<<<التيارات المستحثة>>>

📄 اطبع pdf
00971504825082

ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي
عند حركة السلك الموصل بحيث يقطع خطوط المجال المغناطيسي وهو جزء من دائرة مغلقة يتولد بين طرفي السلك قوة محركة مستحثة ويمر تيار مستحث
ما هو السبب

عند حركة السلك الموصل بحيث يقطع خطوط
المجال المغناطيسي تتأثر الإلكترونات بقوة مغناطيسية
وتندفع نحو أحد أطراف السلك
مخلفة في الطرف الأخر شحنات موجبة
لو كان السلك جزء من دائرة مغلقة
يمر تيار من خارج السلك من القطب الموجب إلى السالب
ومن داخل السلك من السالب إلى الموجب


معلومات مفيدة: القوة الدافعة المستحثة في سلك

عند حركة السلك الموصل بحيث يقطع خطوط المجال المغناطيسي تتأثر الإلكترونات بقوة مغناطيسية

(EMF ) ينشأ فرق جهد بين طرفي السلك يسمى القوة الدافعة المستحثة

$$EMF = L. B. 𝜗 .Sin (θ )$$

$$θ$$ هي الزاوية بين سرعة السلك والمجال

ولتحديد اتجاه التيار( داخل السلك ) نطبق قاعدة الكف لليد اليمنى

الاصابع اتجاه المجال الإبهام اتجاه حركة السلك أما العمود الخارج من راحة الكف هي القوة المؤثرة على الشحنات الموجبة التي تعتبر اتجاه التيار داخل السلك

حاسبة القوة الدافعة المستحثة

شدة المجال المغناطيسي (B):

السرعة (v):

طول السلك (L):

الزاوية (θ):

احسب القوة الدافعة

مثال :1

سلك موصل طولة 0.3 متر موجود داخل مجال مغناطيسي منتظم شدتة 0.5 تسلا ويتحرك بشكل عمودي على المجال وبسرعة مقدارها
10 m/s
فإن فرق الجهد المستحث بين طرفي السلك يعادل

$$emf=0.5 \;V\;\;\;\;\;\; -C$$	$$emf=1\;V\;\;\;\;\;\; -A$$
$$emf=1.5 \;V \;\;\;\;\;\; -D$$	$$emf=2 \;V\;\;\;\;\;\; -B$$

اضغط هنا تظهر طريقة الحل

أختر الإجابة الصحيحة

---

A

---

B

---

C

---

D

---

أختر الإجابة

مثال :2

ما السرعة التي يجب أن يتحرك بها القضيب طولة 0.5 متر ويتحرك بشكل عمودي على مجال منتظم شدتة 2.5 تسلا لينتج تيار شدته 0.5 أمبير في مقاوم
R= 10 Ω
كما في الشكل أدناه

$$v =2\;m/s\;\;\;\;\;\;-C$$	$$v =0.1\;m/s\;\;\;\;\;\;-A$$
$$v =4\;m/s\;\;\;\;\;\;-D$$	$$v =1\;m/s\;\;\;\;\;\;-B$$

اضغط هنا تظهر طريقة الحل

أختر الإجابة الصحيحة

---

A

---

B

---

C

---

D

---

الأختيار الصحيح

لدينا عدة أسئلة
السؤال الأول : كيف نحرك السلك بحيث يتولد أكبر قوة محركة مستحثه
السؤال الثاني : كيف نحرك السلك بحيث لا يتولد قوة محركة مستحثه
السؤال الثالث : كيف نحرك سلك بحيث يتولد قوة محركة مستحثة ولكن
متغيرة كل لحظة

حتى نجيب على هذة الأسئلة لدينا التطبيقات التالية

 

المولد الكهربائي
في هذه المحاكاة ملف يدور في مجال كهربائي سوف نتعرف على أثر حركة سلك في مجال مغناطيسي

