Search

 
 




📄 اطبع pdf
00971504825082

<<< قانون فرداي للحث الكهرومغناطيسي >>>

قانون فرداي للحث الكهرومغناطيسي

الصيغة الرياضية:

\[EMF= -N \frac {dΦ_B}{dt}\]

شرح الرموز:

ε (EMF): القوة الدافعة الكهربائية (فولت)
N: عدد لفات الملف
B: التغير في التدفق المغناطيسي (ويبر)
dt: التغير في الزمن (ثانية)

التفسير الفيزيائي:

ينص القانون على أن القوة الدافعة الكهربائية المحتثة في ملف تتناسب طردياً مع:

معدل تغير التدفق المغناطيسي

كلما زادت سرعة تغير المجال المغناطيسي، زادت القوة الدافعة الكهربائية المحتثة

عدد لفات الملف

يزيد عدد اللفات من كفاءة عملية الحث الكهرومغناطيسي

اتجاه القوة الدافعة المعاكس

اتجاه القوة الدافعة الكهربائية يعاكس التغير في التدفق المغناطيسي المسبب لها (قانون لينز)

استخدامات القانون:

المولدات الكهربائية

تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية

المحولات الكهربائية

رفع أو خفض الجهد الكهربائي

أنظمة الكبح الحثي

في القطارات والسيارات الكهربائية

أجهزة الاستشعار المغناطيسية

الكشف عن المجالات المغناطيسية

شواحن اللاسلكية

نقل الطاقة دون توصيلات فيزيائية

علاقات رياضية إضافية:

التدفق المغناطيسي:

\[ Φ_B = B ⋅ A ⋅ cosθ\]

حيث:
B = شدة المجال المغناطيسي (تسلا)
A = المساحة (متر²)
θ = الزاوية بين اتجاه المجال المغناطيسي والعمودي على السطح

قانون فرداي-لنز:

الصيغة التفاضلية (معادلة ماكسويل):

\[ ∮E ⋅ dl = -\frac {dΦ_B}{dt}\]

الخلفية التاريخية:

تم اكتشاف الحث الكهرومغناطيسي بشكل مستقل بواسطة فارادي في عام 1831 وجوزيف هنري في عام 1832،
توصل العالم مايكل فارادي عملياً حيث وجد أن تحريك موصل داخل مجال مغناطيسي خارجي
فإن هنالك تياراً كهربائياً يتولد داخل هذا الموصل
لاحظ اقتراب المغناطيس من السلك الملفوف وتكون مجال معاكس للمسبب حتى يقلل التغير في التدفق
لاحظ ابتعاد المغناطيس من السلك الملفوف وتكون مجال مشابه للمسبب حتى يقلل التغير في التدفق
وضح العالم فارادي من خلال التجربة بأن متوسط القوة الدافعة الحثية المتولدة في موصل معين تساوي معدل التغير الزمني في التدفق المغناطيسي
وإذا كان السلك ملفوف يضرب بعدد اللفات

محاكاة قانون فرداي

اختبار قانون فرداي للحث الكهرومغناطيسي

\[1 \star\]

ما الذي يمثله الرمز N في قانون فرداي للحث الكهرومغناطيسي؟

اختر الإجابة الصحيحة


أ
القوة الدافعة الكهربائية
ب
التدفق المغناطيسي
ج
عدد لفات الملف
د
معدل التغير في الزمن

الإجابة الصحيحة: ج) عدد لفات الملف

الرمز N في قانون فرداي يمثل عدد لفات الملف. كلما زاد عدد اللفات، زادت القوة الدافعة الكهربائية المحتثة لأن التدفق المغناطيسي يقطع عدداً أكبر من اللفات.

الصيغة الكاملة لقانون فرداي: \(EMF = -N \frac{dΦ_B}{dt}\) حيث:

  • EMF: القوة الدافعة الكهربائية المحتثة
  • N: عدد لفات الملف
  • \(dΦ_B\): التغير في التدفق المغناطيسي
  • dt: التغير في الزمن
\[2 \star\]

ماذا تمثل الإشارة السالبة في قانون فرداي؟

اختر الإجابة الصحيحة


أ
أن القوة الدافعة الكهربائية سالبة دائماً
ب
أن التدفق المغناطيسي يتناقص مع الزمن
ج
اتجاه القوة الدافعة الكهربائية المعاكس (قانون لنز)
د
خطأ في الصيغة الرياضية

الإجابة الصحيحة: ج) اتجاه القوة الدافعة الكهربائية المعاكس (قانون لنز)

الإشارة السالبة في قانون فرداي تمثل قانون لنز، الذي ينص على أن اتجاه القوة الدافعة الكهربائية المحتثة يعاكس التغير في التدفق المغناطيسي المسبب لها.

هذا يعني أن التيار المحتث سيكون في اتجاه يعاكس التغير في المجال المغناطيسي الذي أنتجه.

هذا المبدأ يضمن حفظ الطاقة، حيث أن النظام يقاوم أي تغيير في التدفق المغناطيسي.

\[3 \star\]

أي من التالي ليس من تطبيقات قانون فرداي؟

اختر الإجابة الصحيحة


أ
المولدات الكهربائية
ب
المحولات الكهربائية
ج
شواحن اللاسلكية
د
المكثفات الكهربائية

الإجابة الصحيحة: د) المكثفات الكهربائية

المكثفات الكهربائية تعمل على تخزين الطاقة الكهربائية في مجال كهربائي وليس لها علاقة مباشرة بالحث الكهرومغناطيسي أو قانون فرداي.

