قوة لورنتسي Lorentz power

 

📄 اطبع pdf
00971504825082

<<< قوة لورنتسي >>>

قوة لورنتس على سلك يمر به تيار كهربائي

المقدمة:

عندما يمر تيار كهربائي في سلك موصل ويوضع في مجال مغناطيسي، فإن السلك يتعرض لقوة تسمى قوة لورنتس. هذه القوة أساسية في فهم التفاعل بين الكهرباء والمغناطيسية.

القانون الأساسي:

قوة لورنتس على سلك: $$F = I × L × B × sin(θ)$$
حيث:
- F: القوة (نيوتن)
- I: شدة التيار (أمبير)
- L: طول السلك (متر)
- B: شدة المجال المغناطيسي (تيسلا)
- θ: الزاوية بين اتجاه التيار والمجال المغناطيسي

اشتقاق القانون من قوة لورنتس على شحنة:

$$F = q(v × B)$$ → للشحنة المفردة
وبجمع التأثير على جميع الإلكترونات في السلك:
$$F = I × (L × B)$$

قواعد تحديد الاتجاه:

تُحدد اتجاه القوة باستخدام قاعدة اليد اليمنى:
1. اتجاه الأصابع: اتجاه التيار
2. اتجاه راحة اليد: المجال المغناطيسي
3. الإبهام: اتجاه القوة

التطبيقات العملية:

• المحركات الكهربائية: تحويل الطاقة الكهربائية إلى حركية عبر قوة لورنتس
• مكبرات الصوت: اهتزاز الملف الصوتي نتيجة تغير التيار
• أجهزة القياس (جالفانوميتر): قياس شدة التيار عبر انحراف مؤشر
• القطارات المغناطيسية (ماجليف): الرفع والدفع باستخدام مجالات مغناطيسية
• المولدات الكهربائية: توليد تيار بالحركة النسبية بين الموصل والمجال

قوانين متعلقة:

1. قانون أمبير: حساب المجال المغناطيسي الناتج عن تيار
2. قانون فاراداي: الحث الكهرومغناطيسي
3. قانون لورنتس العام: F = q(E + v × B)

خاتمة:

فهم قوة لورنتس ضروري لتصميم الأجهزة الكهربائية الحديثة، وهي مثال رائع على تكامل الكهرباء والمغناطيسية في الطبيعة.

قوة لورنتس وتطبيقاتها في المحركات الكهربائية

⚡ معادلة قوة لورنتس:

$$F = q(E + v × B)$$ (F: القوة الكلية [نيوتن]، q: الشحنة [كولوم]، E: المجال الكهربائي، v: السرعة، B: المجال المغناطيسي)

التفسير الفيزيائي:

تنتج القوة عن تفاعل الشحنات المتحركة مع:
1. المجال الكهربائي (E) ← حركة تلقائية للشحنات
2. المجال المغناطيسي (B) ← قوة عمودية على اتجاه الحركة (قاعدة اليد اليمنى)

🛠 التطبيق في المحركات الكهربائية:

$$F = I × L × B$$ (I: التيار، L: طول الموصل، B: المجال المغناطيسي)

مبدأ العمل:

1. يمر تيار كهربائي في ملفات الموصل (الجزء الدوار)
2. يتفاعل التيار مع المجال المغناطيسي الثابت (الجزء الساكن)
3. توليد عزم دوران: τ = r × F ← دوران المحرك

💡 تطبيقات عملية:

• مراوح التهوية
• أنظمة القيادة في السيارات الكهربائية
• الروبوتات الصناعية
• الأجهزة المنزلية (غسالات، خلاطات)

🔬 مثال حسابي:

إذا كان:
I = 5A ، L = 0.2m ، B = 0.5T
F = 5 × 0.2 × 0.5 = 0.5N
مع نصف قطر دوران 0.1m ← عزم الدوران τ = 0.5 × 0.1 = 0.05N.m

كفاءة المحرك:

η = (القدرة الميكانيكية ÷ القدرة الكهربائية) × 100%
تصل في المحركات الحديثة إلى 90-95%

المحرك الكهرباائي :

هو آلة تحوِّل الطاقة الكهربائية إلى قدرة ميكانيكية لإنجاز عمل
وتُستَخدم المحركات الكهربائية لتشْغيل عدة آلات ومعدات ميكانيكية مثل غسالات الملابس وأجهزة التكييف والمكانس الكهربائية
ومجفِّفات الشعر وآلات الخياطة والمثاقب الكهربائية
حيث يعتمد على ظاهرة الحث الكهرومغنطيسي في عملة حيث يتمّ توصيلها بمصدر للتيّار المباشر كالبطاريات
ويتم توصيل البطّارية من خلال أسلاك كهربائية مع ملفّ معدنيّ يمثّل الجزءّ الدواّر
من المحرّك الكهربائيّ، وتتصل البطارية بالجزء الدوار المبادل الكهربائي عن طريق الفرش النحاسية (الفحمات)
وعند توصيل الجزء الدوار بالبطارية يسري فيه التيّار مما يحوّله لمغناطيس كهربائيّ يولّد مجالاً مغناطيسياً في محيطه
ويكون الجزء الدوّار من المحرّك الكهربائيّ محاطاً بمجالٍ مغناطيسي دائم ناتج عن الجزء الثابت من المحرّك
ممّا يؤديّ لتأثر المغناطيس الكهربائيّ بالمجال المغناطيسي المحيط به بقوى التجاذب والتنافر بين الأقطاب
فبالتالي يتمّ لتوليد عزم دوران يجعل الملفّ يدور بحركة دائرية نصف دورة، ولاستمرار دوران هذا الملفّ
فإنّه يستخدم المبادل الكهربائي الذي يعكس اتجاه التيّار المارّ في الملفّ الدوّار
ممّا يؤدي لانعكاس أقطاب المغناطيس الكهربائيّ بعد كل نصف دورة
مما يعني استمرار تأثّر المغناطيس الكهربائي بقوى التجاذب والتنافر وبالتالي استمرار دورانه
في هذه المحاكاة لمحرك ، يمكنك ضبط الجهد والمجال المغناطيسي وعدد الحلقات في الملف.



ة
اكتب تعليقا واذا كان هناك خطأ اكتبه وحدد مكانه Write a comment, and if there is mistake, write and specify its location