كثافة التدفّق مقابل التيار

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

في سلك مستقيم محاط بالفراغ الحرّ أو الهواء الذي يمرِّر تياراً كهربائياً مستمرّاً وثابتاً، نعاين أكبرَ كثافةِ تدفّقٍ قرب السلك وكثافةَ تدفّقٍ متناقصة كلما ابتعدنا عنه ويمكننا استعمالُ علاقةٍ بسيطةٍ للتعبير عن كثافة التدفّق بدلالة التيار في سلك مستقيم والمسافة عنه.

ومثل عدد من العلاقات الفيزيائية والهندسية، فهي تصلح بشكلٍ مثالي تحت شروط مثالية، لكنها تُظهر انحرافات في "الواقع الحقيقي".

لنتخيل سلكاً رقيقاً وطويلاً بشكلٍ غير متناهٍ ومستقيماً بشكلٍ مطلق (الحالة المثالية)، ولنفترض أن السلك يمرّر تياراً شدّته I أمبير. لنمثل كثافة التدفّق (بوحدة التسلا) بـ B.

والآن، لنعتبر النقطة P التي تقع على مسافة r (بوحدة المتر) من السلك. يمكن إيجاد كثافة التدفّق في النقطة P باستعمال العلاقة

B= 2 x 10^-7 I/r

يمكننا اعتبار قيمة الثابت 2 x 10^-7 دقيقة رياضياً من أجل أي عدد من الأرقام المعنوية المرغوبة.

فكرة مفيدة: لن نصادف بالطبع سلكاً معدوم السماكة وطويلاً بشكلٍ غير متناهٍ في "الواقع الحقيقي"، لكن، طالما كانت سماكته مساوية لجزء صغير من المسافة r، وطالما كان شكل السلك قرب النقطة P مستقيماً بشكلٍ معقول، فإنّ العلاقة السابقة تصلح في معظم السيناريوهات العملية.