📄 اطبع pdf
00971504825082
المغناطيسية
المغناطيس له قطبان قطب شمالي وقطب جنوبي
الأقطاب المختلفة تنشأ بينها قوة تجاذب .. والأقطاب المتشابهة تنشأ بينها قوة تنافر
لماذا سمي القطب الشمالي للمغناطيس بهذا الأسم ولماذا يتجة نحو الشمال الجغرافي
خطوط المجال المغناطيسي
في هذه المحاكاة سوف يتم رسم خطوط المجال والإطلاع على الصفات التالية:
خطوط المجال المغناطيسي هي خطوط وهمية تكون مسارات مغلقة تتجه من القطب الشمالي إلى الجنوبي خارج المغناطيس ومن الجنوبي إلى الشمالي داخل المغناطيس.
اتجاه المجال عند أي نقطة هو المماس لخط المجال عند تلك النقطة.
خطوط المجال لا يمكن أن تتقاطع.
تتكاثف خطوط المجال عند الأقطاب وأقل ما يمكن عند الوسط.
ملاحظة: هناك مجال منظم وغير منتظم
المجال المنتظم: ثابت المقدار والإتجاه عند جميع النقاط خطوطه مستقيمة متوازية.
المجال غير المنتظم: غير ثابت المقدار أو الاتجاه أو كلاهما معًا.
مثال 1)
المغناطيس قادر على جذب المواد (الحديد - النيكل - الكوبالت) ولا يستطيع جذب باقي المواد مثل النحاس.
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
مثال 2)
عند كسر مغناطيس إلى قطع فإن كل جزء يكون مغناطيس له قطبان ما هو السبب؟
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
مثال 3)
أحد الخطوط التالية تمثل خطوط مجال مغناطيسي:
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
النطاقات المغناطيسية
يوجد داخل الذرات مغناطيسات صغيرة تدعى النطاقات الحديد يحتوي على نطاقات والنحاس يحتوي على نطاقات
نطاقات الحديد يمكن ترتيبها بإتجاه واحد وتتحول إلى قطعة تشبه المغناطيس
نطاقات النحاس لا يمكن ترتيبها وتلغي النطاقات بعضها البعض
تجربة النطاقات المغناطيسية
مقارنة بين سلوك النطاقات المغناطيسية في الحديد والنحاس
تحتوي المواد على نطاقات مغناطيسية صغيرة داخل ذراتها. في هذه التجربة، سنستكشف كيف تتصرف هذه النطاقات عند تقريب مغناطيس منها.
الحديد يحتوي على نطاقات يمكن ترتيبها في اتجاه واحد لتصبح ممغنطة، بينما نطاقات النحاس لا يمكن ترتيبها وتلغي بعضها البعض.
كيفية استخدام التجربة:
اسحب المغناطيسين نحو قطعتي الحديد والنحاس ولاحظ الفرق في سلوك النطاقات المغناطيسية
الحديد
N-S
مغناطيس الحديد
قطعة حديد - النطاقات قابلة للترتيب
النحاس
N-S
مغناطيس النحاس
قطعة نحاس - النطاقات غير قابلة للترتيب
الحديد (مادة مغناطيسية)
- يحتوي على نطاقات مغناطيسية يمكن تحريكها
- يمكن ترتيب النطاقات في اتجاه واحد عند تعرضها لمجال مغناطيسي
- تتحول إلى مغناطيس عند ترتيب النطاقات
- يحتفظ ببعض المغناطيسية حتى بعد إزالة المغناطيس الخارجي
النحاس (مادة غير مغناطيسية)
- يحتوي على نطاقات مغناطيسية ولكنها ثابتة
- لا يمكن ترتيب النطاقات حتى في وجود مجال مغناطيسي قوي
- تلغي النطاقات تأثير بعضها البعض
- لا يكتسب مغناطيسية عند تعرضه لمجال مغناطيسي
الاستنتاج
الفرق الرئيسي بين الحديد والنحاس هو في ترتيب النطاقات المغناطيسية. في الحديد، يمكن للنطاقات أن تترتب في اتجاه المجال المغناطيسي الخارجي مما يجعل القطعة بأكملها ممغنطة. أما في النحاس، تبقى النطاقات عشوائية التوجه وتلغي بعضها البعض حتى في وجود مجال مغناطيسي خارجي.
