المجالات الكهربائية والمغناطيسية في الفراغ ( 12 A ) Electric and magnetic fields in a vacuum

<<< المجالات الكهربائية والمغناطيسية في الفراغ >>>

لاحظ أن معادلة مكسويل مشتقة من قوانين فاراداي للحث الكهرومغناطيسي
تنص على أنه "عندما يكون هناك مكثف دائري مشحون من خلال مجال كهربائي متغير بمرور الوقت
يتم تحفيز مجال مغناطيسي مستحث ."
بهذه الخطوة تم توحيد قوانين القوى في الطبيعة
ومن خلال قانون أمبير وتوليد مجال مغناطيسي حول سلك

$\oint \vec B \cdot d \vec S =𝜇_0 . I_{enc}$ لاحظ مكسويل قصور في القانون فتوصل إلى النتيجة التالية بدمج قانون مكسويل وأمبير

$\oint \vec B \cdot d \vec S =𝜇_0𝜀_0 \frac{d\Phi_E}{dt}+𝜇_0 . I_{enc}$ في حالة تيار ثابت في الموصل يقتصر القانون على قانون أمبير
وفي حالة مجال متغير دون مرور تيار في الموصل نقتصر على قانون مكسويل

من خلال معادلة مكسويل أمبير نسمي

$I_d=𝜀_0 \frac{d\Phi_E}{dt}$ تيار الإزاحة
فتصبح معادلة مكسويل أمبير

$\oint \vec B \cdot d \vec S =𝜇_0(I_d+I_{enc})$

مثال محلول

تم توجيه مجال كهربائي بشكل عمودي على سطح دائري نصف قطره

$8\;cm$ إذا زاد المجال بمعدل زمني

$15\frac {v}{m.s}$ فإن مقدار المجال المغناطيسي على مسافة من مركز المنطقة الدائرية بقدار

$20\;cm$ الحل
نحسب أولا تيار الإزاحة

$I_d=𝜀_0\frac{d\Phi_E}{dt}$

$I_d=𝜀_0.A\frac{∆𝐸}{∆t}$

$I_d=8.85×10^{-12}×𝜋(0.08)^2×15=2.67×10^{−12} A$
ثم نحسب المجال

$B=\frac{𝜇_0.𝑖}{2𝜋 𝑟}$

$B=\frac{4𝜋×2.67×10^{−12}}{2𝜋×0.2}=2.67×10^{−18}T$ معلومات للأطلاع والمعرفة : قياس سرعة الضوء

لاحظ عالم الفلك الدنماركي رومر (1644-1710)

أثناء مراقبة كوكب المشتري وقمره آيو

لاحظ رومر أنه عندما كانت الأرض بعيدة عن كوكب المشتري

بدأ آيو في الاختباء في وقت متأخر عما كان عليه عندما كان قريبًا

تم حساب سرعة الضوء على افتراض أن وقت التأخير

هذا يتوافق مع الوقت الذي يعبر فيه الضوء مدار الأرض

كانت سرعة الضوء المحسوبة في هذا الوقت قيمة غير دقيقة تقل بنسبة 30٪ عما هو معروف حاليًا

قدر سرعة الضوء حاليًا بـ 299.792.458 مترًا في الثانية

C= 3.0 × 10⁸m/s

خصائص الموجات الكهرومغناطيسية الموجة الكهرومغناطيسية لا تحتاج إلى وسط كي تنتشر فيه
الضوء المرئي هو أحد مكونات الأمواج الكهرومغناطيسية
جميع الموجات الكهرومغناطيسية تنتقل
في الفراغ بنفس السرعة $C= 3 × 10^8 m/s$ $C=v=\frac{X}{t}=\frac{\lambda }{T}=\lambda f$

