قانون أمبير هو أحد الأركان الأساسية في الكهرومغناطيسية، وهو يصف العلاقة بين التيار الكهربائي والمجال المغناطيسي الذي يولده. في هذا المقال، سنستكشف هذا القانون بالتفصيل مع أمثلة تطبيقية.
ما هو قانون أمبير؟
ينص قانون أمبير على أن التكامل الخطي للمجال المغناطيسي حول مسار مغلق يساوي μ₀ مضروباً في التيار الكلي المحاط بهذا المسار.
تطبيق على الموصل المستقيم الطويل
عند تطبيق قانون أمبير على موصل مستقيم طويل يحمل تياراً I، نختار مساراً دائرياً نصف قطره r حول الموصل. بسبب التماثل، يكون المجال المغناطيسي ثابتاً على طول المسار ومماساً له.
خطوط المجال المغناطيسي تشكل دوائر متحدة المركز حول الموصل
اتجاه المجال المغناطيسي
يمكن تحديد اتجاه المجال المغناطيسي باستخدام قاعدة اليد اليمنى: أشر بإبهامك في اتجاه التيار، وستلتف أصابعك في اتجاه خطوط المجال المغناطيسي.
الإبهام = اتجاه التيار، الأصابع الملتفة = اتجاه المجال المغناطيسي
📝 مثال محلول
موصل مستقيم طويل يحمل تياراً قدره 10 أمبير. احسب شدة المجال المغناطيسي على بعد 5 سم من الموصل.
الحل:
المعطيات: I = 10 A, r = 0.05 m
B = μ₀I / (2πr)
B = (4π × 10⁻⁷ × 10) / (2π × 0.05)
B = 4 × 10⁻⁵ T = 40 μT
شدة المجال تتناسب عكسياً مع المسافة من الموصل
تطبيق على الملف اللولبي (Solenoid)
الملف اللولبي هو سلك ملفوف على شكل حلزوني. عند مرور تيار فيه، ينتج مجالاً مغناطيسياً منتظماً داخله.
المجال داخل الملف منتظم وموازٍ لمحوره
خصائص المجال داخل الملف اللولبي:
- المجال منتظم وموازٍ لمحور الملف
- شدة المجال تعتمد على التيار وكثافة اللفات فقط
- المجال خارج الملف يكاد يكون صفراً
الفرق بين قانون أمبير وقانون بيو-سافار
كلا القانونين يصفان المجال المغناطيسي الناتج عن التيار، لكن:
- قانون أمبير: مفيد عندما يكون هناك تماثل عالٍ (موصل مستقيم، ملف لولبي)
- قانون بيو-سافار: أكثر عمومية ويمكن تطبيقه على أي شكل من أشكال الموصلات
نصائح للامتحان
- اختر مسار أمبير بحكمة - يجب أن يستفيد من التماثل
- تأكد من حساب التيار المحاط فقط، وليس التيار الكلي
- انتبه للوحدات - حول كل المسافات إلى الأمتار
- استخدم قاعدة اليد اليمنى لتحديد الاتجاهات
هل تحتاج مساعدة إضافية في الكهرومغناطيسية؟
احجز جلسة خصوصية لشرح مفصل وحل مسائل كورس الكهرومغناطيسية (فيزياء 201/202)
احجز الآن