هذا يفسر يمكن تحويل الحديد إلى مغناطيس بينما النحاس لا يمتلك هذه الخاصية.
المجال المغناطيسي للأرض
الأرض مغناطيس كبير قطبه الشمالي موجود في القطب الجنوبي وقطبة الجنوبي موجود في القطب الشمال الجغرافي
هذا المجال يحمي الأرض من العواصف الشمسية
العواصف الشمسية تكون محملة بجسيمات مشحونة ويسمح بدخوله عند الاقطاب مسببة ما يعرف بالشفق القطبي
الأرض أقطابها في حالة حركة مستمرة فهي تتحرك 40 كيلو متر كل سنة لذلك البوصلة لا تعطي الاتجاه الصحيح

القوة المغناطيسية المؤثرة على شحنة
إذا قذف جسيم مشحون في منطقة مجال مغناطيسي
و بشكل سرعة الجسيم لا توازي المجال
فإن الجسيم سوف يتأثر بقوة وينحرف عن مسارة دون تغير في سرعته
القوة المغناطيسية تغيراتجاه حركة الجسيم ولا تغير سرعة الجسيم
مقدار هذه القوة يعطى بالعلاقة
\[F_B = B.q.v. Sin( 𝜃)\]
أما الاتجاه يتم تحديدة حسب قاعدة الأصابع الثلاث لليد اليمنى
( يتم استخدامها لشحنة موجبة أما إذا كانت الشحنة سالبة يتم عكس اتجاه القوة فقط أو نستخدم قاعدة الأصابع الثلاث لليد اليسرى )
نص القاعدة نجعل السبابة اتجاه المجال والأبهام هي اتجاه السرعة فتكون الوسطى اتجاه القوة وهي دوما عمودية على السرعة والمجال
\[4 \star\]
\[5 \star\]
حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي
الجسيمات المشحونة قذفت بسرعة ثابتة و بشكل عمودي على مجال منتظم
الشحنة المقذوفة في مجال مغناطيسي
"وبشكل عمودي على المجال
تتأثر بقوة مغناطيسية وتغير اتجاه حركتها
ولكن لماذا تتخذ مسار دائري ؟ "
القوة ثابتة لأن كل من الشحنة ثابتة و المجال منتظم ثابت والسرعة ثابتة
\[F = q .𝜗 . B \]
القوة والسرعة والمجال كل منهما يعامد الأخر
هذه هي شروط الحركة الدائرية
لذلك تتخذ مسار دائري
معلومات مفيدة
من خلال قانون القوة المركزية للحركة الدائرية وقانون القوة المغناطيسية المؤثرة على شحنة
\[FB = FC \]
\[q .𝜗 . B =\frac{ m . 𝜗 ^2 }{r}\]
\[r =\frac{ m . 𝜗 }{ q . B }\]
في هذه المحاكاة سوف ندرس جسيم مشحون و مقذوف بشكل عمودي على مجال مغناطيسي منتظم ولاحظ كيف يتغير نصف قطر المسار بتغير العوامل المؤثرة على نصف قطر المسار
\[6 \star\]
حجرة الاسقاط الزمني
في هذه الحجرة يحدث تصادم بين الأنوية الثقيلة وينتج عنها الألاف من من الجسيمات
داخل الحجرة يوجد غاز فتعمل الجسيمات على تأين الغاز
المجال المغناطيسي يجعل الجسيمات تتنحرف وتتخذ مسارات دائرية
المسارات الدائرية تمكن العلماء من دراسة سلوك الجسيمات
معلومات مفيدة
الزمن الدوري والتردد والسرعة الزاوية للمسرع الدوراني : إذا تم قذف جسيم مشحون بشكل عمودي على المجال فإن الجسيم يتخذ مسار دائري فإذا قطع دورة كاملة
\[ T =\frac{2𝜋 . 𝑟 }{𝜗} = \frac{2𝜋. 𝑚 }{𝑞 . 𝐵}\]
\[ f =\frac{ 1}{ T} =\frac{𝑞 . 𝐵}{2𝜋. 𝑚 }\]