ولد في 13 يونيو 1831 في إدنبرة اسكتلندا توفي ماكسويل في كامبريدج بإنجلترا في 5 نوفمبر 1879	جيمس مكسويل
	وضع الأسس النظرية لنظرية المجال الكهربائي في مقالته حول الكهرباء والمغناطيسية حيث أسس النظرية الكهرومغناطيسية الكاملة للضوء بناءً على أفكار مايكل فاراداي.التي أظهرت أن الشحنات المتذبذبة تنتج موجات في مجال كهرومغناطيسي (1873)
مجال كهربائي ناتج من تغير المجال المغناطيسي $\oint \vec E \cdot d \vec S = - \frac{d\Phi_B}{dt}$ قانون فرداي	مجال مغناطيسي ناتج من تغير المجال كهربائي $\oint \vec B \cdot d \vec S =𝜇_0𝜀_0 \frac{d\Phi_E}{dt}$ قانون مكسويل

c =v	X	t	λ	T	$f$
سرعة الضوء	المسافة المقطوعة	الزمن	طول الموجة.	>الزمن الدوري.	التردد

مثال 1

الطول الموجي للضوء الأزرق يعادل $λ=5×10^{-7} m$
فإن تردد الضوء يعادل
اضغط هنا تظهر طريقة الحل

أختر الإجابة الصحيحة

6 × 10¹⁴ HZ

4 × 10¹⁴ HZ

2.5 × 10¹⁴ HZ

5 × 10¹⁴ HZ

مثال 2

ما هو تردد موجة كهرومغناطيسية طولها الموجي
3.2 × 10^-7m
اضغط هنا تظهر طريقة الحل

أختر الإجابة الصحيحة

f = 6.54 × 10¹⁴HZ

f = 4.75 × 10¹⁴HZ

f = 8.72 × 10¹⁴HZ

f = 9.37 × 10¹⁴HZ

أنواع الأمواج الكهرومغناطيسية

المصدر الرئيسي للأمواج الكهرومغناطيسية هو الشمس
تنقسم الأمواج الكهرومغناطيسية إلى سبع أنواع

أمواج الأشعة تحت الحمراء

أمواج الميكرويف

أمواج راديوية

تستخدم في كميرات التصوير الليلي -وأجهزة التحكم عن بعد

تستخدم في أفران الميكرويف - الرادارات

تستخدم في أجهزة البث الإذاعي والتلفزيوني

الأشعة السينية

أمرج الأشعة فوق البنفسجية

أمواج الضوء المرئي

تستخدم في التصوير الطبي- معالجة بعض أورام السرطان

تستخدم في تعقيم مياه الشرب - تعقيم الأدوات الطبية

تستخدم في المنزل والمجهر ورؤية الأجسام

أشعة جاما

تستخدم في معالجة بعض أورام السرطان

نقل الموجة الكهرومغناطيسية
يتم إرسال الموجات عبر هوائي ويعمل فرق الجهد بين طرفي الهوائي على تسريع حركة الشحنات التي بدورها تكون مجال مغناطيسي متغبر نتيجة حركتها الذي يعمل على توليد مجال كهربائي متغير وهكذا تنتشر في الفراغ وبسرعة تعادل سرعة الضوء

المجال الكهربائي المتغير ينتج مجال مغناطيسي متفير الذي بدوره ينتج مجال كهربائي متغير وهكذا

سرعة انتشار الموجة في الوسط المادي
أقل من سرعة الموجة في الفراغ وتعطى بالعلاقة $v=\frac{{{C}}}{{{\sqrt K }}}$ (K ) حيث أن
هي ثابت العزل الكهربائي وهي تتغير حسب الوسط وتعادل $\sqrt K = n$ $(n )$ هي معامل النفاذية للوسط

مثال 3

إذا كان ثابت العزل الكهربائي للزجاج يعادل $K=2.28$
فإن سرعة الضوء في الزجاج تعادل

اضغط هنا تظهر طريقة الحل

أختر الإجابة الصحيحة

1.3 × 10⁸ m/s

2.5 × 10⁸ m/s

1.5 × 10⁸ m/s

2 × 10⁸ m/s

انتاج الموجة الكهرومغناطيسية
الموجات الحاملة :تبث الإذاعة بأطوال موجية معينة لكل إذاعة موجة حاملة تغير ترددها أو سعتها عن طريق جهاز الإرسال
يتكون جهاز الإرسال من ثلاث أجهزة
المذبذب : يكون الموجة الحاملة
المغير : يعمل على تغير تردد أو سعة الموجة الحاملة التي تحمل بيانات الصوت والصورة
المضخم : يعمل على زيادة فرق جهد الإشارة
ضبط تردد التذبذب : يتم عن طريق دائرة مكثف محث
في هذه المحاكاة دائرة إهتزازتتكون من مكثف وملف حثي
يتم شحن المكثف من خلال بطارية ثم يتم فصل البطارية ويتم وصل المكثف المشحون بملف حثي ورافب طريقة عمل الدائرة

