الفصل الثاني

عند تسليط او قذف شحنه موجبة عموديا داخل مجال كهربائي

سوف تتأثرالشحنة او الجسيم بقوة كهربائية وتسير بشكل موازي لخطوط المجال الكهربائي

FE=q E

هو عدد خطوط المجال المغناطيسي التي تنبع من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي

ويقاس بوحدة Wb ويبر

كثافة الفيض=هو عدد خطوط المجال المغناطيسي إلى وحدة المساحة ووحدة قياسه تسلا T

OB/A=T

عند تسليط شحنة موجبة سرعتها V

داخل مجال مغناطيسي كثافة فيضه B

بشكل عامودي ،سوف تتاثر بقوة مغناطيسية وتنحرف عن مسارها وتتخذ مسار دائري بسبب تأثير متجه القوة عمودياً f

على متجه السرعةv

FB=q.v.B.sin0/

بسبب تأثير متجه القوة عمودياً f

على متجه السرعةv

FB=q.V.B.0

Fb=0

تنعدم القوة المغناطيسية

-إذا كان متجه الكثافة يوازي متجه السرعة أي عندما تساوي الزاوية صفر Fb=q.v.b.0

Fb=q.v.B.sin0

Fb=q.v.B.90

-تكون القوة المغناطيسية أعظم مايمكن عندما تكون متجه الكثافة عمودياً على متجه السرعة

Fb=q.v.B.90

هي محصلة القوتين القوة الكهربائية التي يؤثر فيها المجال الكهربائي

والقوة المغناطيسية التي يؤثر فيها المجال المغناطيسي وتقاس بوحدة نيوتن

Flor=FE+FB

-تستثمر في انبوبة الأشعة الكاثودية للتحكم بمسار الحزمة

الالكترونية الساقطة على الشاشة

يتم ذلك بقذف جسيم مشحون داخل المجال ،فإذا أنحرف الجسيم بموازاة المجال فإن المجال الموجود في الحيز هو مجال كهربائي . أما اذا إنحرف الجسيم باتجاه عمودي على المجال فإن المجال الموجود هو مجال مغناطيسي ،اما اذا لم يتحرك (ينحرف)الجسيم المشحون فإن المجال الموجود هو مجال مجال مغناطيسي.

وفق قاعدة الكف اليمنى

١-لازم نتأكد انو نستخدم اليد اليمنى

٢-نمشي أيدينا وي السرعة

٣-نقارن (x)

مع ال (اكس) الي باليد

او النقطة لازم مع النقطة الي باليد

X——>•

X للداخل

• للخارج

—موازي

مرور تيار كهربائي في موصل يولد حوله مجال مغناطيسي

هي ظاهرة تولد تيار محتث وقوة دافعة كهربائية محتثة في حلقة مقفلة عند حصول تغير بالفيض المغناطيسي الذي يخترق الدائرة لوحدة الزمن

هي ظاهرة تولد تيار محتل في حلقة مقفلة عند حصول تغير بالفيض المغناطيسي الذي يخترق الدائرة لوحدة الزمن

وذلك لان الفيض المغناطيسي والذي يخترق الملف لايتغير مع الزمن

نلاحظ ان الأميتر يشير إلى انسياب تيار في الدائرة ويكون باتجاه معين وذلك بسبب حصول تزايد في الفيض المغناطيسي الذي يخترق الملف في أثناء اقتراب المغناطيس من الملف

وذلك لان جميع المحاولات السابقة تعتمد في تجاربها على مجالات مغناطيسية ثابته

يتولد تيار محتل في تلك الحلقة

وجود حركة نسبية بين المغناطيس والملف (اقتراب و ابتعاد)لكي يحصل تغير في الفيض المغناطيسي بالنسبة للزمن

وذلك بسبب حصول تغير في الفيض المغناطيسي الذي يخترق الملف بالنسبة للزمن

سيتأثر الجسيم بالقوتين كلاهما القوةالكهربائية والمغناطيسية أي بمحصلة القوتين والتي تسمى قوة لورنتز

أدوات النشاط:

