مقدمة
اكتشف العالم اورستيد تولد مجال مغناطيسي حول موصل يمر فيه تياركهربي
اكتشف العالم فاراداي أنه يمكن أن يتولد تيار كهربي من مجالمغناطيسي أي أنه يمكن الحصول على تيار كهربي في دائرة مقفلة بتأثير مجال مغناطيسيمتغير ويعرف ذلك بالحث الكهرومغناطيسي ( عكس اكتشاف أورستد )

تجربة فاراداي

الغرض من التجربة
توليد قوة دافعة كهربية مستحثة في ملف

ملف من النحاس لفاته معزولة بعضها عن البعض الآخر ويتصل طرفاهبجلفانومتر حساس صفر تدريجه في المنتصف كما في الشكل
عند إدخال المغناطيس بسرعة داخل الملف [ أو غلق دائرة الملفالابتدائي كما في الشكل الآخر ] ينحرف مؤشر الجلفانومتر لحظيا في اتجاه معين
عند إخراج المغناطيس من الملف أو [ فتح دائرة الملف الابتدائي ] ينحرف مؤشر الجلفانومتر في الاتجاه المضاد
الاستنتاج
تتولد القوة الدافعة المستحثة والتيار الكهربي المستحث فيالدائرة المغلقة لحظة قطع لفات السلك لخطوط الفيض المغناطيسي أثناء حركة المغناطيس [ تقريب المغناطيس من الملف أو إبعاده عن الملف أو لحظة غلق دائرة الملف الابتدائيأو فتحه

بريمج جافا

كيف يعمل البريمج
باستخدام الماوس قمبتحريك المغناطيس لادخاله واخراجه من الملف ولاحظ حركة مؤشر الجلفانومتر
ظاهرة الحثالكهرومغناطيسي
ظاهرة الحثالكهرومغناطيسي هي ظاهرة تولد قوة دافعة كهربية تأثيرية وتيار تأثيري في موصلبتأثير المجال المغناطيسي
طرق الحصول على تيار تأثيري
حركة سلك مستقيم بينقطبي مغناطيس
حركة ملف حول أحد قطبي مغناطيس ـ إدخال وإخراج مغناطيس في ملفيكون دائرة مغلقة
باستخدام ملف ابتدائي وملف ثانوي
أولا ـ اذا قطع موصل من دائرة مغلقة خطوطالمجال تتولد فيه تيار تأثيري يعتمد اتجاهه على اتجاه حركة الموصل واتجاه خطوطالمجال وكما يظهر في البريمج أعلاه فانه عند استخدام الماوس لتحريك الملف المستطيلبين قطبي المغناطيس ونلاحظ حركة المؤشر في الجلفانومتر نلاحظ انحراف المؤشر فياتجاه عند ادخل أو تقريب الملف من المغناطيس وتغير الانحراف عند تغير اتجاه الحركة

ثانيا ـ اذا تحرك مغناطيس داخل أو خارج ملف مكون لدائرة مغلقة يتولد فيالملف تيار تأثيري لحظي عكسي عند تقريب المغناطيس من الملف وطردي عند اخراجالمغناطيس من الملف أو ابعاده

اذا شروط الحصول على تيار تأثيري
وجودمجال مغناطيسي
وجود سلك يكون دائرة مغلقة
الحركة النسبية بين الموصلوالمجال

مما سبق نستنتج أنه عندما يتغير الفيض المغناطيسي الذي يقطعه موصلفي زمن معين بسبب الحركة بين الموصل والمجال المغناطيسي تتولد في الموصل قوة دافعةتأثيرية ويتوقف اتجاه القوة الدافعة التأثيرية على اتجاه حركة الموصل

قانونفاراداي
تتناسب القوة الدافعة الكهربية التأثيرية المتولدة في الموصل طرديا معمعدل التغير في الفيض المغناطيسي المؤثر على الموصل

شرح ومناقشة " الحث الكهرومغناطيسي ( فاراداي + لنز ) "

مقدمة :


مايكل فاراداى (1791 – 1867م) كيميائي وفيزيائي إنكليزي، علمنفسه بنفسه وعمل كبائع للكتب فكرس أمسياته لدراسة الفيزياء و الكيمياء، وأعظم أعملهفي مجال الكهرباء والمغناطيسية.

