د جریان لرونکي تارونو کې د مقناطیسي ساحو پوهیدل
پنډاهولوان
مقناطیسي ساحې یوه طبیعي پدیده ده چې د پیړیو راهیسې یې انسانان زړه راښکونکي کړي دي. د مقناطیسي ساحې د تولید یوه لاره د بریښنایی جریان د یو لیږدونکي تار له لارې تیریدل دي. دا پدیده د لومړي ځل لپاره په ۱۸۲۰ کال کې د هانس کریسټین اورسټډ لخوا ولیدل شوه، چا چې وښودله چې بریښنایی جریان کولی شي مقناطیسي ساحه تولید کړي. دا مقاله به د مقناطیسي ساحې ژوره مطالعه وکړي چې د جریان لیږدونکي تار لخوا تولید کیږي، د هغې قوانین، او په ورځني ژوند کې د هغې غوښتنلیکونه.
د مقناطیسي ساحو او اساسي مفاهیمو پوهیدل
مقناطیسي ساحه د مقناطیس یا د بریښنا جریان شاوخوا ځای دی، کوم چې د مقناطیسي ځواک لامل کیږي چې په هغه ساحه کې دننه په نورو موادو باندې پلي شي. دا ساحه د مقناطیسي ساحې کرښو لخوا استازیتوب کیږي چې د مقناطیس شمالي قطب څخه خپریږي او د مقناطیس جنوبي قطب ته ننوځي. هرڅومره چې دا ساحې کرښې نږدې موقعیت ولري، مقناطیسي ساحه قوي وي.
کله چې بریښنایی جریان د یو کنډکټر څخه تیریږي، لکه تار، دا د تار شاوخوا یو ګرد مقناطیسي ساحه رامینځته کوي. د ساحې سمت د ښي لاس د قاعدې په کارولو سره ټاکل کیدی شي، چیرې چې د ښي لاس ګوته د بریښنایی جریان لوري ته اشاره کوي، او نورې ګوتې، چې پورته تاو شوي دي، د مقناطیسي ساحې لوري ته اشاره کوي.
د بایوټ-ساوارټ قانون
یو له هغو بنسټیزو قوانینو څخه چې د بریښنایی جریان لخوا تولید شوي مقناطیسي ساحه تشریح کوي د بایوټ-ساوارټ قانون دی. دا قانون د دوو فرانسوي فزیک پوهانو، ژان-باپټیسټ بایوټ او فیلیکس ساوارټ په نوم نومول شوی، چا چې دا لومړی ځل د 19 پیړۍ په لومړیو کې جوړ کړ.
د بایوټ-ساوارټ معادله وايي چې مقناطیسي ساحه (dB) په فضا کې په یوه ټاکلې نقطه کې د لامحدوده اوسني عنصر (Idl) لخوا تولید شوې ده:
\[ dB = \frac{{\mu_0}}{{4\pi}} \frac{{Idl \times \hat{r}}}{{r^2}} \]
چیرته:
– \( dB \) یو بې حده کوچنی مقناطیسي ساحه ده.
– \( \mu_0 \) د خلا د نفوذ وړ ثابت دی، ارزښت یې شاوخوا \( 4\pi \times 10^{-7} \) Tm/A دی.
– \( I \) برقي جریان دی.
– \( dl \) د کنډکټیو تار اوږد عنصر دی.
– \( \hat{r} \) د مشاهدې نقطې په لور د اوسني عنصر واحد ویکتور دی.
– \( r \) د اوسني عنصر او د مشاهدې نقطې ترمنځ واټن دی.
له دې معادلې څخه، موږ لیدلی شو چې د بریښنایی جریان لخوا تولید شوی مقناطیسي ساحه د جریان شدت سره مستقیم متناسب ده او د تار څخه د واټن مربع سره معکوس متناسب ده.
د امپیر قانون
د بایوټ-ساوارټ قانون سربیره، د امپیر قانون د جریان لیږدونکي تار شاوخوا مقناطیسي ساحې په پوهیدو کې هم مهم دی. دا قانون لومړی ځل په 1826 کې د اندرې-ماري امپیر لخوا جوړ شو. د امپیر قانون وايي چې د مقناطیسي ساحې (B) د تړلې لارې (لوپ) په اوږدو کې د کرښې انټیګرل د لوپ له لارې د جریان ټول جریان سره متناسب دی. په ریاضي ډول، دا په لاندې ډول څرګندیږي:
\[ \ټکی ب \cdot dl = \mu_0 I_{\متن{ټول}} \]
چیرته:
– \( B \) مقناطیسي ساحه ده.
– \( dl \) د تړلې لارې د اوږدوالي عنصر دی.
– \( I_{\text{total}} \) د تړلې لارې له لارې بهېدونکی ټول جریان دی.
د امپیر قانون د متوازي جیومیټریونو لکه مستقیم تارونو، سولینویډونو او تورایډونو لپاره د مقناطیسي ساحو په محاسبه کې خورا ګټور دی.