ملف من سلك موصل مربوط بين طرفي اميتر رقمي،ساق مغناطيسية قطبها الشمالي مواجه لاحدى وجهي الملف

خطوات التجربة:

•نربط الدائرة كما في الشكل حيث يظهر في الشكل ساقا مغناطيسيا وملفاً من سلك موصل مربوط بين طرفي أميتر رقمي

•عندما يكون الساق في حالة سكون نسبة للملف نلاحظ ان قراءة الأميتر -صفر والسبب هو(ان الفيض المغناطيسيO/B

الذي يخترق الملف لايتغير مع الزمن وذلك لعدم توافر الحركة النسبية بين المغناطيس والملف لذا لايناسب تيار في الدائرة

•عندما ندفع الساق المغناطيسية نحو الملف بموازاة محوره بحيث القطب الشمالي مواجه لأحدى وجهي الملف نلاحظ انحراف مؤشر الأميتر باتجاه معين مشيراً إلى انسياب تيار في الدائرة وسبب ذلك(هو حصول تزايد في الفيض المغناطيسي O/B

الذي يخترق الملف لوحدة الزمن

•عندما تبتعد الساق المغناطيسية عن الملف بالسرعة نفسها بموازاة محوره بحيث القطب الشمالي مواجه لاحدى وجهي الملف نلاحظ انحراف قراءة الأميتر باتجاه معاكس

الاستنتاج:

نستنتج من ذلك هو تولد تيار كهربائي يسمى التيار المختص Iind

في حالة حصول تغيير في الفيض المغناطيسي ^O/ B

الذي يخترق الملف لوحدة الزمن

هي فرق جهد كهربائي محتث متولد على طرفي ساق موصلة نتيجة حركة هذه الساق داخل مجال مغناطيسي منتظم(او بسبب تغير الفيض المغناطيسي)وهي حالة خاصة من حالالت الحث الكهرومغناطيسي وتقاس بوحدة volt

سوف تتولد على طرفي الساق قوة دافعة كهربائية محتثة حركية

وتعطى وفق العلاقة

Emot=VBLsinO/

نعم تنعكس قطبية القوة الدافعة الكهربائية المحتثة الحركية Emot

المتولدة على طرفي الساق وذلك بسبب انعكاس اتجاه القوة المغناطيسية FB .

المؤثرة على الشحنات وفقاً لقاعدة الكف اليمنى

هو التيار الذي يتولد نتيجة حصول تغير في الفيض المغناطيسي O/B

لوحدة الزمن والذي يخترق دائرة كهربائية مقفلة(حلقة موصلة او ملف سلكي)التيار المحتث

Iind=Emot/R=VBL/R

يرمز للتيار المحتث Eind

ووحدة قياسه الامبير A

١-زيادة سرعة الحركة النسبية بين القطب المغناطيسي والملف

٢-زيادة عدد لفات الملف

٣-زيادة مقدار الفيض المغناطيسي الذي يخترق الملف

٤-زيادة النفوذية المغناطيسية لمادة جوف الملف(حيث ان ادخال قلب من الحديد المطاوع في جوف الملف بدلاً من الهواء يتسبب في ازدياد كثافة الفيض المغناطيسي

الاجراء المطلوب هو ان وضع الساق في دائرة كهربائية مغلقة وتتم هذه العملية بجعل الساق تنزلق بسرعةV

نحو اليمين على طول سكة موصلة بشكل حرف U

مربوطة بمصباح كهربائي على التوالي وتثبت السكة على منضدة القية وبهذا الترتيب نجد ان الساق والسكة والمصباح سيشكلون دائرة كهربائية مغلقة

Iind=Emot/R

حصول تعيير في الفيض المغناطيسي الذي يخترق الملف لوحدة الزمن

A/

يتطلب توفر مصدر للقوة الكهربائية تجهزها بطارية مثلاً او يجهزها مولد في تلك الدائرة

B/

توافر قوة دافعة كهربائية محتثة والتي تتولد بواسطة تغير الفيض المغناطيسي الذي يخترق تلك الدائرة لوحدة الزمن

