مغناطیس (آهن ربا)

سیم لوله از چند دور سیم تشكیل شده و شبیه فنر است. اگر جریان الكتریكی از سیم لوله عبور كند در اطراف سیم لوله خاصیت مغناطیسی ایجاد می شود.

در شکل زیر خطوط میدان مغناطیسی ناشی از سیملوله نشان داده شده است این خطوط دارای چه ویژگی هایی است؟

• خطوط میدان در داخل سیملوله بسیار متراکم تر از خارج آن است.
• میدان در داخل سیملوله به صورت خطوط موازی با فاصله های برابر رسم است كه نشان دهنده میدان مغناطیسی یكنواخت در داخل سیم لوله می باشد.

«جهت میدان سیملوله»

جهت میدان در داخل سیملوله خلاف جهت میدان در خارج آن است. جهت میدان مغناطیسی طبق قانون دست راست در داخل سیملوله از S به N و در خارج سیملوله از N به S است. اگر انگشت شست دست راست در جهت جریان قرار گیرد بسته شدن چهار انگشت جهت میدان را نشان می دهد.
در شکل زیر جهت خطوط میدان مغناطیسی سیملوله نشان داده شده است:

نکته:
سیملوله حامل جریان را می توان همانند آهنربای میله ای فرض كرد، زیرا همان طور كه خطوط میدان مغناطیسی یك سیملوله نشان می دهد. همانند خطوط میدان مغناطیسی آهنربا می باشد یعنی می توان دو قطب N (انتهایی از سیملوله كه خطوط از ان خارج می شود) و S ( انتهایی از سیموله كه خطوط به ان وارد می شود) را در نظر گرفت

بزرگی میدان در سیملوله از رابطه فوق به دست می آید:

یکی از اهداف فیزیک شناسایی نیروهای اساسی در جهان است، مانند نیروی الکتریکی،اگر به یاد داشته باشید میدان مغناطیسی ناشی از یک سیم حامل جریان را محاسبه کردیم حال می خواهیم بدانیم اگر سیم را به صورت یک حلقه در آوریم میدان مغناطیسی به چه صورت خواهد شد؟ پیچه از چند دور سیم که به صورت یک حلقه مسطح در آمده اند تشکیل شده است. در شکل زیر خطوط میدان مغناطیسی یک پیچه حامل جریان نشان داده شده است.

همان طور که ملاحظه می کنید خطوط میدان در مركز حلقه به شكل خط راست بوده؛ بر سطح حلقه عمود است همچنین خطوط میدان در داخل پیچه به هم نزدیکترند یعنی میدان قویتر است. چرا؟
برای پاسخ به این پرسش باید ببینیم میدان مغناطیسی پیچه به چه عواملی بستگی دارد.

بزرگی میدان مغناطیسی پیچه ای به شعاع R که N دور دارد و حامل جریان الکتریکی I است از رابطه زیر به دست می آید:

همان طور که ملاحظه می کنید میدان مغناطیسی با شدت جریان گذرنده از پیچه و تعداد دور های حلقه رابطه مستقیم دارد یعنی هر چه جریان بزرگتر و تعداد دور ها بیشتر باشد میدان مغناطیسی قوی تر خوا هد بود.         B= ?0NI/2R

حال که با میدان مغناطیسی پیچه آشنا شدید می خواهیم ببینیم جهت میدان مغناطیسی به چه صورت است.
طبق قانون دست راست، اگر انگشت شست در جهت جریان باشد، جهت بسته شدن چهار انگشت جهت میدان را نشان می دهد.

از طرفی میدان مغناطیسی با شعاع پیچه R رابطه عکس دارد به همین علت است که هر چه از محور پیچه دور می شویم خطوط میدان ضعیفتر خواهد بود.

جریان الکتریکی به جاری شدن بار الکتریکی گفته می‌شود. در یک مدار الکتریکی این بار غالباً توسط الکترون‌هایی که در سیم حرکت می‌کنند حمل می‌شود. این بار همچنین می‌تواند توسط یون‌هایی در الکترولیت حمل شود یا توسط هر دو عامل یون و الکترون مثلاً در پلاسما حمل شود.
در دستگاه بین‌المللی یکاها واحد اندازه‌گیری مقدار جریان آمپر نام دارد که برابر است با میزان جاری شدن بار الکتریکی در یک سطح بر حسب کولن بر ثانیه. جریان الکتریکی توسط وسیله‌ای به نام آمپرمتر اندازه‌گیری می‌شود.
جریان الکتریکی سبب گرمایش مقاومتی می‌شود؛ که مثلاً به صورت نور در لامپ‌های رشته‌ای پدیدار می‌شود. جریان‌ الکتریکی همچنین میدان مغناطیسی تولید می‌کند که از آن در موتورهای القایی، ژنراتورها و موارد بسیار دیگر استفاده می‌شود. ذراتی که بار الکتریکی را در یک جریان الکتریکی حمل می‌کنند حامل بار نامیده می‌شوند. در فلزات الکترون‌ها با یک یا چند الکترون دیگر در هر اتم تنها پیوند ضعیفی برقرار کرده‌اند که سبب می‌شود بتوانند به راحتی در فضای داخل فلز آزادانه حرکت کنند. این الکترون‌های رسانا حاملان بار در فلزات هستند.
در یک مدار الکتریکی ساده باتری نقش منبع را دارد و به هر الکترونی که از خود عبور می‌دهد به اندازه اختلاف پتانسیل دو سر که با واحد ولت اندازه‌گیری می‌شود انرژی وارد می‌کند. الکترون‌ها با انرژی در حرکت اند اما در هنگام عبور از رسانا اتم‌های آن‌ نوساناتی دارند و جلوی حرکت الکترون‌ها از خود مقاومت نشان می‌دهند و الکترون‌ها در هنگام عبور از این اتم‌ها مقداری از انرژی خود را از دست می‌دهند. این انرژی به صورت گرما هدر می‌رود.