\[ W = 2𝜋 . f =\frac{𝑞 . 𝐵} { m }\]
\[7 \star\]
المسرع
يحتوي على شفرات متصلة بمصدر جهد متردد
وهناك مجال مغناطيس عمودي على الجهاز نحو الداخل

المجال الكهربائي يزيد من سرعة البروتون وكلما وصل البروتون للشفرة تتغير شحنة الشفرة
المجال المغناطيسي يغير اتجاه الجركة للبرتون ويزداد نصف قطر المسار بزيادة السرعة

في هذه التجربة جهاز السيلكترون يعمل على تسريع الجسيمات المشحونة
Cyclotron
جهاز السيلكترون
في هذه التجربة جهاز السيلكترون يعمل على تسريع الجسيمات المشحونة يحتوي على مجالين كهربائي ومغناطيسي المجال الكهربائي يتكون بين أنصاف الصفائح متغير الاتجاه يعمل على تسريع الايون أما المجال المغناطيسي يكون عموديا على الصفائح يعمل على تغير اتجاه حركة الايون
محاكاة جهاز السيلكترون
جهاز السيلكترون يعمل على تسريع الجسيمات المشحونة باستخدام مجال مغناطيسي ومجال كهربائي متردد.
تتحرك الجسيمات في مسارات دائرية داخل أقطاب على شكل (دي) وتتعجل في كل مرة تعبر الفجوة بينهما.
كيف يعمل السيلكترون:
- تنطلق البروتونات من المصدر (S) بالقرب من مركز الفجوة بين القطبين
- فرق الجهد بين القطبين يعجل البروتونات نحو أحد القطبين
- داخل القطب "دي"، يتحرك البروتون في مسار دائري
- عند خروجه من القطب، ينعكس الجهد فيتعرض البروتون للتسارع مرة أخرى
- يدخل إلى القطب المقابل بسرعة أكبر ويدور في دائرة أكبر
- تتكرر العملية حتى تصل الجسيمات إلى طاقة عالية وتصطدم بالهدف

\[8 \star\]

جهاز مطياف الكتلة
يتكون الجهاز من
1- مصدر الأيونات
2 – غرقة محدد السرعات
3 – جهاز الكشف عن الجسيمات
قم بإجراء التجربة التالية وأجب على أسئلة المعلم

1 - ما هو عمل مصدر الأيونات
2 - ما هو عمل منقي السرعات في حجرة منقي السرعات
3 -ماهي الغاية من المجال الكهربائي
4 -ماهي الغاية من المجال المغناطيسي
5 -لوكان المجال الكهربائي غير متعامد مع المجال المغناطيسي ماذا تتوقع أن يحدث
6 -ما هي سرعة الايونات الواصلة إلى جهاز الكشف عن الجسيمات
7 - حدث تصادم في منطقتين على الوح الحساس في جهاز الكشف عن الايونات ماذا يعني لك ذلك
في هذه التجربة سوف نستخدم جهاز مطياف الكتلة لتحليل المادة أو جزيء بهدف معرفة العناصر المكونة للمادة، وبنيتها الكيميائية، والبيولوجية، والفيزيائية
1 - مصدر الأيونات مسؤول عن تحويل العينة إلى أيونات (جسيمات مشحونة) عن طريق تأينها، ويقذفها بسرعات مختلفة
2 - يعمل منقي السرعات على فلترة الأيونات بحيث يسمح فقط للأيونات ذات سرعة محددة بالمرور عبر فتحته، وذلك باستخدام مجالات كهربائية ومغناطيسية متعامدة وتكون القوة الكهربائية تساوي القوة المغناطيسية
3 -
يُستخدم المجال الكهربائي لتسريع الأيونات المشحونة، مما يمنحها طاقة حركية محددة، كما يساعد في توجيهها عبر الجهاز.
