الفيزياء – الحث الذاتي لملف للصف الثالث الثانوي 2016

سؤال محير   

هل من الممكن ان يعمل سلك ( على شكل ملف ) حث كهرومغناطيسى مع نفسه

( حث ذاتى ) ؟

الإجابة نعم

هنا نلاحظ عند تغير الفيض

حول اى لفه من لفات الملف فإن ذلك يؤثر علي اللفات المجاوره لها  فتتولد في الأخيرة e.m.f  مستحثة عكسية ( ذاتية) تكون معاكسه لحركة الفيض المغناطيسى المسبب لها ولذا

” ينمو التيار بسرعة أقل ( بطئ ) في الملف لو قورن بنموه في سلك مستقيم لان في السلك المستقيم يكون المجال عمودى علي محور السلك ولا يقطعه “

تجربة بسيطة  كون دائرة كهربية كما بالرسم

أولا عند لحظة غلق المفتاح لدخول التيار إلى الملف من البطارية

وبالتالي ينمو الفيض الذى تقطع خطوطه لفات الملف ويتولد فيه e . m .f  مستحثة عكسية ( ضد البطارية ) تعمل علي إبطاء نمو التيار ( أى زيادة زمن الوصول للنهاية العظمى لشده التيار )

ثانيا عند لحظة فتح الدائرة و بالتالي يضمحل التيار حتى الصفر و كذلك تتلاشى المجال المغناطيسى مما يؤدى إلي تولد e.m.f   طردية في للفات الملف تبطئ اضمحلال التيار فيزيد الزمن حتى ينعدم

هو تأثير كهرومغناطيسى حادث في نفس الملف عند تغير شدة التيار المار به بحيث يعمل علي مقاومة هذا التغير

ملحوظات هامة جدا 

نظرا لان اللفات متصلة علي التوالى مع بعضها تكون e.m.f  المستحثة كبيرة لأنها تساوى مجموع القوى الدافعة المستحثة في جميع اللفات .

لكى يتلاشى الحث الذاتى للملف ( يصبح الملف عديم الحث) وذلك بلف السلك بعد ثنيه علي نفسه بحيث يلف لفا لولبيا حلزونيا مزدوجا .

حتى يكون اتجاه التيار في احد الفرعين عكس اتجاه الأخر وبالتالى المجال بالأول يكون عكس المجال بالثانى فيلاشيه وينعدم الحث الذاتى ( عمل المقاومة الاومية اللاحثية)

تجربة توضح ظاهرة الحث الذاتى لملف

كون دائرة كهربية مع استخدام مغناطيس كهربى قوى و بطارية e.m.f   لها 6 Volt

ومصباح نيون علي التوازى مع الملف المغناطيسى كما بالرسم

ثانيا عند فتح الدائرة في زمن صغير

نلاحظ مرور شرارة كهربية بين طرفي المفتاح و أيضا يتوهج مصباح النيون ( زى فلاش الكاميرا )

التفسير عند قطع التيار في دائرة الملف بسرعة يؤدى ذلك إلى تلاشى المجال المغناطيسى بسرعة وبذلك تتولد e.m.f  طردية ( مستحثة) كبيرة جدا لسببين

1-   t    صغير جدا ( لحظة فتح المفتاح )  .

2-  N    كبيرة جدا ( عدد لفات الملف )  .

وتصل e.m.f   المستحثة الطردية المتولدة إلي 180 volt  وبالتالي يتوهج مصباح النيون و أيضا تتغلب علي مقاومه الهواء بين طرفى المفتاح و تحدث الشرارة و لكن هذا لا يدوم الا لحظات قصيرة

حساب e.m.f  المتولدة بالحث الذاتى في الملف

حيث (L) هو ثابت التناسب وهو معامل الحث الذاتى للملف

بالقوة الدافعة الكهربية المستحثة المتولدة في نفس الملف عند يكون المعدل الزمنى لتغير التيار فيه أمبير واحد كل زمن قدره    1 sec

وحدات قياس معامل الحث المتبادل

  فولت.ثانية / امبير    Volt .S / A       او اوم .ثانية    Ω.S  او هنرى   H

فولت .ثانية²   /كولوم   Volt .S²\C

هو معامل الحث الذاتى لملف عندما يتولد فى الملف e .m.f  مستحثة مقدارها 1  فولت عندما يتغير شدة التيار المار فيه بمعدل 1 أمبير كل ثانية

ما معنى ان معامل الحث الذاتى لملف = 0.5  هنرى

………………………………………………………………………..

