Physics
📄 اطبع pdf
00971504825082
المغناطيسيةMagnetism
المغناطيس له قطبان قطب شمالي وقطب جنوبيA magnet has two poles: North and South.
الأقطاب المختلفة تنشأ بينها قوة تجاذب .. والأقطاب المتشابهة تنشأ بينها قوة تنافرUnlike poles attract .. Like poles repel.
لماذا سمي القطب الشمالي للمغناطيس بهذا الأسم ولماذا يتجة نحو الشمال الجغرافيWhy is the north pole of a magnet called so, and why does it point toward geographic north?
خطوط المجال المغناطيسيMagnetic Field Lines
في هذه المحاكاة سوف يتم رسم خطوط المجال والإطلاع على الصفات التالية:In this simulation, field lines will be drawn and the following properties observed:
خطوط المجال المغناطيسي هي خطوط وهمية تكون مسارات مغلقة تتجه من القطب الشمالي إلى الجنوبي خارج المغناطيس ومن الجنوبي إلى الشمالي داخل المغناطيس.Magnetic field lines are imaginary closed loops that go from north to south outside the magnet and from south to north inside the magnet.
اتجاه المجال عند أي نقطة هو المماس لخط المجال عند تلك النقطة.The direction of the field at any point is tangent to the field line at that point.
خطوط المجال لا يمكن أن تتقاطع.Field lines cannot intersect.
تتكاثف خطوط المجال عند الأقطاب وأقل ما يمكن عند الوسط.Field lines are densest at the poles and least dense at the center.
ملاحظة: هناك مجال منظم وغير منتظمNote: Uniform and Non-Uniform Field
المجال المنتظم:Uniform field: ثابت المقدار والإتجاه عند جميع النقاط خطوطه مستقيمة متوازية.Constant magnitude and direction; its lines are straight and parallel.
المجال غير المنتظم:Non-uniform field: غير ثابت المقدار أو الاتجاه أو كلاهما معًا.Not constant in magnitude or direction (or both).
مثال 1)Example 1)
المغناطيس قادر على جذب المواد (الحديد - النيكل - الكوبالت) ولا يستطيع جذب باقي المواد مثل النحاس.A magnet can attract materials (iron, nickel, cobalt) but cannot attract other materials like copper.
اضغط هنا تظهر طريقة الحلClick here to see solution
مثال 2)Example 2)
عند كسر مغناطيس إلى قطع فإن كل جزء يكون مغناطيس له قطبان ما هو السبب؟When a magnet is broken into pieces, each piece becomes a magnet with two poles. Why?
اضغط هنا تظهر طريقة الحلClick here to see solution
مثال 3)Example 3)
أحد الخطوط التالية تمثل خطوط مجال مغناطيسي:Which of the following lines represent magnetic field lines?
اضغط هنا تظهر طريقة الحلClick here to see solution
النطاقات المغناطيسيةMagnetic Domains
يوجد داخل الذرات مغناطيسات صغيرة تدعى النطاقات الحديد يحتوي على نطاقات والنحاس يحتوي على نطاقاتInside atoms there are tiny magnets called domains. Iron contains domains, copper contains domains.
نطاقات الحديد يمكن ترتيبها بإتجاه واحد وتتحول إلى قطعة تشبه المغناطيسIron domains can be aligned in one direction and become a magnet-like piece.
نطاقات النحاس لا يمكن ترتيبها وتلغي النطاقات بعضها البعضCopper domains cannot be aligned; they cancel each other out.
تجربة النطاقات المغناطيسيةMagnetic Domains Experiment
مقارنة بين سلوك النطاقات المغناطيسية في الحديد والنحاسComparing magnetic domain behavior in iron and copper
كيفية استخدام التجربة:How to use:
اسحب المغناطيسين نحو قطعتي الحديد والنحاس ولاحظ الفرق في سلوك النطاقات المغناطيسيةDrag the magnets toward the iron and copper pieces and observe the difference in domain behavior.
الحديدIron
N-Sمغناطيس الحديدIron magnet
قطعة حديد - النطاقات قابلة للترتيبIron piece - domains can be aligned
النحاسCopper
N-Sمغناطيس النحاسCopper magnet
قطعة نحاس - النطاقات غير قابلة للترتيبCopper piece - domains cannot be aligned
الحديد (مادة مغناطيسية)Iron (magnetic material)
- يحتوي على نطاقات مغناطيسية يمكن تحريكهاContains movable magnetic domains
- يمكن ترتيب النطاقات في اتجاه واحد عند تعرضها لمجال مغناطيسيDomains can align when exposed to magnetic field
- تتحول إلى مغناطيس عند ترتيب النطاقاتBecomes a magnet when domains are aligned
- يحتفظ ببعض المغناطيسية حتى بعد إزالة المغناطيس الخارجيRetains some magnetism after external field removed
النحاس (مادة غير مغناطيسية)Copper (non-magnetic material)
- يحتوي على نطاقات مغناطيسية ولكنها ثابتةContains magnetic domains but they are fixed
- لا يمكن ترتيب النطاقات حتى في وجود مجال مغناطيسي قويCannot align domains even in strong magnetic field
- تلغي النطاقات تأثير بعضها البعضDomains cancel each other's effect
- لا يكتسب مغناطيسية عند تعرضه لمجال مغناطيسيDoes not become magnetic when exposed to field
الاستنتاجConclusion
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.The main difference between iron and copper is the alignment of magnetic domains. In iron, domains align with an external magnetic field making the whole piece magnetized. In copper, domains remain randomly oriented and cancel each other even in an external field.
هذا يفسر يمكن تحويل الحديد إلى مغناطيس بينما النحاس لا يمتلك هذه الخاصية.This explains why iron can be turned into a magnet while copper does not have this property.
الأرض مغناطيس كبير قطبه الشمالي موجود في القطب الجنوبي وقطبة الجنوبي موجود في القطب الشمال الجغرافيEarth is a giant magnet: its north pole is located at the geographic south pole, and its south pole is at the geographic north pole.
هذا المجال يحمي الأرض من العواصف الشمسيةThis field protects Earth from solar storms.
العواصف الشمسية تكون محملة بجسيمات مشحونة ويسمح بدخوله عند الاقطاب مسببة ما يعرف بالشفق القطبيSolar storms carry charged particles; they enter near the poles causing the aurora.
الأرض أقطابها في حالة حركة مستمرة فهي تتحرك 40 كيلو متر كل سنة لذلك البوصلة لا تعطي الاتجاه الصحيحEarth's poles are in continuous motion, moving 40 km each year, so the compass does not give the exact true direction.
القوة المغناطيسية المؤثرة على شحنةMagnetic Force on a Charge
إذا قذف جسيم مشحون في منطقة مجال مغناطيسي وبشكل سرعة الجسيم لا توازي المجال فإن الجسيم سوف يتأثر بقوة وينحرف عن مسارة دون تغير في سرعتهIf a charged particle is projected into a magnetic field and its velocity is not parallel to the field, it experiences a force and deviates from its path without changing speed.
القوة المغناطيسية تغيراتجاه حركة الجسيم ولا تغير سرعة الجسيمMagnetic force changes the direction of motion but not the speed.
مقدار هذه القوة يعطى بالعلاقةThe magnitude of this force is given by: \[F_B = B.q.v. Sin( 𝜃)\]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)Direction is determined by the right-hand rule (for positive charge; for negative charge reverse the force direction or use left-hand rule).
نص القاعدة نجعل السبابة اتجاه المجال والأبهام هي اتجاه السرعة فتكون الوسطى اتجاه القوة وهي دوما عمودية على السرعة والمجالRule: Index finger = field, thumb = velocity, then middle finger = force, always perpendicular to velocity and field.
حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسيMotion of Charged Particles in Magnetic Field
الشحنة المقذوفة في مجال مغناطيسي وبشكل عمودي على المجال تتأثر بقوة مغناطيسية وتغير اتجاه حركتهاA charge projected into a magnetic field perpendicularly experiences a magnetic force and changes direction.
ولكن لماذا تتخذ مسار دائري؟But why does it take a circular path?
القوة ثابتة لأن كل من الشحنة ثابتة والمجال منتظم ثابت والسرعة ثابتةForce is constant because charge, field, and speed are constant.
\[F = q .𝜗 . B\]
القوة والسرعة والمجال كل منهما يعامد الأخر، هذه هي شروط الحركة الدائرية لذلك تتخذ مسار دائريForce, velocity, and field are mutually perpendicular; these are conditions for circular motion, hence a circular path.
معلومات مفيدةUseful Information
من خلال قانون القوة المركزية للحركة الدائرية وقانون القوة المغناطيسية المؤثرة على شحنةFrom centripetal force and magnetic force laws:
\[FB = FC\]
\[q .𝜗 . B = \frac{m . 𝜗^2}{r}\]
\[r = \frac{m . 𝜗}{q . B}\]
\[7 \star\]
قذف بروتون بشكل عمودي على مجال منتظم شدته 0.5 T فاتخذ مسار دائري فإن الزمن الدوري للحركة الدائرية له تعادلA proton is projected perpendicularly into a uniform magnetic field of 0.5 T and takes a circular path. The periodic time of its circular motion is:
ملاحظة:Note: \[ q_p = 1.6 × 10^{-19} C , m_p = 1.67 × 10^{-27} Kg \]
اختر الإجابة الصحيحةChoose correct answer
اضغط هنا تظهر طريقة الحلClick here for solution
المسرعThe Cyclotron
يحتوي على شفرات متصلة بمصدر جهد مترددIt contains D-shaped electrodes connected to an AC voltage source.
وهناك مجال مغناطيس عمودي على الجهاز نحو الداخلThere is a magnetic field perpendicular to the device pointing inward.
المجال الكهربائي يزيد من سرعة البروتون وكلما وصل البروتون للشفرة تتغير شحنة الشفرةThe electric field increases the proton's speed; each time the proton reaches the dee, the charge of the dee alternates.
المجال المغناطيسي يغير اتجاه الحركة للبروتون ويزداد نصف قطر المسار بزيادة السرعةThe magnetic field changes the proton's direction and the radius increases with speed.
جهاز السيلكترونCyclotron Device
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 الأيون أما المجال المغناطيسي يكون عموديا على الصفائح يعمل على تغير اتجاه حركة الأيونIn this experiment, the cyclotron accelerates charged particles using electric and magnetic fields. The electric field between the dees alternates to accelerate ions, while the magnetic field perpendicular to the dees changes the ion's direction.
جهاز مطياف الكتلةMass Spectrometer
يتكون الجهاز من 1- مصدر الأيونات، 2 – غرفة محدد السرعات، 3 – جهاز الكشف عن الجسيماتThe device consists of: 1- Ion source, 2- Velocity selector chamber, 3- Particle detector.
قم بإجراء التجربة التالية وأجب على أسئلة المعلمPerform the following experiment and answer the teacher's questions.
1 - ما هو عمل مصدر الأيونات1- What is the function of the ion source?
2 - ما هو عمل منقي السرعات في حجرة منقي السرعات2- What is the function of the velocity selector?
3 - ماهي الغاية من المجال الكهربائي3- What is the purpose of the electric field?
4 - ماهي الغاية من المجال المغناطيسي4- What is the purpose of the magnetic field?
5 - لو كان المجال الكهربائي غير متعامد مع المجال المغناطيسي ماذا تتوقع أن يحدث5- If the electric field is not perpendicular to the magnetic field, what do you expect to happen?
6 - ما هي سرعة الأيونات الواصلة إلى جهاز الكشف عن الجسيمات6- What is the speed of ions reaching the detector?
7 - حدث تصادم في منطقتين على الوح الحساس في جهاز الكشف عن الأيونات ماذا يعني لك ذلك7- A collision occurred in two regions on the sensitive plate of the ion detector. What does that mean?
1 - مصدر الأيونات مسؤول عن تحويل العينة إلى أيونات (جسيمات مشحونة) عن طريق تأينها، ويقذفها بسرعات مختلفة1- The ion source converts the sample into ions (charged particles) by ionization and ejects them at various speeds.
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 المغناطيسية2- The velocity selector filters ions so only those with a specific speed pass through, using perpendicular electric and magnetic fields where electric force equals magnetic force.
3 - يُستخدم المجال الكهربائي لتسريع الأيونات المشحونة، مما يمنحها طاقة حركية محددة، كما يساعد في توجيهها عبر الجهاز.3- The electric field accelerates charged ions, giving them specific kinetic energy and helping direct them through the device.
4 - يعمل المجال المغناطيسي على حرف مسار الأيونات وفقًا لنسبة كتلتها إلى شحنتها4- The magnetic field deflects ions according to their mass-to-charge ratio.
5 - لن تصل الأيونات إلى حجرة الكشف على الأيونات ولن تكون القوة الكهربائية تعاكس القوة المغناطيسية ولا يمكن أن تكون محصلة القوى تساوي الصفر5- Ions will not reach the detector; the electric force will not oppose the magnetic force, and the net force cannot be zero.
\[6 - v= \frac {E}{B}\]
7 - يوجد نظيرين للعنصر7- There are two isotopes of the element.
قذف جسيم مشحون بشكل غير عمودي على مجال منتظمCharged Particle Projected Non-Perpendicularly to a Uniform Field
قذف جسيم مشحون بشكل غير عمودي على مجال منتظم. ما شكل المسار الذي يتخذه الجسيم ولماذا؟A charged particle is projected non-perpendicularly into a uniform field. What path does it take and why?
في هذه التجربة إذا قذف جسيم مشحون في منطقة مجال مغناطيسي منتظم وبشكل غير عمودي على المجال المغناطيسي فإن الجسيم يتخذ مسار لولبيIn this experiment, if a charged particle is projected into a uniform magnetic field non-perpendicularly, it takes a helical path.
\[4\star \star \]
\[5\star \star\]
يتحرك شعاع من الإلكترونات بين قطبي المغناطيس. كما في الشكل فإن الشعاع الإلكتروني ينحرف بتأثير القوة المغناطيسيةAn electron beam moves between the poles of a magnet. As shown, the electron beam is deflected by the magnetic force.
باتجاه القطب الشمالي - Ctoward north pole - C
نحو الأعلى - Aupward - A
باتجاه القطب الجنوبي - Dtoward south pole - D
نحو الأسفل - Bdownward - B
أختر الإجابة الصحيحةChoose correct answer
\[6\star \star\]
القوة المغناطيسية المؤثرة على سلك (قوة لورنتز) - وتأثير هولMagnetic Force on a Wire (Lorentz Force) - Hall Effect
إذا كان لدينا سلك موصل يمر به تيار والسلك خاضع لمجال مغناطيسي لا يوازي طول السلك فإن السلك يتأثر بقوة. هل تعرف السبب؟If a current-carrying wire is placed in a magnetic field not parallel to its length, the wire experiences a force. Do you know why?
\[I = \frac{q}{t}\] \[q = I . t = I .\frac{L}{𝜗}\] الشحنات موجودة في مجال مغناطيسي فهي تتأثر بقوةCharges in a magnetic field experience a force: \[F = q .𝜗 . B .Sin 𝜃\] \[F = I . L . B .Sin 𝜃\]
تأثير هولHall Effect
إذا كان لدينا سلك موصل يمر به تيار (h ارتفاعه، d عرضه، L طوله) والسلك خاضع لمجال مغناطيسي عمودي على السلك. ماذا تتوقع أن يحدث بعد فترة من الزمن؟If a current-carrying wire (height h, width d, length L) is subjected to a magnetic field perpendicular to it, what do you expect to happen after some time?
الإلكترونات تتحرك عكس التيار الاصطلاحي، تتأثر بقوة مغناطيسية وتندفع نحو أحد أطراف السلك حسب قاعدة اليد اليمنى.Electrons move opposite to conventional current, experience a magnetic force, and drift toward one side of the wire according to the right-hand rule.
\[FB = I . L . B .Sin 𝜃\] ينشأ مجال كهربائي نتيجة تجمع الشحنات، ثم يتساوى المجالان الكهربائي والمغناطيسي:An electric field builds up due to charge accumulation, then equilibrium is reached: \[qE = q 𝜗_d B\] \[B = \frac{∆V_H}{d . 𝜗_d}\] \[B = \frac{∆V_H . n . e . h}{I}\]
تم ترجمة المحتوى النصي إلى الإنجليزية مع الحفاظ على جميع الكودات والصور والتفاعلات.Text content translated to English while preserving all codes, images, and interactions.
المغناطيسيةMagnetism |
المغناطيس له قطبان قطب شمالي وقطب جنوبيA magnet has two poles: North and South.
الأقطاب المختلفة تنشأ بينها قوة تجاذب .. والأقطاب المتشابهة تنشأ بينها قوة تنافرUnlike poles attract .. Like poles repel.
لماذا سمي القطب الشمالي للمغناطيس بهذا الأسم ولماذا يتجة نحو الشمال الجغرافيWhy is the north pole of a magnet called so, and why does it point toward geographic north?
خطوط المجال المغناطيسيMagnetic Field Lines
في هذه المحاكاة سوف يتم رسم خطوط المجال والإطلاع على الصفات التالية:In this simulation, field lines will be drawn and the following properties observed:
خطوط المجال المغناطيسي هي خطوط وهمية تكون مسارات مغلقة تتجه من القطب الشمالي إلى الجنوبي خارج المغناطيس ومن الجنوبي إلى الشمالي داخل المغناطيس.Magnetic field lines are imaginary closed loops that go from north to south outside the magnet and from south to north inside the magnet.
اتجاه المجال عند أي نقطة هو المماس لخط المجال عند تلك النقطة.The direction of the field at any point is tangent to the field line at that point.
خطوط المجال لا يمكن أن تتقاطع.Field lines cannot intersect.
تتكاثف خطوط المجال عند الأقطاب وأقل ما يمكن عند الوسط.Field lines are densest at the poles and least dense at the center.
ملاحظة: هناك مجال منظم وغير منتظمNote: Uniform and Non-Uniform Field
المجال المنتظم:Uniform field: ثابت المقدار والإتجاه عند جميع النقاط خطوطه مستقيمة متوازية.Constant magnitude and direction; its lines are straight and parallel.
المجال غير المنتظم:Non-uniform field: غير ثابت المقدار أو الاتجاه أو كلاهما معًا.Not constant in magnitude or direction (or both).
مثال 1)Example 1)
المغناطيس قادر على جذب المواد (الحديد - النيكل - الكوبالت) ولا يستطيع جذب باقي المواد مثل النحاس.A magnet can attract materials (iron, nickel, cobalt) but cannot attract other materials like copper.
اضغط هنا تظهر طريقة الحلClick here to see solution
مثال 2)Example 2)
عند كسر مغناطيس إلى قطع فإن كل جزء يكون مغناطيس له قطبان ما هو السبب؟When a magnet is broken into pieces, each piece becomes a magnet with two poles. Why?
اضغط هنا تظهر طريقة الحلClick here to see solution
مثال 3)Example 3)
أحد الخطوط التالية تمثل خطوط مجال مغناطيسي:Which of the following lines represent magnetic field lines?
اضغط هنا تظهر طريقة الحلClick here to see solution
النطاقات المغناطيسيةMagnetic Domains
يوجد داخل الذرات مغناطيسات صغيرة تدعى النطاقات الحديد يحتوي على نطاقات والنحاس يحتوي على نطاقاتInside atoms there are tiny magnets called domains. Iron contains domains, copper contains domains.
نطاقات الحديد يمكن ترتيبها بإتجاه واحد وتتحول إلى قطعة تشبه المغناطيسIron domains can be aligned in one direction and become a magnet-like piece.
نطاقات النحاس لا يمكن ترتيبها وتلغي النطاقات بعضها البعضCopper domains cannot be aligned; they cancel each other out.
تجربة النطاقات المغناطيسيةMagnetic Domains Experiment
مقارنة بين سلوك النطاقات المغناطيسية في الحديد والنحاسComparing magnetic domain behavior in iron and copper
كيفية استخدام التجربة:How to use:
اسحب المغناطيسين نحو قطعتي الحديد والنحاس ولاحظ الفرق في سلوك النطاقات المغناطيسيةDrag the magnets toward the iron and copper pieces and observe the difference in domain behavior.
الحديدIron
مغناطيس الحديدIron magnet
قطعة حديد - النطاقات قابلة للترتيبIron piece - domains can be aligned
النحاسCopper
مغناطيس النحاسCopper magnet
قطعة نحاس - النطاقات غير قابلة للترتيبCopper piece - domains cannot be aligned
الحديد (مادة مغناطيسية)Iron (magnetic material)
- يحتوي على نطاقات مغناطيسية يمكن تحريكهاContains movable magnetic domains
- يمكن ترتيب النطاقات في اتجاه واحد عند تعرضها لمجال مغناطيسيDomains can align when exposed to magnetic field
- تتحول إلى مغناطيس عند ترتيب النطاقاتBecomes a magnet when domains are aligned
- يحتفظ ببعض المغناطيسية حتى بعد إزالة المغناطيس الخارجيRetains some magnetism after external field removed
النحاس (مادة غير مغناطيسية)Copper (non-magnetic material)
- يحتوي على نطاقات مغناطيسية ولكنها ثابتةContains magnetic domains but they are fixed
- لا يمكن ترتيب النطاقات حتى في وجود مجال مغناطيسي قويCannot align domains even in strong magnetic field
- تلغي النطاقات تأثير بعضها البعضDomains cancel each other's effect
- لا يكتسب مغناطيسية عند تعرضه لمجال مغناطيسيDoes not become magnetic when exposed to field
الاستنتاجConclusion
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.The main difference between iron and copper is the alignment of magnetic domains. In iron, domains align with an external magnetic field making the whole piece magnetized. In copper, domains remain randomly oriented and cancel each other even in an external field.
هذا يفسر يمكن تحويل الحديد إلى مغناطيس بينما النحاس لا يمتلك هذه الخاصية.This explains why iron can be turned into a magnet while copper does not have this property.
الأرض مغناطيس كبير قطبه الشمالي موجود في القطب الجنوبي وقطبة الجنوبي موجود في القطب الشمال الجغرافيEarth is a giant magnet: its north pole is located at the geographic south pole, and its south pole is at the geographic north pole.
هذا المجال يحمي الأرض من العواصف الشمسيةThis field protects Earth from solar storms.
العواصف الشمسية تكون محملة بجسيمات مشحونة ويسمح بدخوله عند الاقطاب مسببة ما يعرف بالشفق القطبيSolar storms carry charged particles; they enter near the poles causing the aurora.
الأرض أقطابها في حالة حركة مستمرة فهي تتحرك 40 كيلو متر كل سنة لذلك البوصلة لا تعطي الاتجاه الصحيحEarth's poles are in continuous motion, moving 40 km each year, so the compass does not give the exact true direction.القوة المغناطيسية المؤثرة على شحنةMagnetic Force on a Charge
إذا قذف جسيم مشحون في منطقة مجال مغناطيسي وبشكل سرعة الجسيم لا توازي المجال فإن الجسيم سوف يتأثر بقوة وينحرف عن مسارة دون تغير في سرعتهIf a charged particle is projected into a magnetic field and its velocity is not parallel to the field, it experiences a force and deviates from its path without changing speed.
القوة المغناطيسية تغيراتجاه حركة الجسيم ولا تغير سرعة الجسيمMagnetic force changes the direction of motion but not the speed.
مقدار هذه القوة يعطى بالعلاقةThe magnitude of this force is given by: \[F_B = B.q.v. Sin( 𝜃)\]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)Direction is determined by the right-hand rule (for positive charge; for negative charge reverse the force direction or use left-hand rule).نص القاعدة نجعل السبابة اتجاه المجال والأبهام هي اتجاه السرعة فتكون الوسطى اتجاه القوة وهي دوما عمودية على السرعة والمجالRule: Index finger = field, thumb = velocity, then middle finger = force, always perpendicular to velocity and field.
حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسيMotion of Charged Particles in Magnetic Field
الشحنة المقذوفة في مجال مغناطيسي وبشكل عمودي على المجال تتأثر بقوة مغناطيسية وتغير اتجاه حركتهاA charge projected into a magnetic field perpendicularly experiences a magnetic force and changes direction.
ولكن لماذا تتخذ مسار دائري؟But why does it take a circular path?
القوة ثابتة لأن كل من الشحنة ثابتة والمجال منتظم ثابت والسرعة ثابتةForce is constant because charge, field, and speed are constant.
\[F = q .𝜗 . B\] القوة والسرعة والمجال كل منهما يعامد الأخر، هذه هي شروط الحركة الدائرية لذلك تتخذ مسار دائريForce, velocity, and field are mutually perpendicular; these are conditions for circular motion, hence a circular path.
معلومات مفيدةUseful Information
من خلال قانون القوة المركزية للحركة الدائرية وقانون القوة المغناطيسية المؤثرة على شحنةFrom centripetal force and magnetic force laws:\[FB = FC\]
\[q .𝜗 . B = \frac{m . 𝜗^2}{r}\]
\[r = \frac{m . 𝜗}{q . B}\]
ملاحظة:Note: \[ q_p = 1.6 × 10^{-19} C , m_p = 1.67 × 10^{-27} Kg \]
اضغط هنا تظهر طريقة الحلClick here for solution
المسرعThe Cyclotron
يحتوي على شفرات متصلة بمصدر جهد مترددIt contains D-shaped electrodes connected to an AC voltage source.
وهناك مجال مغناطيس عمودي على الجهاز نحو الداخلThere is a magnetic field perpendicular to the device pointing inward.
المجال الكهربائي يزيد من سرعة البروتون وكلما وصل البروتون للشفرة تتغير شحنة الشفرةThe electric field increases the proton's speed; each time the proton reaches the dee, the charge of the dee alternates.
المجال المغناطيسي يغير اتجاه الحركة للبروتون ويزداد نصف قطر المسار بزيادة السرعةThe magnetic field changes the proton's direction and the radius increases with speed.
جهاز السيلكترونCyclotron Device
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 الأيون أما المجال المغناطيسي يكون عموديا على الصفائح يعمل على تغير اتجاه حركة الأيونIn this experiment, the cyclotron accelerates charged particles using electric and magnetic fields. The electric field between the dees alternates to accelerate ions, while the magnetic field perpendicular to the dees changes the ion's direction.
جهاز مطياف الكتلةMass Spectrometer
يتكون الجهاز من 1- مصدر الأيونات، 2 – غرفة محدد السرعات، 3 – جهاز الكشف عن الجسيماتThe device consists of: 1- Ion source, 2- Velocity selector chamber, 3- Particle detector.قم بإجراء التجربة التالية وأجب على أسئلة المعلمPerform the following experiment and answer the teacher's questions.
1 - ما هو عمل مصدر الأيونات1- What is the function of the ion source?
2 - ما هو عمل منقي السرعات في حجرة منقي السرعات2- What is the function of the velocity selector?
3 - ماهي الغاية من المجال الكهربائي3- What is the purpose of the electric field?
4 - ماهي الغاية من المجال المغناطيسي4- What is the purpose of the magnetic field?
5 - لو كان المجال الكهربائي غير متعامد مع المجال المغناطيسي ماذا تتوقع أن يحدث5- If the electric field is not perpendicular to the magnetic field, what do you expect to happen?
6 - ما هي سرعة الأيونات الواصلة إلى جهاز الكشف عن الجسيمات6- What is the speed of ions reaching the detector?
7 - حدث تصادم في منطقتين على الوح الحساس في جهاز الكشف عن الأيونات ماذا يعني لك ذلك7- A collision occurred in two regions on the sensitive plate of the ion detector. What does that mean?
1 - مصدر الأيونات مسؤول عن تحويل العينة إلى أيونات (جسيمات مشحونة) عن طريق تأينها، ويقذفها بسرعات مختلفة1- The ion source converts the sample into ions (charged particles) by ionization and ejects them at various speeds.
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 المغناطيسية2- The velocity selector filters ions so only those with a specific speed pass through, using perpendicular electric and magnetic fields where electric force equals magnetic force.
3 - يُستخدم المجال الكهربائي لتسريع الأيونات المشحونة، مما يمنحها طاقة حركية محددة، كما يساعد في توجيهها عبر الجهاز.3- The electric field accelerates charged ions, giving them specific kinetic energy and helping direct them through the device.
4 - يعمل المجال المغناطيسي على حرف مسار الأيونات وفقًا لنسبة كتلتها إلى شحنتها4- The magnetic field deflects ions according to their mass-to-charge ratio.
5 - لن تصل الأيونات إلى حجرة الكشف على الأيونات ولن تكون القوة الكهربائية تعاكس القوة المغناطيسية ولا يمكن أن تكون محصلة القوى تساوي الصفر5- Ions will not reach the detector; the electric force will not oppose the magnetic force, and the net force cannot be zero.
\[6 - v= \frac {E}{B}\] 7 - يوجد نظيرين للعنصر7- There are two isotopes of the element.
قذف جسيم مشحون بشكل غير عمودي على مجال منتظمCharged Particle Projected Non-Perpendicularly to a Uniform Field
قذف جسيم مشحون بشكل غير عمودي على مجال منتظم. ما شكل المسار الذي يتخذه الجسيم ولماذا؟A charged particle is projected non-perpendicularly into a uniform field. What path does it take and why?في هذه التجربة إذا قذف جسيم مشحون في منطقة مجال مغناطيسي منتظم وبشكل غير عمودي على المجال المغناطيسي فإن الجسيم يتخذ مسار لولبيIn this experiment, if a charged particle is projected into a uniform magnetic field non-perpendicularly, it takes a helical path.
باتجاه القطب الشمالي - Ctoward north pole - C | نحو الأعلى - Aupward - A |
باتجاه القطب الجنوبي - Dtoward south pole - D | نحو الأسفل - Bdownward - B |
القوة المغناطيسية المؤثرة على سلك (قوة لورنتز) - وتأثير هولMagnetic Force on a Wire (Lorentz Force) - Hall Effect
إذا كان لدينا سلك موصل يمر به تيار والسلك خاضع لمجال مغناطيسي لا يوازي طول السلك فإن السلك يتأثر بقوة. هل تعرف السبب؟If a current-carrying wire is placed in a magnetic field not parallel to its length, the wire experiences a force. Do you know why?
\[I = \frac{q}{t}\] \[q = I . t = I .\frac{L}{𝜗}\] الشحنات موجودة في مجال مغناطيسي فهي تتأثر بقوةCharges in a magnetic field experience a force: \[F = q .𝜗 . B .Sin 𝜃\] \[F = I . L . B .Sin 𝜃\]
تأثير هولHall Effect
إذا كان لدينا سلك موصل يمر به تيار (h ارتفاعه، d عرضه، L طوله) والسلك خاضع لمجال مغناطيسي عمودي على السلك. ماذا تتوقع أن يحدث بعد فترة من الزمن؟If a current-carrying wire (height h, width d, length L) is subjected to a magnetic field perpendicular to it, what do you expect to happen after some time?
الإلكترونات تتحرك عكس التيار الاصطلاحي، تتأثر بقوة مغناطيسية وتندفع نحو أحد أطراف السلك حسب قاعدة اليد اليمنى.Electrons move opposite to conventional current, experience a magnetic force, and drift toward one side of the wire according to the right-hand rule.\[FB = I . L . B .Sin 𝜃\] ينشأ مجال كهربائي نتيجة تجمع الشحنات، ثم يتساوى المجالان الكهربائي والمغناطيسي:An electric field builds up due to charge accumulation, then equilibrium is reached: \[qE = q 𝜗_d B\] \[B = \frac{∆V_H}{d . 𝜗_d}\] \[B = \frac{∆V_H . n . e . h}{I}\]
تم ترجمة المحتوى النصي إلى الإنجليزية مع الحفاظ على جميع الكودات والصور والتفاعلات.Text content translated to English while preserving all codes, images, and interactions.
No comments:
Post a Comment