4 - يعمل المجال المغناطيسي على حرف مسار الأيونات وفقًا لنسبة كتلتها إلى شحنتها
5 - لن تصل الأيونات إلى حجرة الكشف على الأيونات ولن تكون القوة الكهربائية تعاكس القوة المغناطيسية ولا يمكن أن تكون محصلة القوى تساوي الصفر
\[6 - v= \frac {E}{B}\]
7 - يوجد نظيرين للعنصر

قذف جسيم مشحون بشكل غير عمودي على مجال منتظم
قم بإجراء التجربة التالية وأجب على أسئلة المعلم
قذف جسيم مشحون
بشكل غير عمودي على مجال منتظم
ما شكل المسار الذي يتخذة الجسيم ولماذا
في هذه التجربة إذا قذف جسيم مشحون في منطقة مجال مغناطيسي منتظم وبشكل غير عمودي على المجال المغناطيسي فإن الجسيم يتخذ مسار لولبي
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
\[4\star \star \]
المغناطيسية |
المغناطيس له قطبان قطب شمالي وقطب جنوبي
الأقطاب المختلفة تنشأ بينها قوة تجاذب .. والأقطاب المتشابهة تنشأ بينها قوة تنافر
في هذه المحاكاة سوف يتم رسم خطوط المجال والإطلاع على الصفات التالية: خطوط المجال المغناطيسي هي خطوط وهمية تكون مسارات مغلقة تتجه من القطب الشمالي إلى الجنوبي خارج المغناطيس ومن الجنوبي إلى الشمالي داخل المغناطيس. اتجاه المجال عند أي نقطة هو المماس لخط المجال عند تلك النقطة. خطوط المجال لا يمكن أن تتقاطع. تتكاثف خطوط المجال عند الأقطاب وأقل ما يمكن عند الوسط. المجال المنتظم: ثابت المقدار والإتجاه عند جميع النقاط خطوطه مستقيمة متوازية. المجال غير المنتظم: غير ثابت المقدار أو الاتجاه أو كلاهما معًا. المغناطيس قادر على جذب المواد (الحديد - النيكل - الكوبالت) ولا يستطيع جذب باقي المواد مثل النحاس. عند كسر مغناطيس إلى قطع فإن كل جزء يكون مغناطيس له قطبان ما هو السبب؟ أحد الخطوط التالية تمثل خطوط مجال مغناطيسي: مقارنة بين سلوك النطاقات المغناطيسية في الحديد والنحاس تحتوي المواد على نطاقات مغناطيسية صغيرة داخل ذراتها. في هذه التجربة، سنستكشف كيف تتصرف هذه النطاقات عند تقريب مغناطيس منها. الحديد يحتوي على نطاقات يمكن ترتيبها في اتجاه واحد لتصبح ممغنطة، بينما نطاقات النحاس لا يمكن ترتيبها وتلغي بعضها البعض. اسحب المغناطيسين نحو قطعتي الحديد والنحاس ولاحظ الفرق في سلوك النطاقات المغناطيسية مغناطيس الحديد قطعة حديد - النطاقات قابلة للترتيب مغناطيس النحاس قطعة نحاس - النطاقات غير قابلة للترتيب الفرق الرئيسي بين الحديد والنحاس هو في ترتيب النطاقات المغناطيسية. في الحديد، يمكن للنطاقات أن تترتب في اتجاه المجال المغناطيسي الخارجي مما يجعل القطعة بأكملها ممغنطة. أما في النحاس، تبقى النطاقات عشوائية التوجه وتلغي بعضها البعض حتى في وجود مجال مغناطيسي خارجي. هذا يفسر يمكن تحويل الحديد إلى مغناطيس بينما النحاس لا يمتلك هذه الخاصية. "وبشكل عمودي على المجال
\[FB = FC \]
\[q .𝜗 . B =\frac{ m . 𝜗 ^2 }{r}\]
\[r =\frac{ m . 𝜗 }{ q . B }\]
داخل الحجرة يوجد غاز فتعمل الجسيمات على تأين الغاز
المجال المغناطيسي يجعل الجسيمات تتنحرف وتتخذ مسارات دائرية
المسارات الدائرية تمكن العلماء من دراسة سلوك الجسيمات
\[ T =\frac{2𝜋 . 𝑟 }{𝜗} = \frac{2𝜋. 𝑚 }{𝑞 . 𝐵}\]
\[ f =\frac{ 1}{ T} =\frac{𝑞 . 𝐵}{2𝜋. 𝑚 }\]
\[ W = 2𝜋 . f =\frac{𝑞 . 𝐵} { m }\]
وهناك مجال مغناطيس عمودي على الجهاز نحو الداخل
المجال الكهربائي يزيد من سرعة البروتون وكلما وصل البروتون للشفرة تتغير شحنة الشفرة
المجال المغناطيسي يغير اتجاه الجركة للبرتون ويزداد نصف قطر المسار بزيادة السرعة
في هذه التجربة جهاز السيلكترون يعمل على تسريع الجسيمات المشحونة جهاز السيلكترون يعمل على تسريع الجسيمات المشحونة باستخدام مجال مغناطيسي ومجال كهربائي متردد. تتحرك الجسيمات في مسارات دائرية داخل أقطاب على شكل (دي) وتتعجل في كل مرة تعبر الفجوة بينهما.