س: ما هي العوامل التي يتوقف عليها معامل الحث الذاتي لملف ؟

ج: 1-  الشكل الهندسي للملف .

2- عدد  لفات الملف .

3-  المسافات الفاصلة بين الملفات .

4-  معامل النفاذية المغناطيسية لقلب الملف .

 لاحظ أن:

ومن أهم التطبيقات علي الحث الذاتى للملف

مصباح الفلورسنت :

هو عبارة عن أنبوب زجاجى مفرغ من الهواء وبه غاز خامل وجداره الداخلى مطلى بمادة فلورسية تومض عند تصادم الايونات بها ( تومض يعنى ينبعث منها ضوء مرئى )

الفكرة:

عند تفريغ الطاقة المغناطيسية المختزنة في ملف خلال الأنبوب السابقة تتصادم ذرات الغاز الخامل وتتأين و تصطدم بجدار الأنبوب الداخلي فينبعث منها الضوء

هي تيارات مستحثة تتولد في قطعه معدنية غليظة نتيجة تغير الفيض المار بها.

وتحدث عند :

1-  إما تحريك القطعة المعدنية في مجال ثابت.

2-  إما بتعريض القطعة المعدنية الثابتة لمجال مغناطيسي متغير وليكن ناشئ عن تيار متردد .

أضرارها :

1-  فقد جزء من الطاقة الكهربية في صورة طاقه حرارية.

2-  انصهار المادة العازلة بين لفات الملف ( الموجود حول القلب المعدني الغليظ ) فتلامس الأسلاك ويتلف الجهاز .

للحد من آثارها الضارة :

1-  يقطع القلب الحديدي علي هيئة سيقان رفيعة (أسياخ) معزولة عن بعضها أو أقراص (صفائح) رقيقه معزولة حتي تزداد مقاومتها لتلك التيارات الدوامية وتقل شدتها وبذلك تقل الطاقة المفقودة علي هيئة حرارة .

2-  توضع بحيث يكون أطوالها موازية لخطوط الفيض فلا يقطعها .

  (ويستفاد منها في أفران الحث لصهر المعادن )

نلاحظ أن :

هنا متجه السرعة (v) لحركة السلك القاطع لخطوط الفيض عمودى على  إتجاه المجال وتتولد e.m.f مستحثه في السلك تحسب كالأتي من قانون فاراداي :

واذا كانت الزاوية بين اتجاه السرعة التى يتحرك بها السلك واتجاه كثافة الفيض هى θ   فان

e.m.f  = – B L v  sin θ

حيث  θ    هي الزاوية المحصورة بين متجه السرعة والمجال المغناطيسي .

س: ما هي العوامل التي تتوقف عليها e.m.f المستحثه المتولده في سلك مستقيم ؟

ج:

1-   كثافة الفيض المغناطيسى

2-  طول السلك

3-  سرعة حركة السلك

4-  الزاوية بين اتجاه سرعة حركة السلك و المجال

س: متي يتحرك سلك وهو جزء من دائره مغلقه في مجال مغناطيسي ولا تتولد فيه e.m.f  ؟

إذا تحرك موازيا للفيض حيث ان  θ = 0   

ويُعين إتجاه التيار في سلك مستقيم بقاعدة فلمنج لليد اليمني  :

اجعل أصابع اليد اليمني الإبهام والسبابة والوسطي ( ومعه بقية الأصابع ) متعامدة علي بعضها بحيث يشير السبابة للمجال والإبهام لإتجاة الحركة والسرعة فيشير الوسطي ومعه بقية الأصابع إلي التيار .

[url=http://cairodar.youm7.com/flashes/PDFfiles/physics arabic ch 3 l 3.pdf] لتحميل الدرس بصيغة PDF اضغط هنا..[/url]