المولد الكهربائي

المولد يتكون من ملف مكون من أربع أسلاك يدور في مجال مغناطيسي
هناك سلكان يتحركان بشكل موازي للمجال وهناك سلكان يتحركان بشكل يقطع خطوط المجال
كل لحظة تتغير الزاوية بين المجال وسرعة السلك
إن أكبر فرق جهد مستحث يتولد عندما تكون السرعة عمودية على المجال وكل نصف دورة نصل إلى نفس الحالة
ولكن تغير اتجاه حركة السلك وبالتالي يتغير اتجاه التيار المستحث
وفي لحظة أخرى تكون حركة السلك موازية للمجال وبالتالي القوة المحركة المستحثة والتيار المستحث يكون صفر
لذلك التيار الناتج والقوة المحركة الناتجة تكون متغيرة القيمة كل لحظة والاتجاه كل نصف دورة وتدعى القوة المحركة المستحثة المترددة والتيار الناتج تيار مستحث متردد

عندما نحرك سلك بشكل عمودي على المجال نحصل على أكبر فرق جهد مستحث بين طرفي السلك

عندما نحرك سلك بشكل يوازي خطوط المجال يكون فرق جهد المستحث بين طرفي السلك معدوم

عند دوران السلك في منطقة مجال فإن فرق الجهد يتغير كل لحظة

الخط البياني التالي يبين العلاقة بين فرق الجهد المستحث والتيار المستحث بمرور الزمن


فرق الجهد وشدة التيار متغير كل لحظة عند حساب القدرة أو الطاقة المصروفة لا يمكن أن نستخدم القيمة اللحظية حيث ممكن أن تكون صفر ولا يمكن استخدام القيمة المظمى لان فرق الجهد وشدة التيار لم يكن دائما بالقيمة العظمى لذلك يتم استخدام القيمة الفعالة وهي تعادل شدة تيار مستمر يولد نفس الطاقة الحرارية
$$I _{eff} =\frac{I_{max}}{\sqrt 2}= 0 .707 . I_{max}$$ $$V_ {eff} =\frac{V_{max}} {\sqrt 2}= 0 .707 .{V_{max}}$$
$$P = \frac{I_{max}}{\sqrt 2} .\frac{V_{max}} {\sqrt 2} =\frac{1}{2} .P_ {max}$$

حاسبة القدرة الكهربائية المتوسطة (تيار متردد)

الجهد الأعظمي (V_p): فولت

التيار الأعظمي (I_p): أمبير

احسب

النتائج:

مثال :3

تيار متردد شدتة العظمى 2 أمبير يمر من خلال مقاوم مقدارة
R = 6 Ω
فإن القدرة المتوسطة التي يصرفها المقاوم تعادل

$$P=9\;\; W \;\;\;\;\;\;-C$$	$$P=3\;\; W \;\;\;\;\;\;-A$$
$$P=12\;\; W \;\;\;\;\;\;-D$$	$$P=6\;\; W \;\;\;\;\;\;-B$$

اضغط هنا تظهر طريقة الحل

أختر الإجابة الصحيحة

---

A

---

B

---

C

---

D

---

أختر الإجابة

مثال :4

تيار متردد شدة الفعالة 5 أمبير يمر من خلال مقاوم فرق الجهد الفعال بين طرفية يعادل 20 فولت
فإن القدرة العظمى المستهلكة في المقاوم تعادل

$$P_{Max}=200\;\; W \;\;\;\;\;\;-C$$	$$P_{Max}=50\;\; W \;\;\;\;\;\;-A$$
$$P_{Max}=400\;\; W \;\;\;\;\;\;-D$$	$$P_{Max}=100\;\; W \;\;\;\;\;\;-B$$

اضغط هنا تظهر طريقة الحل

أختر الإجابة الصحيحة

---

A

---

B

---

C

---

D

---

أختر الإجابة

 

الميكرفون

يتكون الميكرفون من مجال مغناطيسي - ملف متصل بغشاء رقيق
الميكرفون يحول الموجات الصوتية إلى تيار متردد
الصوت عبارة عن تضاغط وتخلخل لجزيئات الهواء عندما نتكلم أمام غشاء رقيق يهتز الغشاء فيعمل على اهتزاز الملف الموجود داخل المجال مما يؤدي إلى تولد تيارات مستحثة متغيرة الشدة

<<< تطبيقات التيارات المستحثة >>>

أنا العالم هنريش لنز "
لاحظت عند تحريك السلك بحيث يقطع خطوط المجال تولد تيار مستحث ونشوء قوة تحاول إعاقة حركة السلك