د مستقیم جریان لرونکي تار شاوخوا مقناطیسي ساحه
په یوه اوږده مستقیم تار کې چې جریان \(I \) لري، د هغې شاوخوا مقناطیسي ساحه د امپیر قانون په کارولو سره محاسبه کیدی شي. فرض کړئ چې موږ د تار په مرکز کې د شعاع \(r \) یوه ګرده لاره غوره کړو، مقناطیسي ساحه \(B \) د تار څخه په واټن کې \(r \) به د دې لارې په اوږدو کې ثابته وي. د امپیر قانون په ځای کولو سره، موږ ترلاسه کوو:
\[ ب \cdot 2\pi r = \mu_0 I \]
نو، د مستقیم تار شاوخوا مقناطیسي ساحه دا ده:
\[ ب = \frac{{\mu_0 I}}{{2\pi r}} \]
دا ښیي چې مقناطیسي ساحه د تار له لارې د جریان سره متناسب ده او د تار څخه د واټن سره معکوس متناسب ده.
د سولینویډ شاوخوا مقناطیسي ساحه
سولینایډ د تارونو یو اوږد کویل دی، معمولا سلنډر شکل لري، چې کله بریښنایی جریان له هغې څخه تیریږي نو قوي مقناطیسي ساحه تولیدوي. د سولینایډ دننه مقناطیسي ساحه تقریبا یو شان ده او د امپیر قانون په کارولو سره محاسبه کیدی شي. که چیرې سولینایډ د هر واحد اوږدوالي په اوږدو کې \(n\) څرخونه ولري او د تار له لارې جریان \(I\) تیریږي، د سولینایډ دننه مقناطیسي ساحه دا ده:
\[ ب = \mu_0 ن زه \]
د سولینایډ څخه بهر مقناطیسي ساحه له پامه غورځول کیدی شي ځکه چې دا د دننه ساحې په پرتله خورا ضعیف دی.
د جریان لرونکي تار څخه د مقناطیسي ساحې کارول
د ډیری عصري ټیکنالوژیو لپاره د بریښنایی جریان لخوا تولید شوي مقناطیسي ساحو پوهیدل خورا مهم دي:
۱. ټرانسفارمر
ټرانسفارمرونه هغه وسایل دي چې د بریښنایی ولتاژ بدلولو لپاره کارول کیږي. دوی د الکترومقناطیسي انډکشن په اصل کار کوي، چیرې چې بدلیدونکی مقناطیسي ساحه په تار کې ولتاژ رامینځته کوي. ټرانسفارمر د تار دوه کویلونه لري، یو لومړنی او یو ثانوي، چې د اوسپنې کور شاوخوا پوښل شوي. کله چې بریښنایی جریان د لومړني کویل له لارې تیریږي، نو پایله لرونکی مقناطیسي ساحه په دوهم کویل کې ولتاژ رامینځته کوي.
۲. برقي موټرې او جنراتورونه
برقي موټورونه د مقناطیسي ساحو د اصل په کارولو سره بریښنایی انرژي په میخانیکي انرژي بدلوي. کله چې جریان د موټرو دننه د تارونو د کویل له لارې تیریږي، نو پایله لرونکی مقناطیسي ساحه د ثابت مقناطیس مقناطیسي ساحې سره تعامل کوي، یو ځواک تولیدوي چې روټر څرخوي. برعکس، یو جنراتور په مقناطیسي ساحه کې د تارونو د کویل په څرخولو سره میخانیکي انرژي په بریښنایی انرژي بدلوي.
۳. سولینویډونه او الکترومقناطیس
سولینویډونه په ډیرو کارونو کې کارول کیږي، لکه ریلونه، سولینویډ والونه، او عمل کونکي. کله چې بریښنایی جریان د سولینویډ له لارې تیریږي، د هغې دننه یو قوي مقناطیسي ساحه رامینځته کیږي، کوم چې بیا د پلنجر یا بل میکانیزم حرکت کولو لپاره کارول کیدی شي. الکترومقناطیسونه د پورته کولو تجهیزاتو، الکترومقناطیسي بریک کولو، او په طبي برخه کې د MRI تجهیزاتو کې کارول کیدی شي.
۴. سوپر کنډکټینګ تار
سوپر کنډکټرونه هغه مواد دي چې په ډیره ټیټه تودوخه کې صفر مقاومت لري. کله چې بریښنایی جریان د سوپر کنډکټر تار څخه تیریږي، نو دا کولی شي د انرژۍ له لاسه ورکولو پرته خورا قوي مقناطیسي ساحه رامینځته کړي. دا د MRI ټیکنالوژۍ، ذراتو سرعت ورکونکو، او د اټومي فیوژن ریکټورونو پراختیا کې خورا ګټور دی.
پایله
د مقناطیسي ساحو پوهیدل چې د اوسني لیږدونکو تارونو لخوا رامینځته کیږي د عصري فزیک ډیری پیښو او غوښتنلیکونو اساس دی. د بایوټ-ساوارټ او امپیر قوانینو په څیر بنسټیزو قوانینو څخه تر ډیرو پیچلو تشکیلاتو کې د مقناطیسي ساحو محاسبه کولو پورې، دا اصول موږ سره د نړۍ بدلونکي ټیکنالوژیو مختلف ډولونو پراختیا کې مرسته کوي. پدې برخه کې د دوامداره څیړنې او نوښت له لارې، موږ کولی شو د ډیرو ټیکنالوژیکي غوښتنلیکونو تمه وکړو چې په ورځني ژوند کې په مقناطیسي ساحو تکیه کوي.