العالم أورستد أثبت في عام 1819 م ، أنالتيار الكهربائي عند مروره في موصل فإنه يولد مجالا مغناطيسيا ، ولم يكن في حسبانأحد قبل عام 1831م أن يحث العكس ، إلا أنه في ذلك العام اكتشف فاراداي مصادفة أنهيمكن توليد التيار الكهربائي اعتمادا على المجال المغناطيسي ، وهذا ما عُرف بظاهرةالحث الكهرومغناطيسي.

http://www.phys4arab.net/uploood/nas...induction6.swf

تجربة فاراداي :

الأدوات :


قضيبمغناطيسي قوي - ملف - ملي أميتر ( جلفانومتر صفر تدريجه فى المنتصف ) .

خطوات التجربة و المشاهدة :

http://www.phys4arab.net/uploood/nas...induction1.swf

عندإدخال المغناطيس بسرعة في الملف عموديا على مستواه ينحرف مؤشر الجلفانومترلحظيا فىاتجاه معين .
عند إخراج المغناطيس بسرعة خارج الملف ينحرف مؤشر الجلفانومتر فىالاتجاه المضاد .
عند توقف المغناط يس عن الحركة يتوقف مؤشر الجلفانومتر .

http://www.phys4arab.net/uploood/nas...induction2.swf

الاستنتاج :

تتولد ( قوة محركة كهربية لحظية تأثيريةمستحثة ) وتسمي الظاهرة السابقة بالحث الكهرومغناطيسي .

http://www.phys4arab.net/uploood/nas...induction3.swf

توضيح :

إذا تحرك موصل داخل مجال مغناطيسي بحيث تعملحركته على تقطيع هذه الخطوط فإنه سوف يتولد عبر الموصل تيار كهربائي لحظي سرعان مايزول عند توقف الحركة ويسمى هذا التيار بالتيار الحثي ويُعرف بأنه : هو ذلك التيارالمتولد بفعل حركة موصل في مجال مغناطيسي .

أضغط ع لى الرابط التالي بزر الفأرة الأيمن ثم أختر حفظ بإسم :
http://www.phys4arab.net/uploood/nas...induction8.swf


ملاحظة :

1- حركة الموصل في مجال مغناطيسي ليست الطريقةالوحيدة لتوليد تيار حثي ، فهناك طريقة أخرى وهي حركة ملف حول مغناطيس او (حركةمغناطيس داخل ملف) ، وهنا أيضاً سبب توليد التيار هو تقطيع خطوط المجال او ما يسمىتغير في التدفق المغناطيسي.
ومن هنا نستخلص أن التيار الحثي تولد بفعل تغير فيعدد خطوط المجال المغناطيسي الذي قطع موصلاً (سواء كان سلكاً أم ملفاً ) .
2 – لا يتولد تيار حثي عندما تكون حركة الموصل موازية لخطوط المجال المغناطيسي
3– لا يتولد تيار حثي عندما يكون الموصل ساكناً أو الملف ساكناً في مجالمغناطيسي.

تعريف الحث الكهرومغناطيسي :

هوظاهرة توليد ( قوه محركة كهربية لحظية تأثيرية مستحثة ) نتيجة قطع موصل لخطوط مجالمغناطيسي .

http://www.phys4arab.net/uploood/nas...induction9.swf

شروط تولد قوة محركة تأثيرية :
1 - وجود موصل دائرته مغلقة
2 - وجود حركة
3 - وجود مغناطيس

نص قانون فاراداي :
عندما يتغير تدفق المجال المغناطيسي خلال دائرة كهربائية تتولد فيهاقوة محركة كهربائية تأثيرية يتناسب مقدارها مع معدل تغيّر التدفق بالنسبة للزمن .

