قاعدة اليد اليمنى في الفيزياء
استنتجت قاعدة اليد اليمنى بواسطة الفيزيائي البريطاني جون أمبروز فليمينغ في القرن التاسع عشر، وتعد قاعدة اليد اليمنى ذاكرة يدوية تستخدم في الفيزياء لمعرفة اتجاه المحاور التي تشير إلى ثلاثة أبعاد (المحور س، والمحور ص، والمحور ز)، وذلك بمعرفة اتجاه اثنان من المحاور وإيجاد الثالث بواسطة قاعدة اليد اليمنى، وتستخدم القاعدة في التطبيقات الكهرومغناطيسية؛ كإيجاد اتجاه القوة المغناطيسية، ومن تطبيقات قاعدة اليد اليمنى في الفيزياء ما يأتي:[١][٢]
- قاعدة اليد اليمنى للقوة المغناطيسية (Right Hand Rule for Magnetism).
- قاعدة اليد اليمنى للضرب التقاطعي (Right Hand Rule for a Cross Product).
- قاعد اليد اليمنى لقانون لينز (Right Hand Rule for Lenz's Law).
- قاعد اليد اليمنى لعزم الدوران (Right Hand Rule for Torque).
لتطبيق قاعدة اليد اليمنى يجب عمل حرف L باستخدام كل من أصبع الإبهام والسبابة والأوسط، حيث يمثل كل منهم أحد المحاور الثلاثة كالآتي:[١][٢]
- أصبح الإبهام يمثل المحور ز.
- أصبع السبابة يمثل المحور السيني.
- أصبع الأوسط يمثل المحور الصادي.
قاعدة اليد اليمنى للقوة المغناطيسية على الشحنات المتحركة
تنشأ القوة المغناطيسة دائمًا في الحيز المحيط بالمغناطيس وتعمل على تحريك الأجسام المشحونة الموجودة داخل المجال المغناطيسي وإزاحتها عن مساراتها الأصلية، والمعادلة المستخدمة لتحديد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على الشحنات هي كالآتي:[١][٢]
حيث إن:
- F: القوة المغناطيسية.
- q: شحنة الجسم المشحون.
- v: سرعة الجسم بزاوية ثيتا.
- B: المجال المغناطيسي.
- θ: الزاوية المحصورة بين v و B.
تستخدم قاعدة اليد اليمنى لتحديد اتجاه القوة المغناطيسية، وذلك في حال كانت القوة تحدث بزاوية قائمة على المستوى الذي تشكله سرعة الجسم والمجال المغناطيسي، ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية لشحنة موجبة، يتم استخدام الإبهام باتجاه السرعة (v) والسبابة باتجاه المجال المغناطيسي (B)، أما الأصبع الأوسط فيعبر عن اتجاه القوة المغناطيسية الناتجة (F)، أما في حال الشحنة السالبة يتم عكس اتجاه القوة، أما إذا كانت سرعة الجسم موازية أو معاكسة للمجال المغناطيسي فإن القوة المغناطيسية تساوي (صفر)، وبالتالي يستمر الجسم بالحركة في مساره الأصلي.[١][٣]
الصورة الآتية توضح كيفية استخدام اليد اليمنى لتحديد اتجاه القوة المغناطيسية:[١]
قاعدة اليد اليمنى للقوة المغناطيسية على سلك موصل
عندما تعبر الشحنات سلك موصل مستقيم داخل مجال مغناطيسي تتشكل القوة المغناطيسية ويمكن تحديد اتجاهها باستخدام قاعدة اليد اليمنى، وذلك بتوجيه الإبهام باتجاه التيار والأصابع باتجاه المجال المغناطيسي، بالتالي فإن راحة اليد تحدد اتجاه القوة، وفي حال وجود شحنات موجبة تكون القوة باتجاه الأعلى، أما إذا كانت الشحنات سالبة فإن اتجاه القوة يكون باتجاه الأسفل ولكن يجب عكس الاتجاه، ويتم حساب مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على سلك يحمل تيارًا كهربائيًا بالعلاقة الرياضية الآتية:[١][٢]
حيث إن:
F: القوة المغناطيسية.
I: التيار الكهربائي.
L: طول السلك.
B: المجال المغناطيسي.
θ: الزاوية المحصورة بين I و B.
المراجع
- ^ أ ب ت ث ج ح "right-hand-rule", pasco, Retrieved 11/9/2021. Edited.
- ^ أ ب ت ث "using-the-right-hand-rule", khanacademy, Retrieved 11/9/2021. Edited.
- ↑ "Magnetic-Force-and-Right-Hand-Rule", cnx, Retrieved 15/10/2021. Edited.
