میدان مغناطیسی حاصل از جریان الکتریکی یکی از مفاهیم مهم فیزیک است که در بسیاری از حوزهها از فیزیک و مهندسی استفاده میشود. این میدان، نتیجهی تعامل بین جریان الکتریکی و میدانهای الکترومغناطیسی است.
برای درک بهتر این پدیده، ابتدا به تعریف میدان الکترومغناطیسی بپردازیم. میدان الکترومغناطیسی شامل دو بخش مجزا است: میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی. میدان الکتریکی بر اثر بارهای الکتریکی ایجاد میشود و عملکرد آن بر اثر نیروهای الکتریکی است. میدان مغناطیسی نیز به علت جریان الکتریکی ایجاد میشود و عملکرد آن بر اثر نیروهای مغناطیسی است. این دو میدان در تعامل با یکدیگر قرار میگیرند و برای توصیف این تعامل از مفهوم میدان الکترومغناطیسی استفاده میشود.
میدان مغناطیسی حاصل از جریان الکتریکی، به اصطلاح میدان مغناطیسی بیوت-ساوارت (Biot-Savart) نامیده میشود. بر اساس قانون بیوت-ساوارت، میدان مغناطیسی در هر نقطهای در فضا، مستقیماً در اثر جریان الکتریکی در نزدیکی آن نقطه بوجود میآید. این میدان به صورت یک میدان برداری توصیف میشود که بردار جهت آن، جهت جریان الکتریکی است و مقدار آن در هر نقطه، تابعی از مقدار جریان الکتریکی و فاصله از آن نقطه است.
برای محاسبه میدان مغناطیسی بیوت-ساوارت، از قانون آمپر استفاده میشود. قانون آمپر بیان میکند که میدان مغناطیسی در یک مسیر بسته حول یک جریان الکتریکی، برابر با حاصل جمع محصول برداری طول المانهای مسیر و جریان الکتریکی در آن المانها است. این معادله به صورت زیر نمایش داده میشود:
\[ B = \frac{\mu_{0}}{4\pi} \int \frac{I \cdot dl \times r}{r^3} \]
در این معادله، B نمایانگر بردار میدان مغناطیسی، I نمایانگر جریان الکتریکی، dl بردار جهت المان طولی مسیر بسته، r بردار جهت فاصله از نقطه مورد نظر تا المان dl و \mu_{0} نمایانگر ثابت مغناطیسی فضا است.
میدان مغناطیسی حاصل از جریان الکتریکی در بسیاری از حوزهها از فیزیک و مهندسی کاربرد دارد. این میدان برای توصیف رفتار مغناطیسی اجسام، تعیین قوانین الکترومغناطیسی، طراحی و کنترل مدارهای الکتریکی و الکترونیکی، استفاده در تصویربرداری پزشکی و اندازهگیریهای علمی، استفاده در تکنولوژی مغناطیسی و بسیاری دیگر از کاربردها است.
در نتیجه، میدان مغناطیسی حاصل از جریان الکتریکی یکی از مفاهیم پایه فیزیک است که در بسیاری از حوزههای مهم فیزیک و مهندسی به کار میرود. این میدان به توصیف تعامل جریان الکتریکی و میدانهای الکترومغناطیسی کمک میکند و در تعداد زیادی از کاربردها مورد استفاده قرار میگیرد.