الصيغة الرياضية :

قم = - Δ تد / Δ ز

ملاحظات هامة :

1- الإشارة السالبة في قانون فاراداى لهامعني فيزيائي فقط لذلك تهمل في الحسابات و يفسرها لنز .
2- إذا كان التدفق يخترقملف مكون من عدد ( ن ) من اللفات يكون قانون فاراداى :

قم = - ن Δ تد / Δ ز

هنريك لنز عالم ألماني المولد .

نصقاعدة لنز :
إن اتجاه التيار التأثيري المتولد في ملف يقاوم السبب الذيأحدثه .

http://www.phys4arab.net/uploood/nas...induction4.swf

http://www.phys4arab.net/uploood/nas...nduction10.swf

تجربه لتحقيق قاعدة لنز :
نفستجربة فاراداى ولكن نأخذ في الاعتبار تحديد القطب الداخل والخارج حتى يتسنى لناتفسير قانون سبب وضع الإشارة السالبة في قانون فاراداى .

تفسير قاعدة لنز :
< DIV align=center>


- عند تقريب القطب الجنوبي للمغناطيس من الملف يتولد فيهتيار كهربي مستحث في اتجاه معين بحيث يكون قطبا جنوبيا عند طرف الملف المواجه للقطبالجنوبي للمغناطيس ( فيقاوم حركة الدخول بالتنافر )

- عند إبعاد القطبالجنوبي للمغناطيس من الملف يتولد في الملف تيار كهربي مستحث في اتجاه معين بحيثيكون قطبا شماليا عند طرف الملف المواجه للقطب الجنوبي للمغناطيس (فيقاوم حركةالخروج بالتجاذب)

http://www.phys4arab.net/uploood/nas...induction5.swf

http://www.phys4arab.net/uploood/nas...nduction11.swf

ملاحظات :

1- اتجاه انحرافمؤشر الجلفانومتر يدل على اتجا ه التيار ولذلك يمكنك تحديد أقطاب الملف .
2- يمكن إجراء نفس خطوات التجربة السابقة بعد عكس الملف (تقريب القطب الشمالىوإبعاده)


من درر الأستاذ إحسان :
لكي تحدداتجاه التيار التأثيري بقانون لنز فيجب أن تضع سؤالين وتجيب عليهما .
س1 - ماهوالسبب ؟
س2 - كيف يقاوم السبب ؟
لنطبق هذا الكلام على دخول القطب الشماليلمغناطيس في ملف :
جـ1 - السبب : دخول المغناطيس في الملف ابتداءً بقطبه الشمالي .
جـ2 - كيف يقاوم السبب : يجب أن يكون طرف الملف القريب
من المغناطيس قطباًشمالياً ليبعد المسبب وهو المغناطيس .
الآن نتعامل مع الملف :
1- خط المجالفي داخل الملف من القطب الجنوبي إلى القطب الشمالي .
2 - طبق قاعدة اليد اليمنىالمقبوضة لتحديد اتجاه التيار .

الحث الكهرومغناطيسي الذاتي :

جوزيف هنري

عالم , مهندس ومكتشف أمريكي ولد في نيويورك عام 1797 م أكمل دروسه العلمية كمهندس ثماتجه نحو العلوم الفيزيائية فبرع في هدا النطاق من اشهر أعماله قام باكتشافالمغناطيس الكهربائي عام 1728 م ، وكذلك اكتشاف الحث الذاتي عام 1832 م بعد أناكتشف فاراداي ظواهر الحث الكهرومغناطيسي بسنة واحدة في عام 1831م .