تجربة هنريش لنز



في هذه المحاكاة سوف نأثر بقوة ثابتة في البداية على سلك بحيث يقطع خطوط المجال
يتولد في السلك تيار مستحث يتم تحديدة حسب قاعدة الكف
هذا التيار يولد مجال مغناطيسي مما يؤدي إلى تأثر السلك بقوة مغناطيسية
هذه القوة معاكسة للقوة الثابتة
وهي متزايدة بزيادة التيار المستحث حتى تتساوى مع القوة الخارجية
عندها يتحرك السلك بسرعة ثابتة
بزوال القوة الخارجية تبقى القوة المغناطيسية التي تجبر السلك على التوقف

قاعدة لنز



قانون لنز: يكون اتجاه التيار التأثيري بحيث يولد مجال مغناطيسي يقاوم التغير الناتج من المجال الأصلي المسبب لتوليد التيار التأثيري
لاحظ اقتراب المغناطيس من الملف وتكون مجال معاكس للمسبب حتى يقلل التغير في التدفق
وفي حالة الإبتعاد يتكون مجال مشابة للمسبب وفي كلا الحالتين القوة المحركة المحركة المستحثة المتولدة معاكسة للمسبب حتى تقاوم التغير في التدفق






في هذه المحاكاة مغناطيس يتحرك مقتربا ومبتعدا عن ملف
وتولد تيارات مستحثة نتيجة تغير التدفق على الملف

معلومات مفيدة:
المولد والمحرك وقاعدة لنز

المولد : نحتاج إلى قوة كبيرة عند تدوير ملف في مجال مغناطيسي لتوليد تيار مستحث السبب

عند تحريك الملف في مجال مغناطيسي يؤدي إلى تولد تيار مستحث داخل الملف وتولد قوة معاكسة لاتجاه الدوران لذلك نحتاج إلى طاقة ميكانيكية كبيرة لإدارة المولد في البداية

المحرك الكهربائي : عند تشغيل محرك لأول مرة مثل المكيف تحتاج إلى تيار كبير لحظة التشغيل السبب

عند يبدأ المحرك بالدوران ينشأ تيار مستحث وتولد قوة محركة معاكسة لذلك نحتاج إلى تيار عالي للتغلب على ظاهرة لنز

التيارات الدوامية (تيارات فوكو )

التيار الدوامي أو تيارات فوكو هو تيار ينشأ عن تغير التدفق المغناطيسي الذي يخترق جسيما موصلا. وذلك استجابة لأحد قانونين اكتشفهما مايكل فاراداي. ينص قانون فارادي بهذا الخصوص على أنه إذا تغير تدفق الحقل المغناطيسي في سلك أو ملف، فإن جهداً كهربائياً ينشأ بين طرفي السلك أو الملف

محاكاة تيارات إيدي (فوكو)

تيارات إيدي، أو تيارات فوكو، هي تيارات تتولد عن تغير في التدفق المغناطيسي المار عبر جسيم موصل.

تجربة البندول المعدني الصلب

N

S

قطعة معدنية صلبة بدون فتحات

تجربة البندول المعدني المثقب

N

S

قطعة معدنية بها فتحات تقلل تيارات إيدي

تشغيل التجربة إعادة الضبط

النتائج والمقارنة

عند تشغيل التجربة، سوف تلاحظ أن البندول المعدني الصلب يتوقف بسرعة أكبر من البندول المثقب. هذا بسبب تولد تيارات إيدي (فوكو) في المعدن الصلب التي تبدد الطاقة الحركية كحرارة، بينما تقل هذه التيارات في المعدن المثقب مما يسمح للبندول بالاستمرار في الحركة لفترة أطول.