ملاحظة٢

ادخال قلب من الحديد المطاوع في جوف الملف بدلاً من الهواء يتسبب في ازدياد كثافة الفيض المغناطيسي

نعم،لان المعدل الزمني للشغل المنجز في تحريك الساق الموصلة خلال المجال المغناطيسي يساوي المعدل الزمني للقدرة المتبددة في المقاومة الكلية لهذه الدائرة

هو المعدل الزمني للشغل المنجز وحدة قياسها (الواط) وتعطى بالعلاقة الاتية

P=work/time

Mot.I .p

P=V.I

P=I2.R

حصول تغيير في الفيض المغناطيسي الذي يخترق الدائرة (حلقة موصلة او ملف سلكي)لوحدة الزمن

^O/B=^ B A Coso/

A مساحة السطح وحدتها m2

O/B الفيض المغناطيسي وحدته Weber

B كثافة الفيض المغناطيسي او شدة المجال المغناطيسي وهوكمية اتجاهية وحدته tasla (T)

O/ هي الزاوية المحصورة بين متجه مساحة ومتجه كثافة الفيض المغناطيسي B

١-كثافة الفيض المغناطيسي

٢-مساحة السطح

٣-الزاوية بين متجه كثافة الفيض ومتجه مساحة السطح

١-عندما يكون متجه كثافة الفيض المغناطيسي B

عمودي على مستوى الحلقة اي ان (متجه كثافة الفيض يوازي متجه المساحة)وبمعنى ادق (الزاوي بين متجه كثافة الفيض المغناطيسي ومتجه المساحة=صفر O/=0

O/B=BACOSO/

O/B=BACOS0=AB

2-عندما يكون متجه كثافة الفيض المغناطيسي B

يوازي مستوى الحلقة اي ان (متجه كثافة الفيض عمودي على متجه المساحة)وبمعنى ادق (الزاوية بين متجه كثافة الفيض المغناطيسي ومتجه المساحة=٩٠

O/=90

O/B=BACOSO/

O/B=BACOS90=0

3- عندما يكون متجه كثافة الفيض المغناطيسي B

يصنع زاوية مقدارها 30

مع مستوى الملف اي ان (الزاوية بين متجه كثافة الفيض ومتجه المساحة مقدارها=٦٠

يقل مقدار الفيض المغناطيسي الذي يخترق الحلقة لان عمليتي الكبس والشد تعمل على تقليل المساحة للحلقة المواجهة للفيض المغناطيسي فإن التغير في الفيض يعطى بالعلاقة الاتية:

^A=A2-A1—> ^O/B-^AbBcoso/

نعم بالامكان زيادة المساحة وذلك بازاحة الساق نحو اليمين فتتغيرالمساحة من A1 الى A2

ومنها نجد ^A

حيث ان

^A=A2-A1

بهذا فان التغير بالفيض المغناطيسي يعطى كالاتي

^o/B-^AB coso/

يتغير مقدار الفيض المغناطيسي الذي يخترق الحلقة بالنسبة للزمن في اثناء دخول الحلقة الحلقة في المجال المغناطيسي في اثناء خرجها من ذلك المجال

يبقى اتجاه التيار المحتث نفسه في الحالتين لان عند تقريب القطب الجنوبي للساق نحو الملف او تقريب الملف نحو القطب الجنوبي في الحالتين تحصل زيادة بالفيض المغناطيسي فيتولد تيار محتث في الملف ولكن اتجاهه يولد في وجه الملف المقابل للساق قطباً جنوبيا لكي يتنافر مع القطب الجنوبي للساق لذلك سوف يحصل تناقص او اضعاف في الفيض المتزايد

ينص على ان

مقدار القوة الدافعة الكهربائية المحتثة في حلقة موصلة او ملف سلكي يتناسب طردياً مع المعدل الزمني للتغير في الفيض المغناطيسي في الفيض المغناطيسي الذي يخترق الحلقة او الملف

Eind & ^o/B/^T

الصيغة الرياضية لقانون فرداي

للحلقة الموصلة

Eind=^o/B/^T

للملف السلكي

Eind=-N ^o/B/^t

التيار المحتث في دائرة كهربائية مقفلة يمتلك اتجاها بحيث ان مجاله المغناطيسي يكون معاكساً بتأثيره لتغير في الفيض المغناطيسي الذي ولد ذلك التيار