وبذلك يتم انشاء مجال كهربائي متغير ومجال مغناطيسي متغير ذات تردد معين

استقبال الموجات الكهرومغناطيسية يتم استقبال الموجات الكهرومغناطيسية عبر سلك هوائي متصل بدائرة إهتزاز والأفضل أن يكون طول الهوائي يعادل نصف طول الموجة التي يتم استقبالها ويتم ضبط دائرة الإسقبال بحيث تردده يعادل تردد الموجة القادمة عندها لن تلقى الموجة القادمة إي ممانعة ويسمج لها بالدخول عادة يكون طول الهوائي المستخدم يعادل ربع طول الموجة

الاستفطاب
الضوء هو تفاعل المجالات الكهربائية والمغناطيسية التي تنتقل عبر الفضاء. تحدث الاهتزازات الكهربائية والمغناطيسية لموجة ضوئية بشكل عمودي على بعضها البعض. يتحرك المجال الكهربائي في اتجاه واحد والمجال المغناطيسي في اتجاه آخر متعامد مع بعضهما البعض. إذن ، لدينا مستوى واحد مشغول بمجال كهربائي ، ومستوى آخر يشغله مجال مغناطيسي عمودي عليها ، واتجاه انتشار الموجة عمودي على كليهما. يمكن أن تحدث هذه الاهتزازات الكهربائية والمغناطيسية في العديد من الأجهزه . تُعرف الموجة الضوئية التي تهتز في أكثر من مستوى بالضوء غير المستقطب. الضوء المنبعث من الشمس أو المصباح أو الأنبوب هو مصادر ضوء غير مستقطبة..
استقطاب الضوء يسمح بمرور المجالات المكونة للضوء في اتجاه واحد فقط أو يسمح بمرور مجال أكثر من مجال إذا كان لدينا ضوء شدته $I_0$ ووضع أمامه مرشح عمودي أي محور المرشح يوازي أحد المجالين فيسمح بدخول مجال ويمنع مجال وتكون شدة الضوء المستقطب $I=\frac{I_0}{2}$ و إذا كان هناك زاوية بين محور المرشح و اتجاه الضوء لا يوازي ولا يعامد المرشح تصبح شدة الضوء المرشح $I=I_0 Cos^2(𝜃)$

مثال محلول
ما الزاوية المطلوبة بين اتجاه الضوء المستقطب ومحور مرشح الاستقطاب لتقليل شدته بنسبة
60%

طريقة الحل
عندما تنخفض الشدة بنسبة
60%
تكون النسبة بين الشدة الواصلة إلى الشدة الأصلية تغادل
40% $\frac{I}{I_0}=0.4$ $I=I_0 Cos^2(𝜃)$ $\frac{I}{I_0}= Cos^2(𝜃)$ $\sqrt\frac{I}{I_0}=Cos(𝜃)$ $𝜃=Cos^{-1}\sqrt {O.4}=50.7^0$ اكتب تعليقا واذا كان هناك خطأ اكتبه وحدد مكانه Write a comment, and if there is mistake, write and specify its location

Search

<<< المجالات الكهربائية والمغناطيسية في الفراغ >>>

مثال محلول

طريقة الحل

No comments:

Post a Comment

أمواج الأشعة تحت الحمراء	أمواج الميكرويف	أمواج راديوية

تستخدم في كميرات التصوير الليلي -وأجهزة التحكم عن بعد	تستخدم في أفران الميكرويف - الرادارات	تستخدم في أجهزة البث الإذاعي والتلفزيوني
الأشعة السينية	أمرج الأشعة فوق البنفسجية	أمواج الضوء المرئي

تستخدم في التصوير الطبي- معالجة بعض أورام السرطان	تستخدم في تعقيم مياه الشرب - تعقيم الأدوات الطبية	تستخدم في المنزل والمجهر ورؤية الأجسام
أشعة جاما

تستخدم في معالجة بعض أورام السرطان