معلومات مفيدة:
ظاهرة الحث الذاتي

أي دائرة تحتوي على ملف عند إغلاق الدائرة لن يصل التيار إلى نهايتة العظمى مباشرة بسبب ظاهرة الحث الذاتي وتولد تيار مستحث معاكس لإتجاه التيار الاصلي

وايضا عند فتح الدائرة لن يضمحل التيار مباشرة بسبب الحث الذاتي وتكون تيار مستحث بنفس اتجاه التيار الأصلي

إن ظاهرة الحث الذاتي تؤخر نمو واضمحلال التيار

في الصورة المتحركة يوجد مصباحين المصباح العلوي متصل بملف والسفلي متصل بمقاوم الملف يوخر إضاءة المصباح عند غلق الدائرة

المحولات
يستخدم المحول لرفع وخفض الجهد الكهربائي
يتكون المحول من
ملف إبتددائي متصل بمصدر تيار متردد
ملف ثانوي متصل بجهاز
نواة من الحديد
يعتمد في عملة على ظاهرة الحث المتبادل
نتيجة تغير التيار في الملف الأبتدائي يتغير التدفق على الملف الثانوي ويتولد فرق جهد مستحث وتيار مستحث
إذا كان عدد لفات الملف الإبتدائي أكبر من الثانوي فإن المحول خافض للجهد ولكن هو رافع للتيار
إذا كان عدد لفات الملف الإبتدائي أصغر من الثانوي فإن المحول رافع للجهد ولكن هو خافض للتيار $$\frac{N_S}{N_P}=\frac{V_S}{V_P}$$ معلومة مفيدة : محولات العزل هي محولات لا ترفع ولا تخفض الجهد ويكون عدد لفات الملف الابتدائي والثانوي متساوية ويستخدم في عزل دائرة عن أخرى في الأجهزة المهمة حتى لا يحدث تداخل في التيارات

حاسبة معلمات المحولات

جهد الملف الابتدائي (Vp) جهد الملف الثانوي (Vs) عدد لفات الملف الابتدائي (Np) عدد لفات الملف الثانوي (Ns)

حساب الجهد الابتدائي (Vp)

حساب الجهد الثانوي (Vs)

حساب عدد اللفات الابتدائية (Np)

حساب عدد اللفات الثانوية (Ns)

احسب

اختبار المحولات المثالية

1. في المحول المثالي، العلاقة بين عدد اللفات والجهد هي:

أ) طردية

ب) عكسية

ج) مربعية

د) لا يوجد علاقة

2. إذا كان عدد لفات الملف الابتدائي 100 وعدد لفات الملف الثانوي 50، فإن المحول يكون:

أ) رافع للجهد

ب) خافض للجهد

ج) محول عزل

د) لا شيء مما ذكر

3. المحول الذي يكون فيه الجهد الابتدائي مساوياً للجهد الثانوي يسمى:

أ) محول رافع

ب) محول خافض

ج) محول عزل

د) محول تبايني

4. إذا كان الجهد الابتدائي 220 فولت والجهد الثانوي 110 فولت، فإن نسبة التحويل هي:

أ) 1:2

ب) 2:1

ج) 1:1

د) 4:1

5. في المحول المثالي، العلاقة بين التيار وعدد اللفات هي:

أ) طردية

ب) عكسية

ج) مربعية

د) لا يوجد علاقة

6. إذا كان عدد لفات الملف الابتدائي 500 وعدد لفات الملف الثانوي 1000، فإن المحول يكون:

أ) رافع للجهد

ب) خافض للجهد

ج) محول عزل

د) لا شيء مما ذكر

7. في المحول المثالي، الطاقة الداخلة تساوي الطاقة:

أ) المفقودة

ب) الخارجة

ج) المخزنة

د) المستنفدة

8. إذا كان الجهد الابتدائي 400 فولت والجهد الثانوي 200 فولت، فإن نسبة عدد اللفات (N1/N2) هي:

أ) 1:2

ب) 2:1

ج) 1:1

د) 4:1

9. المحول الذي يستخدم لعزل الدوائر الكهربائية مع الحفاظ على نفس قيمة الجهد يسمى:

أ) محول رافع

ب) محول خافض

ج) محول عزل

د) محول تبايني

10. إذا كان تيار الملف الابتدائي 5 أمبير ونسبة التحويل 1:2، فإن تيار الملف الثانوي يكون:

أ) 2.5 أمبير

ب) 5 أمبير

ج) 10 أمبير

د) 20 أمبير

تحقق من الإجابات

المصدر
https://phet.colorado.edu/sims/html/faradays-law/latest/faradays-law_en.html 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

Newer Post Older Post Home