١-لتحديد اتجاه التيار المحتث في دائرة كهربائية مقفلة

٢-يعتبر من تطبيقات قانون حفظ الطاقة

لان في حالتي الابتعاد والاقتراب للمغناطيس عن الحلقة الموصلة يتطلب انجاز شغل ميكانيكي فتتحول اما على شكل قوة تنافر (في الاقتراب)او قوة (تجاذب)في الابتعاد وقد يتحول هذا الشغل الى نوع اخر من الطاقة في الحمل

كثافة الفيض المغناطيسي الخارجي او المؤثر التغير في فيضه يولد تيار المحتث وفق قانون(فرداي)بينما كثافة الفيض المغناطيسي المحتثBind

ولده التيار وهو يعاكس بالتأثير المسبب الذي ولده وفق قانون لنز

هي تيارات كهربائية تتولد داخل الصفائح المعدنية الموصلة نتيجة لتغير الفيض المغناطيسي المؤثر عليها مع الزمن وتتخذ مسارات دائرية مقفلة ومتمركزة وتقع في مستوى كل صفيحة وبمستويات عمودية على الفيض المغناطيسي المسبب لها

هي الحركات النسبية بين الفيض المغناطيسي والصفائح (الموصلات)المقترنه بتغير الفيض المغناطيسي وفق قانون فاراداي قي الحث الكهرومغناطيسي

-وهذه التيارات تتخذ مسارات دائرية مغلقة ومتمركزة وتقع بمستويات عمودية على الفيض المغناطيسي المسبب لهذه التيارات بالتيارات الدوامة

فقدان طاقة بشكل حرارة في الاجهزة التي تتولد فيها على وفق قانون جول

لغرض تقليل مقدار الطاقة المتبددة بشكل حرارة (كما في المحولات)يصنع القلب بشكل صفائح من الحديد المطاوع معزولة عن بعضها ومكبوسة كبسا،شديدا،وترتب بموازاة الفيض المغناطيسي المتغير الذي يخترقها فتزداد بذلك المقاومة الكهربائية الى حد كبير داخل تلك الصفائح ويقل تبعاً لذلك مقدار التيارات الدوامة

لتقليل تأثير التيارات الدوامة ،فتقل خسارة القدرة الناتجة عنها وبذلك تقل الطاقة الحرارية الناتجة عنها،وهذا يعمل على زيادة كفاءة المحولة ولاتسرع في تلفها

نتيجة الحركة النسبية بين الصفيحة المعدنية والفيض المغناطيسي تتولد تيارات دوامة في سطح الصفيحة المعدنية على وفق فراداي في الحث الكهرومغناطيسي تتولد قوة مغناطيسية معرقلة لأتجاه حركة الصفيحة على وفق قانون لنز،وبازدياد مقدار تلك السرعة تزداد القوة المغناطيسية

Fpull=FB

1-في مكابح بعض القطارات الحديثة ذات الوسادة الهوائية

2-في كاشفات المعادن المستعملة حديثاً في نقاط التفتيش الامنية وخاصة في القطارات

يعتمد عمل كاشفات المعادن على ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي التي تسمى غالباً،الحث النبضي

1-تستعمل في نقاط التفتيش الامنية وخاصة المطارات

2-تستعمل للسيطرة على اشارات الضوئية المنصوبة في تقاطعات بعض الطرق البرية

تتولد تيارات دوامة على سطح الصفيحة بسبب الحركة النسبية بين الصفيحة وكثافة الفيض

هو جهاز يعمل على تحويل الطاقة الميكانيكية الى طاقة كهربائية بتأثير مجال مغناطيسي

انواع المولدات

١-مولد التيار المتناوب ac

أ-احادي الاطوار

ب-ثلاثي الاطوار

٢-مولد التيار المستمر de

١-ملف النواة

٢-حلقتا زلق

٣-فرشتان من الكاربون

٤-مجال مغناطيسي منتظم

يربط طرف ملف النواة حلقتا معدنيتان بحلقتين الزلق وتوصلان مع الدائرة الخارجية بوساطة فرشتان من الكاربون