بينما التطبيقات الأخرى جميعها تعتمد على قانون فرداي:

  • المولدات الكهربائية: تحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية باستخدام الحث الكهرومغناطيسي
  • المحولات الكهربائية: تعمل على رفع أو خفض الجهد باستخدام الحث المتبادل بين ملفين
  • شواحن اللاسلكية: تنقل الطاقة عبر الحث الكهرومغناطيسي بين ملفين بدون تلامس مباشر
\[4 \star\]

ما العلاقة بين القوة الدافعة الكهربائية المحتثة ومعدل تغير التدفق المغناطيسي؟

اختر الإجابة الصحيحة


أ
علاقة طردية
ب
علاقة عكسية
ج
لا توجد علاقة
د
علاقة تربيعية

الإجابة الصحيحة: أ) علاقة طردية

العلاقة بين القوة الدافعة الكهربائية المحتثة ومعدل تغير التدفق المغناطيسي هي علاقة طردية.

وفقاً لقانون فرداي: \(EMF = -N \frac{dΦ_B}{dt}\)

هذا يعني أن القوة الدافعة الكهربائية المحتثة تتناسب طردياً مع:

  1. عدد لفات الملف (N)
  2. معدل تغير التدفق المغناطيسي مع الزمن (\(\frac{dΦ_B}{dt}\))

كلما زاد معدل تغير التدفق المغناطيسي، زادت القوة الدافعة الكهربائية المحتثة، والعكس صحيح.

\[5 \star\]

ما هو التدفق المغناطيسي؟

اختر الإجابة الصحيحة


أ
قوة المجال المغناطيسي
ب
عدد خطوط المجال المغناطيسي التي تخترق سطحاً ما
ج
سرعة تغير المجال المغناطيسي
د
شدة التيار الكهربائي الناتج

الإجابة الصحيحة: ب) عدد خطوط المجال المغناطيسي التي تخترق سطحاً ما

التدفق المغناطيسي (ΦB) هو مقياس لعدد خطوط المجال المغناطيسي التي تخترق سطحاً معيناً.

يُحسب التدفق المغناطيسي بالعلاقة: \(Φ_B = B \cdot A \cdot \cosθ\)

حيث:

  • B: شدة المجال المغناطيسي (تسلا)
  • A: المساحة (متر²)
  • θ: الزاوية بين اتجاه المجال المغناطيسي والعمودي على السطح

وحدة قياس التدفق المغناطيسي هي الويبر (Weber).

\[6 \star\]

ما الذي اكتشفه فارادي من خلال تجاربه؟

اختر الإجابة الصحيحة


أ
أن تحريك موصل داخل مجال مغناطيسي يولد تياراً كهربائياً
ب
أن المجال المغناطيسي ثابت ولا يتغير
ج
أن التيار الكهربائي لا يتأثر بالمجال المغناطيسي
د
أن التدفق المغناطيسي لا علاقة له بالتيار الكهربائي

الإجابة الصحيحة: أ) أن تحريك موصل داخل مجال مغناطيسي يولد تياراً كهربائياً

اكتشف مايكل فارادي من خلال تجاربه أن تحريك موصل داخل مجال مغناطيسي (أو تغيير المجال المغناطيسي حول موصل ثابت) يولد تياراً كهربائياً في الموصل.

هذا الاكتشاف أدى إلى صياغة قانون فرداي للحث الكهرومغناطيسي، الذي ينص على أن القوة الدافعة الكهربائية المحتثة تتناسب مع معدل تغير التدفق المغناطيسي.

تجارب فارادي شملت:

  • تحريك مغناطيس داخل ملف سلكي
  • تحريك ملف سلكي داخل مجال مغناطيسي
  • تغيير شدة المجال المغناطيسي حول موصل ثابت
\[7 \star\]

ما الصيغة الرياضية لقانون فرداي للحث الكهرومغناطيسي؟

اختر الإجابة الصحيحة


أ
EMF = -N dΦB/dt
ب
EMF = N dΦB/dt
ج
EMF = -dΦB/dt
د

الإجابة الصحيحة: أ) EMF = -N dΦB/dt

هذه هي الصيغة الصحيحة لقانون فرداي للحث الكهرومغناطيسي:

\(EMF = -N \frac{dΦ_B}{dt}\)

حيث:

  • EMF: القوة الدافعة الكهربائية المحتثة (فولت)
  • N: عدد لفات الملف
  • \(dΦ_B\): التغير في التدفق المغناطيسي (ويبر)
  • dt: التغير في الزمن (ثانية)
  • الإشارة السالبة: تمثل قانون لنز (اتجاه المعاكس)

هذه الصيغة تعني أن القوة الدافعة الكهربائية المحتثة تتناسب طردياً مع عدد لفات الملف ومعدل تغير التدفق المغناطيسي، واتجاهها يعاكس التغير المسبب لها.


المصدر https://phet.colorado.edu/en/simulations/filter?sort=alpha&view=grid

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

No comments:

Post a Comment

🧮 Calculator
🗑️
✏️ قلم