جهاز مطياف الكتلة
لماذا سمي القطب الشمالي للمغناطيس بهذا الأسم ولماذا يتجة نحو الشمال الجغرافي
خطوط المجال المغناطيسي
ملاحظة: هناك مجال منظم وغير منتظم
مثال 1)
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
مثال 2)
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
مثال 3)
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
النطاقات المغناطيسية
يوجد داخل الذرات مغناطيسات صغيرة تدعى النطاقات الحديد يحتوي على نطاقات والنحاس يحتوي على نطاقات
نطاقات الحديد يمكن ترتيبها بإتجاه واحد وتتحول إلى قطعة تشبه المغناطيس
نطاقات النحاس لا يمكن ترتيبها وتلغي النطاقات بعضها البعض
تجربة النطاقات المغناطيسية
كيفية استخدام التجربة:
الحديد
النحاس
الحديد (مادة مغناطيسية)
النحاس (مادة غير مغناطيسية)
الاستنتاج
المجال المغناطيسي للأرض
الأرض مغناطيس كبير قطبه الشمالي موجود في القطب الجنوبي وقطبة الجنوبي موجود في القطب الشمال الجغرافي
هذا المجال يحمي الأرض من العواصف الشمسية
الأرض أقطابها في حالة حركة مستمرة فهي تتحرك 40 كيلو متر كل سنة لذلك البوصلة لا تعطي الاتجاه الصحيح
القوة المغناطيسية المؤثرة على شحنة
إذا قذف جسيم مشحون في منطقة مجال مغناطيسي
و بشكل سرعة الجسيم لا توازي المجال
فإن الجسيم سوف يتأثر بقوة وينحرف عن مسارة دون تغير في سرعته
القوة المغناطيسية تغيراتجاه حركة الجسيم ولا تغير سرعة الجسيم
مقدار هذه القوة يعطى بالعلاقة
\[F_B = B.q.v. Sin( 𝜃)\]
أما الاتجاه يتم تحديدة حسب قاعدة الأصابع الثلاث لليد اليمنى
( يتم استخدامها لشحنة موجبة أما إذا كانت الشحنة سالبة يتم عكس اتجاه القوة فقط أو نستخدم قاعدة الأصابع الثلاث لليد اليسرى )
نص القاعدة نجعل السبابة اتجاه المجال والأبهام هي اتجاه السرعة فتكون الوسطى اتجاه القوة وهي دوما عمودية على السرعة والمجال
حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي
الجسيمات المشحونة قذفت بسرعة ثابتة و بشكل عمودي على مجال منتظم
الشحنة المقذوفة في مجال مغناطيسي
تتأثر بقوة مغناطيسية وتغير اتجاه حركتها
ولكن لماذا تتخذ مسار دائري ؟ "
القوة ثابتة لأن كل من الشحنة ثابتة و المجال منتظم ثابت والسرعة ثابتة
\[F = q .𝜗 . B \]
القوة والسرعة والمجال كل منهما يعامد الأخر
هذه هي شروط الحركة الدائرية
لذلك تتخذ مسار دائري
معلومات مفيدة
من خلال قانون القوة المركزية للحركة الدائرية وقانون القوة المغناطيسية المؤثرة على شحنة
في هذه المحاكاة سوف ندرس جسيم مشحون و مقذوف بشكل عمودي على مجال مغناطيسي منتظم ولاحظ كيف يتغير نصف قطر المسار بتغير العوامل المؤثرة على نصف قطر المسار
حجرة الاسقاط الزمني