١-عدد لفات الملف N

٢-مساحة اللفة الواحدة A

٣-كثافة الفيض المغناطيسي B

٤-السرعة الزاوية w

١-عندما تدور النواة بسرعة زاوية منتظمة

٢-عندما يكون الفيض المغناطيسي منتظم

تنتج فولطية محتثة متناوبة جيبية الموجة

يتألف من ثلاث ملفاتحول النواة تربط ربط نجمياً تفصل بينهما زواية متساوية قياسها ١٢٠ وتربط اطرافها الاخرى مع سلك يسمى بالسلك المتعادل(الخط الصفري)والتيار الخارج من هذا المولد ينقل بثلاثة خطوط

الفائدة العملية منها

يجهز تياراً متناوب ذي مقدار اكبر من التيار الذي يجهزه مولد التيار المتناوب احادي الطور

للحصول على تيار دا قيمة اكبر من الذي يولده مولد التيار احادي الطور

مولد التيار المتناوب ذو الاطوار الثلاثة يتكون من دوران ثلاثة ملفات تفصل بينها زوايا متساوية القياس قياس كل منها ١٢٠ بينما مولد التيار المتناوب ذو الطور الواحد يتكون من دوران ملف واحد

لغرض ربط الملف مع الدائرة الخارجية

يتركب المولد التيار المستمر من نفس اجزاء مولد التيار المتناوب (ملف النواة - اقطاب المجال-فرشاتين من الكاربون)

ولكن باستبدال حلقتا الزلق بحلقة معدنية واحدة تتألف من نصفين معزولين عن بعضهما عزلاً كهربائيا تسميان المبادل

وذلك باستبدال حلقتا الزلق بحلقة معدنية واحدة تتألف من نصفين معزولين عن بعضهما عزلاً كهربائياً تسميان المبادل

هو عبارة عن حلقة معدنية واحدة تتألف من نصفين معزولين عن بعضهما عزلاً كهربائياً

ويتماسان فرشاتين من الكاربون لغرض ربط الملف مع الدائرة الخارجية ويكون قطع عدد المبادل ضعف عدد لفات المولد التيار المستمر

الفائدة العملية منه

جعل التيار المنساب في الدائرة الخارجية للملف باتجاه واحد(يحافظ على اتجاه دائما)ويكون التيار الناتج من هذا المولد تيار نبضي متغير المدار وثابت الاتجاه

حيث يعطى المقدار المتوسط لهذا التيار بالعلاقة الاتية

Iavarage=0.636Imax

هو جهاز يعمل على تحويل الطاقة الكهربائية الى طاقة ميكانيكية بوجود مجال مغناطيسي

هي فولطية محتثة تتولد على طرفي ملف نواة المحرك اثناء دورانها داخل مجال مغناطيسي وتكون مضادة للفولطية الموضوعة طبقاً لقانون لنز

بتطبيق العلاقة الاتية

Eback=-N^0/\^t

تعني أن القوة الدافعة الكهربائية المضادة في المحرك تعاكس المسبب الذي ولدها(اي انها تعاكس المعدل الزمني للتغير في الفيض المغناطيسي)حسب قانون لنز

بتطبيق العلاقة الاتية

I=VapplidexEback/R

لانها معاكسة للمسبب الذي ولدها(اي معاكسة للمعدل الزمني للتغير في الفيض المغناطيسي)وفق قانون لنز

١-سرعة دوران النواة(اي المعدل الزمني للتغير بالفيض المغناطيسي لوحدة الزمن)

٢-عدد لفات الملف

٣-مساحة اللفة الواحدة

٤-كثافة الفيض المغناطيسي

١-الفرق بين الفولطية الموضوعة(المطبقة)والقوة الدافعة الكهربائية المحتثة المضادة في دائرة المحرك هو الذي يحدد مقدار التيار المنساب في دائرة المحرك الكهربائي

I=Vapp -Eback/R