الفيزياء – الحث الكهرومغناطيسى للصف الثالث الثانوى 2016

تصور تاريخى :-

 بعد اكتشاف العالم أورستد بأنه يتولد حول الموصل (السلك) مجال مغناطيسي إذا مر به تيار كهربي مستمر.

قام العالم ميشيل فاراداي بعمل توليد تيار كهربي نتيجة تغير الفيض المغناطيسي الذي يقطع موصل (وهو جزء من دائرة مغلقه) وهذا عكس اكتشاف أورستد

تجربه بسيطة

عند تحريك سلك نحاس غليظ ومعزول وهو جزء من دائرة مغلقه في مجال مغناطيسي فإن

خطوط الفيض تقطع هذا الموصل وعند حركة السلك عمودي علي المجال يتغير الفيض القاطع لهذا الموصل فيحث هذا التغير الكترونات  السلك علي الحركة وتتولد   e.m.f  مستحثة ويمر تيار كهربي تأثيري  ,

الخطوات :

قم بعمل ملف لولبي حلزوني حول اسطوانة من الورق المقوي كما بالرسم مع توصيل طرف الملف بجهاز الجلفانومتر .

نلاحظ أن :

1-  عند إدخال المغناطيس داخل الملف ( أو حتي التقريب) فإن مؤشر جهاز ال G ينحرف في اتجاه معين.

2-  عند إبعاد (أو إخراج) المغناطيس عن الملف فإن المؤشر بالجهاز ينحرف ولكن في الاتجاه المعاكس.

  الاستنتاج   :- مما يدل علي أن :

نتيجة تغير الفيض القاطع لأسلاك الملف يتولد بين طرفيه e.m.f     مستحثه تأثيريه وكذلك تيار كهربي مستحث تأثيري في الملف .

سؤال مهم : ما هي العوامل المؤثرة علي اتجاه e.m.f   المستحثة التأثيرية المتولدة في الملف ؟

ج: العوامل :

1-  نوع القطب المغناطيسي المواجه للملف (هل هو شمالي N أم جنوبي S)

2-  اتجاه حركة المغناطيس بالنسبة للملف (أو العكس) هل هو اقتراب (إدخال) أم إبعاد (إخراج).

وهذه هي العوامل المؤثرة علي اتجاه التيار التأثيري وليس مقداره .

س: ما هي العوامل المؤثرة علي مقدار (قيمة) e.m.f   المستحثه التأثيريه المتولده في الملف ؟

ج: العوامل :

1-  عدد لفات الملف حيث أن

2-المعدل الزمني للتغير في الفيض القاطع لأسلاك الملف

مع ملاحظة أن  Φ_m ∆   تكون حسب قوة المغناطيس و t∆  حسب سرعة حركة المغناطيس بالنسبة للملف أو العكس .

وتكون القوة الدافعة الكهربية المستحثة

ولقد وجد أن هذا الثابت هو (-1) حسب قاعدة لينز .

و الإشارة السالبة ليس معناها أن القيمة < الصفر ولكن معناها التضاد في الإتجاه حسب قاعدة لينز. ويسمى بقانون فاراداى للحث الكهرومغناطيسى

(ملحوظة هامة ):

       -  عند إبعاد القطب الشمالي  يتغير اتجاه القطع وبالتالي يتغير اتجاه التيار المار بالملف فيتكون بالوجه المقابل للمغناطيس تيار اتجاه دورانه بالملف مع اتجاه حركة عقارب الساعة .

    يعمل هذا الملف وكأن وجهه قطب جنوبي يقاوم حركة الابتعاد بالتجاذب مع المغناطيس

وكذلك الحال : عند عكس الأقطاب وإجراء نفس الخطوات السابقة .

ملاحظات مهمة:

1- لو طلب شدة التيار I)) في هذه الحالة فإن

2- لو طلب مقدار الشحنة الكهربية   Q  المارة في الملف نتيجة الحث الكهرومغناطيسي نلاحظ أن

3- لو طلب عدد الالكترونات N المارة خلال الملف نتيجة الحث الكهرومغناطيسي

وبالتعويض فى العلاقة السابقة نجد أن

4- في حساب  f_m∆للتعويض بها في العلاقات السابقة ( التغير ∆  قد يكون مرتبط بكثافة الفيض B وقد يكون مرتبط بالمساحة A ) .

أولا : حالات تغير (B)  عند حساب  Φ_m∆   

1- لو قال لك أحد الألفاظ :.

-        الملف نزع فجأة

-        تلاشي المجال من حول الملف فجأة

-        نزع المغناطيس من الملف فجأة

-        دار الملف ربع دورة

-        دار الملف بزاوية 90

-        دار المغناطيس أمام وجه الملف ربع دورة أو بزاوية 90 ويكون :-

2- لو قالك احد هذه الألفاظ:.

-        دار الملف نص دوره

-        دار الملف بزاوية 180

-        قلب الملف وجهه    (أو يكون مثل هذه الألفاظ علي المغناطيس )

ملحوظة علي جنب :   لو كانت سرعة الدوران للملف ثابتة هنا فقط نجد أن

                       ( زمن النصف دوره = ضعف زمن الربع دوره )

ولكن لاحظ أن التغير في الفيض أيضا زاد للضعف

 النسبة بين تغير الفيض إلي تغير الزمن = ثابت

وعلي هذا فإن :

                                                                    (لكن بشرط أن تكون سرعة الدوران ثابتة )

ثانيا : حالة تغير   ِA عند حساب  Φm∆   :-

تجربة تحقيق قاعدة لينز :

عند لحظات الإدخال أو الإخراج أو الإبتعاد أو الإقتراب في جميع تلك الحالات يتولد تيار كهربي مستحث .

ولكن عند الإقتراب أو الإدخال  يتولد تيار في الملف يكون قطب مشابه للقطب المغناطيسي فيتنافر معه .

وعند الإخراج أو الإبعاد يتولد تيار يكون قطب مخالف للقطب المغناطيسي فيتجاذب معه .

 دائما التيار المستحث له اتجاه بحيث يعاكس التغير المسبب له .    (قاعدة لينز) .

مسائل للتدريب:

1- ملف عدد لفاته 200  لفه  يقطع فيض مغناطيسى قدره 7 × 10^-3  Wb فإذا تغير هذا الفيض ليصبح 5 × 10^-3  Wb فى زمن قدره 0.1 s

احسب القوة الدافعة الكهربية المستحثة                                ( 4 V  )

2 – ملف مربع طول ضلعه 10 Cm يتكون من 500  لفه وضع عموديا علي مجال مغناطيسى منتظم كثافة فيضه 0.1 T

 احسب e.m.f    المستحثة المتولدة فيه اذا :

 (أ) قلب الملف خلال 0.05 s

(ب) دار الملف دورة خلال 0.025 s

(جـ) انعدام الفيض خلال 0.15 s

[url=http://cairodar.youm7.com/flashes/PDFfiles/physics arabic ch 3 l 1.pdf] لتحميل الدرس بصيغة PDF اضغط هنا..[/url]