في هذه الحجرة يحدث تصادم بين الأنوية الثقيلة وينتج عنها الألاف من من الجسيمات
معلومات مفيدة
الزمن الدوري والتردد والسرعة الزاوية للمسرع الدوراني : إذا تم قذف جسيم مشحون بشكل عمودي على المجال فإن الجسيم يتخذ مسار دائري فإذا قطع دورة كاملة
المسرع
يحتوي على شفرات متصلة بمصدر جهد متردد
جهاز السيلكترون
في هذه التجربة جهاز السيلكترون يعمل على تسريع الجسيمات المشحونة يحتوي على مجالين كهربائي ومغناطيسي المجال الكهربائي يتكون بين أنصاف الصفائح متغير الاتجاه يعمل على تسريع الايون أما المجال المغناطيسي يكون عموديا على الصفائح يعمل على تغير اتجاه حركة الايون
محاكاة جهاز السيلكترون
كيف يعمل السيلكترون:
يتكون الجهاز من
1- مصدر الأيونات
2 – غرقة محدد السرعات
3 – جهاز الكشف عن الجسيمات
قم بإجراء التجربة التالية وأجب على أسئلة المعلم

1 - ما هو عمل مصدر الأيونات
2 - ما هو عمل منقي السرعات في حجرة منقي السرعات
3 -ماهي الغاية من المجال الكهربائي
4 -ماهي الغاية من المجال المغناطيسي
5 -لوكان المجال الكهربائي غير متعامد مع المجال المغناطيسي ماذا تتوقع أن يحدث
6 -ما هي سرعة الايونات الواصلة إلى جهاز الكشف عن الجسيمات
7 - حدث تصادم في منطقتين على الوح الحساس في جهاز الكشف عن الايونات ماذا يعني لك ذلك
في هذه التجربة سوف نستخدم جهاز مطياف الكتلة لتحليل المادة أو جزيء بهدف معرفة العناصر المكونة للمادة، وبنيتها الكيميائية، والبيولوجية، والفيزيائية
1 - مصدر الأيونات مسؤول عن تحويل العينة إلى أيونات (جسيمات مشحونة) عن طريق تأينها، ويقذفها بسرعات مختلفة
2 - يعمل منقي السرعات على فلترة الأيونات بحيث يسمح فقط للأيونات ذات سرعة محددة بالمرور عبر فتحته، وذلك باستخدام مجالات كهربائية ومغناطيسية متعامدة وتكون القوة الكهربائية تساوي القوة المغناطيسية
3 -
يُستخدم المجال الكهربائي لتسريع الأيونات المشحونة، مما يمنحها طاقة حركية محددة، كما يساعد في توجيهها عبر الجهاز.
4 - يعمل المجال المغناطيسي على حرف مسار الأيونات وفقًا لنسبة كتلتها إلى شحنتها
5 - لن تصل الأيونات إلى حجرة الكشف على الأيونات ولن تكون القوة الكهربائية تعاكس القوة المغناطيسية ولا يمكن أن تكون محصلة القوى تساوي الصفر
\[6 - v= \frac {E}{B}\]
7 - يوجد نظيرين للعنصر
قذف جسيم مشحون بشكل غير عمودي على مجال منتظم
قم بإجراء التجربة التالية وأجب على أسئلة المعلم
قذف جسيم مشحون
بشكل غير عمودي على مجال منتظم
ما شكل المسار الذي يتخذة الجسيم ولماذا
في هذه التجربة إذا قذف جسيم مشحون في منطقة مجال مغناطيسي منتظم وبشكل غير عمودي على المجال المغناطيسي فإن الجسيم يتخذ مسار لولبي
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
Physics