تجربة قياس المجال المغناطيسي لملف الهوائي

🎯 الهدف من التجربة

• قياس المجال المغناطيسي B داخل ملف لولبي كدالة في التيار الكهربائي I.
• دراسة تأثير طول الملف L وعدد اللفات N على شدة المجال المغناطيسي.
• التحقق من صحة العلاقة النظرية B = μ₀ (N·I / L).

⚙️ الأدوات المستخدمة

• ملف هوائي بعدد لفات متغير (Air Coil).
• مزود تيار عالي (High Current Power Supply).
• جهاز قياس المجال المغناطيسي (Teslameter).
• مجس محوري (Axial B-Probe) يحتوي على حساس Hall.
• قاعدة تثبيت للملف والمجس.

📖 النظرية الفيزيائية

يعتمد تولد المجال المغناطيسي على مرور تيار كهربائي في موصل وفق قانون بيو–سافار:

dB = (μ₀ / 4π) * (I · ds × r̂) / r²

ولملف لولبي طويل يمكن استخدام قانون أمبير الذي يصف العلاقة بين المجال والتيار وعدد اللفات وطول الملف:

B = μ₀ · (N · I) / L

حيث:

μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Vs/Am — النفاذية المغناطيسية للفراغ.

N — عدد اللفات، I — شدة التيار، L — طول الملف.

الجزء الأول: العلاقة بين المجال المغناطيسي والتيار

🔬 خطوات العمل:

1. ضع الملف الهوائي على قاعدة التجربة وثبّت المجس المحوري في مركزه.
2. صل الملف بمصدر التيار الكهربائي واضبط الطول على قيمة ثابتة (مثلاً 15 سم) وعدد اللفات 30 لفة.
3. اضبط جهاز القياس على المجال المغناطيسي بالملي تسلا (mT) وعاير الجهاز عند الصفر.
4. قم بزيادة التيار تدريجيًا من 0 إلى القيمة المطلوبة (مثلاً 20A) بخطوات ثابتة (2A) وسجّل قيمة المجال لكل تيار.
5. أعد ضبط الجهاز على الصفر بعد كل قراءة لضمان الدقة.

عدد اللفات (N): طول الملف (L) بالمتر:

I (A)	B (mT)	إجراء

الجزء الثاني: العلاقة بين المجال وطول الملف وعدد اللفات لكل وحدة طول

🔬 خطوات العمل:

1. ثبّت شدة التيار عند قيمة ثابتة (مثلاً 20A).
2. حافظ على نفس عدد اللفات الكلي للملف.
3. قم بتغيير طول الملف تدريجيًا (من 8 إلى 40 سم مثلاً) مع الحفاظ على تناظر الأطراف.
4. لكل طول جديد، قم بقياس شدة المجال المغناطيسي داخل الملف وسجّلها.
5. من العلاقة n = N / L احسب عدد اللفات لكل وحدة طول.
6. ارسم العلاقة بين B و L وكذلك بين B و n ولاحظ اتجاه التغير.

التيار المستخدم (I) بالأمبير: عدد اللفات (N):

L (cm)	B (mT)	n (لفة/سم)	إجراء