حل التأثير المغناطيسي للتيار والقوى المغناطيسية في فيزياء بالإجابات والشرح

1. أالشكل (أ): سلك رأسي بتيار لأعلى في مجال B أفقي لليمين

   ليه دي غلطالشكل ده بيدّي قوة عمودية داخل الصفحة مش موازية لها؛ التيار لأعلى والمجال أفقي لليمين بيطلّع القوة داخل الصفحة، فمينفعش تطلّع يمين.

2. بالشكل (ب): سلك أفقي بتيار خارج الصفحة في مجال B لليمين

   ليه دي غلطالشكل ده بيدّي قوة لأعلى — يعني موازية للصفحة بس في الاتجاه الغلط؛ التيار خارج الصفحة والمجال لليمين بيطلّع القوة لأعلى مش لليمين.

3. جالشكل (ج): سلك أفقي بتيار لليمين في مجال B خارج الصفحة

   ليه دي غلطالشكل ده بيدّي قوة لأسفل في الاتجاه المعاكس؛ التيار لليمين والمجال خارج الصفحة بيطلّع القوة لأسفل مش لليمين.

4. دالشكل (د): سلك رأسي بتيار لأسفل في مجال B داخل الصفحة الإجابة الصحيحة

ليه دي الصحبقانون F = IL × B: في الشكل (د) التيار متجه لأسفل والمجال داخل الصفحة (×)، وحاصل الضرب الاتجاهي لمتجهين كلاهما سالب يعطي محصلة موجبة على المحور الأفقي، أي قوة موازية للصفحة وجهة اليمين. لاحظ أن عكس اتجاه التيار وحده — أي لو كان التيار لأعلى في نفس المجال — يقلب القوة إلى اليسار.

السؤال ده بيختار الشكل اللي قوته المغناطيسية على السلك موازية للصفحة جهة اليمين، والقاعدة الأساسية هي قاعدة اليد اليمنى F = IL \times B اللي بتحدد اتجاه القوة من اتجاه التيار واتجاه المجال. بتطبيقها على الأشكال: الشكل (أ) (تيار لأعلى مع مجال أفقي لليمين) بيدّي قوة عمودية داخل الصفحة، والشكل (ب) (تيار خارج الصفحة مع مجال لليمين) بيدّي قوة لأعلى، والشكل (ج) (تيار لليمين مع مجال خارج الصفحة) بيدّي قوة لأسفل — فمفيش فيهم اتجاه لليمين. أما الشكل (د) فتياره لأسفل والمجال داخل الصفحة، فيطلّع القوة موازية للصفحة جهة اليمين. خد بالك إن اتجاه التيار في الشكل ده هو اللي بيحسم الإجابة: لو كان لأعلى في نفس المجال كانت القوة هتطلع لليسار مش لليمين. الطريقة: لكل شكل وجّه أصابع اليد اليمنى على اتجاه التيار واتجاه المجال، واقرأ اتجاه القوة من الإبهام، وبعدين قارنه بـ«موازي للصفحة لليمين».

1. أB I الإجابة الصحيحة
2. ب2 B I

   ليه دي غلطالخيار الثاني يضاعف النتيجة خطأً.

3. جBI/2

   ليه دي غلطالخيار الثالث يقسم على ٢ خطأً.

4. دBI/4

   ليه دي غلطالخيار الرابع يقسم على ٤ خطأً.

ليه دي الصحالقوة على وحدة طول السلك (1) = B_total × I₁ × 1. وقد أُعطي أن B الكلي عند P يساوي B وأن تيار السلك ١ هو I، فالقوة = B × I.

القوة المغناطيسية على وحدة الأطوال من سلك يحمل تيارًا في مجال مغناطيسي تعطى بالعلاقة F/L = BI عندما يكون السلك عموديًا على المجال. السؤال أعطى كثافة الفيض الكلية عند النقطة P باسم B، وأعطى تيار السلك I، فلا نحتاج لحساب مجال كل سلك منفصلًا. بالتعويض المباشر تكون القوة على وحدة الطول = BI.

1. أB₁ > B₂ > B₃

   ليه دي غلطبيخلّط بين الموضعين ٢ و٣؛ الموضع ٣ أقرب عموديًا للنقطة من الموضع ٢، فـ B₃ أكبر من B₂، وجعل B₂ أكبر غلط.

2. بB₃ > B₂ > B₁

   ليه دي غلطبيقلب الترتيب رأسًا على عقب؛ بيعامل الأبعد عموديًا (الموضع ٢) كأنه الأكبر في B، مع إن العلاقة عكسية فالأبعد = الأصغر.

3. جB₁ > B₃ > B₂ الإجابة الصحيحة
4. دB₂ > B₃ > B₁

   ليه دي غلطبيعكس العلاقة كلها؛ بياخد الأبعد عموديًا (الموضع ٢) كأكبر B ويخلي الأقرب (الموضع ١) أصغر، مع إن B بيتناسب عكسيًا مع d.

ليه دي الصحكثافة الفيض المغناطيسي عند نقطة من سلك مستقيم تتناسب عكسياً مع المسافة العمودية من السلك للنقطة. في الموضع ١ المسافة العمودية أصغر (السلك أقرب عمودياً)، ثم الموضع ٣، ثم الموضع ٢ الأبعد.

السؤال ده بيختبر العلاقة بين كثافة الفيض عند نقطة قريبة من سلك مستقيم والمسافة العمودية منها للسلك، والقاعدة إن B = \frac{\mu_0 I}{2\pi d} يعني B بيتناسب عكسيًا مع المسافة العمودية d. كل ما السلك يكون أقرب عموديًا للنقطة P كل ما B يكبر؛ فالمسافة العمودية في الموضع ١ هي الأصغر، بعدين الموضع ٣، والموضع ٢ هو الأبعد عموديًا. يبقى الترتيب B₁ > B₃ > B₂. الطريقة: لكل موضع قِس أقصر مسافة بزاوية قائمة من السلك لـ P (مش المسافة المائل اللي بتشوفها بالعين)، ورتّل بحيث الأقرب عموديًا = الأكبر في B.