كما دكرنا في( الحث الكهرومغناطيسي – فاراداي ) أن التيارينشئ في الدائرة الكهربية عندما يتغير التدفق المغناطيسي خلال الدائرة مع الزمن. وفي هذا الدرس سنتعرف على الحث الذاتي الذي ينشئ في الدائرة نفسها عند غلق أو فتحالدائرة الكهربية ، أو ينشئ في دوائر التيار المتردد حيث أن التيار يتغير باستمرارمع الزمن .

تعريف الحث الكهرومغناطيسي الذاتي :
هو تولد قوة محركة كهربائية تأثيرية في ملف عند تغير شدة التيار فيالدائرة .


وذلكبسبب أن تغيّر شدة التيار يُحدث تغيّر في التدفق المغناطيسي المحيط بالدائرة ، ثموكما قال فاراداي: أنه عندما يتغير تدفق المجال المغناطيسي خلال دائرة كهربائيةتتولد فيها قوة محركة كهربائية تأثيرية يتناسب مقدارها مع معدل تغيّر التدفقبالنسبة للزمن .

http://www.phys4arab.net/uploood/nas...Inductance.swf

منقانون فاراداي نستطيع إيجاد صيغة رياضية للتعبير عن الحث الذاتي ، حيث أن التدفقالمغناطيسي يتناسب مع المجال المغناطيسي و المجال المغناطيسييتناسب مع التيار فيالدائرة لذا فإن القوة الدافعة الكهربية للحث الذاتي تتناسب مع التغير في التيارالكهربي.
وهذا ما يفسر فيزيائياَ تولد شرارة ضوئية عند نزع فيش الكهرباء أوتثبيتها وكذلك إضاءة المصابيح أو إطفاءها :
حيث أنه عند فتح أو إغلاق الدائرةالكهربية يحدث تغير في التدفق المغناطيسي المحيط بالدائرة الكهربية نتيجة تغير شدةالتيار المارة . فينشأ عن ذلك تيار تأثيري في نفس الدائرة الكهربية ويكون اتجاهالتيار المتولد معاكساَ لاتجاه التيار الأصلي . مما يؤدى إلى تولد الشرارة التينشاهدها ، وهذا ما نسميه بالحث الكهرومغناطيسي الذاتي .

Δ تد = ثا Δ ت ( وبالقسمة على Δ ز )
Δ تد / Δ ز = ثا Δ ت / Δ ز
قم = ثا Δ ت / Δ ز

- قم = ذ Δ ت / Δ ز

حيث:
قم : القوةالمحركة التأثيرية الذاتية ( فولت )
(ذ) ثابت يسمى معامل الحث الذاتي للملفويقاس بوحدة تسمى (هنري ) وتعتمد
Δ ت = ت2 – ت1 ، التغير في شدة التيارالكهربائي ( أمبير ) .
Δ ز زمن التغير في شدة التيار .

معامل الحث الذاتي للملف :
مقدار القوة المحركة الكهربائيةالتأثيرية الذاتية المتولدة في الملف أثناء تغير مقداره بمعدل أمبير واحد لكل ثانية .
أو
النسبة بين القوة المحركة الكهربائية التأثيرية الذاتية المتولدة فيالملف ومعدل تغير شدة التيار المار بالملف .

الهنري :
هو معامل الحث الذاتي لملف تتولد فيه قوة محركة كهربائية تاثيرية ذاتيةمقدارها فولت واحد عندما يكون معدل تغير شدة التيار المار به امبير واح د لكل ثانية .

العوامل المؤثرة على معامل الحث الذاتي
قيمتهعلى خصائص الملف من حيث الطول وعدد اللفات ومساحة المقطع ونوع الوسط .

ذ = μ × ن2 × س / ل
μ : النفاذية ، ن : عدد اللفات ، س : مساحة المقطع ، ل: طول الملف


الحث المتبادل :

هوتولد قوة محركة كهربائية تأثيرية في ملف أثناء تغيير شدة التيار لملف آخر مجاور له .