال المغناطيسي لتيار مار في سلك مستقيم
بواسطة قاعدة_ اليد اليمنى وذلك بتوجيه إبهام اليد اليمنى باتجاه التيار
فيكون اتجاه خطوط المجال المغناطيسي مع حركة بقية أصابع اليد حول
التيارء كما هو موضح بالشكل (16-5)
اتجاه التيار
اليد اليمنى
(2 > اتجاه خطوط المجال المغناطيسي
الشكل (16-5): تحديد اتجاه خطوط المجال المغناطيسي بقاعدة اليد اليمنى
فأصل الخاصية المغناطيسية في الأجسام إذا هي التيارات الكهربائية ويتم
عادة الحصول على مجالات مغناطيسية بعدة طرق من أشهرها الملفات
الاسطواذية حيث يلف سلك على محيط اسطوانة طويلة فيتولد مجال

الشكل (17-5): المجال المغناطيسي لملف اسطواني
11-5 المجال المغناطيسي لساك طويل وملف اسطوائي
تبين أن المجال المغناطيسي الناتج عن سلك طويل يمر فيه تيار [ عند نقطة
أما المجال المغناطيسي الناتج عن ملف اسطوائني طويل طوله 1 وعدد لفاته
حيث وضعنا [/7[-0: عدد لفات الملف بواحدة الطول
مثال (1-5)
يتحرك بروتون داخل ملف اسطواني طويل عدد لفاته 1000/1022 ويمر فيه
تيار هد 5 (أ) ماشدة المجال المغناطيسي الناتج داخل الملف ؟ (ب) ما القوة
المغناطيسية التي سيخضع ليا البروتون إذا تحرك عموديا على مدور
الملف بسرعة 8/تتز 3000 ؟

(أ) نحسب شدة المجال الناتج من العلاقة (5-5) فنكتب:
(ب) لحساب الآوة المغناطيسية على البروتون دستخدم العلاقة (1-5):
12-5 القوة المغناطيسية بين تيارين متوازيين
من أبسط تطبيقات المجال المغناطيسي الناتج عن تيار في سلك كهربائي هو
يخضع كل منهما لقوة مغناطيسية
الشكل (18-5)
ولتحديد قمة واتجاه القوة المتبادلة بين السكين ذكتب قدمة المجال الناتج عن
التيار 1 عند موقع التيار 2 من العلاقة (5-5) بالتدكل: