ملخص وأوراق عمل وحدة الحث المغناطيسي فيزياء الصف الثاني عشر المتقدم

الصف الصف الثاني عشر متقدم
الفصل فيزياء ثاني عشر متقدم
المادة فيزياء ثاني عشر متقدم فصل ثالث
حجم الملف 4.98 MB
عدد الزيارات 106
تاريخ الإضافة 2021-05-22, 23:07 مساء

ملخص وأوراق عمل وحدة الحث المغناطيسي فيزياء الصف الثاني عشر المتقدم

قانون لينز 

ينص على : يكون للتيار المستحث اتجاه بحيث يكون المجال المغناطيسي الناتج عن التيار المستحث مقاوما للتغير في التدفق المغناطيسي

توضيح قاعدة لنز : خذ ملف من سلك نحاسي معزول وملفوف على أسطوانة من مادة عازلة مع توصيل طرفيه بجلفانومتر حساس

أولا : عند التقريب : عند تقريب القطب الشمالي لمغناطيس من أحد أوجه ملف (a) يتصل كلتا طرفيه : بدائرة مغلقة تحتوي على جلفانومتر صفر تدريجه في المنتصف يحدث تغير في معدل قطع خطوط المجال في التي تقطع لفات الملف ( بالزيادة ) ويؤدي ذلك إلى تولد Va وكذلك ما يمكن الاستدلال عليه من خلال انحراف مؤشر الجلفانومتر وتبعة لاتجاه التيار في الملف وبتحديد قطبية الملف نجد أن وجه الملف المقابل المغناطيس أصبح قطبا مشابهة له ( شمالی ) وبالتالي يعمل على مقاومة التقريب ( نافر) أي يكون اتجاه التيار بحيث يعمل على مقاومة التغير المسبب له كما يكتسب الملف صقات المغناطيس نتيجة لمرور التيار المستحث فيه حيث ينشأ عنه مجال مغناطيسي يكون اتجاهه في عكس اتجاه المجال المغناطيسي الأصلي الناشئ عن المغناطيس فيعمل المجال المغناطيسي المضاد على مقاومة تزاید قطع العلف الخطوط المجال المغناطيسي الأصلي .

ثانيا : عند الإبعاد : عند إبعاد القطب الشمالي للمغناطيس عن أحد أوجه الملف يحدث تغير في معدل قط خطوط المجال المغناطيسي التي تقطع لفات الملف ( بالنقص ) ويؤدي ذلك إلى تولد V وكذلك
أ يمكن الاستدلال عليه من خلال انحراف مؤشر الجلفانومتر وتبعا لاتجاه التيار في الملف وبتحديد قطبية الملف نجد أن وجه الملف المقابل للمغناطيس أصبح قطبا مخالفا له ( جنوبی ) وبالتالي يعمل على مقاومة حركة الإبعاد ( قوة تجاذب ) أي يكون اتجاه التيار بحيث يعمل على مقاومة التغير المسبب له كما يكتسب الملف صفات المغناطيس نتيجة لمرور التيار المستحث فيه حيث ينشأ عنه مجال مغناطيسي يكون اتجاهه في نفس اتجاه المجال المغناطيسي الأصلي الناشئ عن المغناطيس بحيث يعمل على تعويض النقص في قطع خطوط الفيض للفات الملف أي يعمل على مقاومة تناقص قطع خطوط الفيض الحادث للملف.

 

التيارات الدرامية المستحثة : 

تمهيد : إذا تعرضت صفيحة معدنية لمجال مغناطيسي متغير وذلك عن طريق تحريكها في مجال مغناطيسي ثابت أو تعرضها لمجال مغناطيسي متغير فإنه يتولد في الصفيحة المعدنية تيارات كهربائية مستحثة تمر على هيئة مسارات دائرية مقفلة عمودية على اتجاه المجال المغناطيسي تسمى بالتيارات الدوامية

التجربة : بندولان متماثلان يتكون كل منهما من صفيحة مصنوعة من مادة موصلة ومثبتة بطرف ساق خفيفة من المادة نفسها إحدى هاتين الصفيحيتين مقطعة بشكل شرائح معزولة عن بعضها مثل أسنان المشط والأخرى كاملة ( غير مقطعة ) ، ومغناطيس قوي .

الخطوات: نزيح الصفيحتين بازاحة متساوية إلى أحد جانبي موضع اتزانهما ثم نتركهما يهتزان في آن واحد بحرية بين قطبي المغناطيسي.M

المشاهدة: نجد أن البندول الذي يتألف من الصفيحة الكاملة ( غير المقطعة ) يتوقف عن الحركة في أثناء مروره خلال الفجوة بين القطبين المغناطيسين في حين أن الصفيحة المقطعة تستمر في الاهتزاز بين القطبين المغناطيسين ذهابا وإيابة ولكن بتباطؤ قليل.

الاستنتاج: تتولد تيارات دوامية كبيرة المقدار في الصفيحة غير المقطعة عند اللحظات التالية . 

لحظة دخولها المجال المغناطيسي بين القطبين وتكون باتجاه معين نتيجة حدوث تزايد في معدل قطع خطوط الفيض الذي تخترقها (طبقا لقانون فاراداي) 

لحظة خروجها من المجال بسبب تناقص معدل قطع خطوط الفيض المغناطيسي وتكون باتجاه معاكس فتتولد في الحالتين قوة مغناطيسية تعرقل حركة الصفيحة ( طبقا لقانون لنز) 

ونتيجة لذلك تتلاشى سعة اهتزاز الصفيحة وتتوقف عن الاهتزاز في حين أن التيارات الدرامية و المتولدة في الصفيحة المقطعة بشكل شرائح تكون صغيرة المقدار جدا فيكون تأثيرها في اهتزاز الصفيحة ضعيفة جدا

 

التطبيقات على التيارات الدوامية 

١- مكابح بعض القطارات الحديثة لإيقافها 

۲- أفران صهر الفلزات الثمينة كالذهب والفضة

٣- كاشف المعادن في المطارات والمنافذ الحدودية لكشف المعادن مع المسافرين 

٤. التحكم في إشارات المرور 

٥. في صناعة الطباخ الحثي 

٦- الكشف عن الكنوز الدفينة تحت سطح الأرض

كاشف المعادن :

تركيبه : ملفين سلكيين أحدهما يستعمل كمرسل والأخر كمستقبل 

شرح عمله : يمرر تيار متردد على طرفي ملف الارسال فيتولد في الملف فيض مغناطيسيا متغيرة وهذا التغير في الفيض يولد تیار مستحثا في ملف الاستقبال [ يقاس مقدار هذا التيار ابتداء في الحالة التي لا تتوافر عندها أية مادة بين الملفين عدا الهواء] 

عند مرور أي جسم معدني موصل ( لا يشترط أن يكون بشكل صفيحة ) بين المرسل والمستقبل ستتولد تيارات دوامية في ذلك الجسم المعاني والتي تعمل على عرقلة التغير الحادث في الفيض المغناطيسي المتولد في ملف الإستقبال وهذا يتسبب في تقليل التيار الإبتدائي المقاس في المستقبل في
حالة وجود الهواء بين الملفين ، وبهذا التأثير يمكن الكشف عن وجود القطع المعدنية في الحقائب اليدوية أو في ملابس الشخص

التحكم في اشارات المرور

حيث يتم وضع حلقة سلكية مستطيلة تعمل كملف ارسال واستقبال معا ( على سطح الطريق ). 

يتم امرار نبضة من التيار عبر الحلقة فتستحث تيارات دوامية عند مرور أي سيارة على الطريق ( فلز) بالقرب من الحلقة ويقاس ذلك التيار المار بالحلقة بعد اكتمال النبضة. 

عند مرور السيارة فوق سطح الطريق وعلى الحلقة تتسبب التيارات الدرامية المستحثة في فلز السيارة وبالتالي يتم قياس تیار مستحث قيمته مختلفة عن التيار الأصلي مما يحفز اشارة المرور للتحول إلى اللون الأخضر بعد فترة زمنية معينة

 

معلومات إثرائية :

الطباخ الحثي: حيث يوضع تحت السطح العلوي للطباخ ملف سلكي يمر فيه تيار متردد فيولد ذلك التيار مجالا مغناطيسيا متغيرا ينتشر نحو الخارج وعندما يقطع هذا المجال المتغير قاعدة الإناء إذا كان مصنوعا من المعدن تتولد تيارات دوامية في قاعدة الاناء المعدني وبذلك تسخن قاعدة الاناء فيغلي الماء الذي يحتويه .. أما إذا كان الوعاء مصنوعة من الزجاج فلا تتولد تیارات درامية في قاعدته لأن الزجاج مادة عازلة وبالتالي لا يسخن الماء الذي يحويه بداخله. المدهش .. أنك لو لمست السطح العلوي للطباخ الحثي لا تشعر بسخونة السطح 

فرق الجهد المستحث المؤئر في سلك مستقيم متحرك في مجال مغناطیسي 

يفرض أن لدينا سلك طوله (L) ويتحرك بسرعة متجهة ثابتة عموديا على مجال مغناطيسي منتظم (B)

- فإن السلك تتولد فيه قوة مغناطيسية F حسب قاعدة كف اليد اليمني والتي تعمل على تحريك الالكترونات الحرة من أحد طرفي الموصل إلى الطرف الأخر فيصبح الطرف الأول موجب الجهد الإنتقال الالكترونات منه بينما يصبح الطرف الآخر سالب الجهد الإنتقال الالكترونات إليه مما يؤدي إلى تولد مجال كهربائي ينتج " عنه قوة كهربائية FE معاكسة لاتجاه القوة المغناطيسية ( والتي تعمل على تحريك الالكترونات إلى و الطرف الموجب) وباستمرار حركة السلك في المجال يزداد المجال الكهربائي وبالتالي القوة الكهربائية إلى أن تصبح مساوية للقوة المغناطيسية بحيث تكون محصلة القوتان الكهربائية و المغناطيسية = 0 

ونتيجة لذلك يتولد بين طرفي السلك قوة دافعة كهربائية مستحثة ينتج عنها تيار كهربائي مستحث إذا كان السلك ضمن دائرة كهربائية مغلقة

شارك الملف