محاضرة 15: ق.د.ك في سلك مستقيم PDF
Document Details
Uploaded by Deleted User
Tags
Summary
هذه المحاضرة تتناول قوة الدافعة الكهربائية (emf) في سلك مستقيم يتحرك في مجال مغناطيسي. تشرح المحاضرة العوامل المؤثرة في قيمة emf، وتقدم معلومات حول كيفية حسابها.
Full Transcript
المحاضرة :15ق.د.ك فى سلك مستقيم ق.د.ك فى سلك ق.د.ك المستحثة عندما يتحرك سلك فى اتجاه عمودى على مجال المتولدة فى ساق...
المحاضرة :15ق.د.ك فى سلك مستقيم ق.د.ك فى سلك ق.د.ك المستحثة عندما يتحرك سلك فى اتجاه عمودى على مجال المتولدة فى ساق مغناطيسى منتظم فإنه تتولد فى السلك ق.د.ك شدة المجال مستحثة موصلة تتحرك داخل الزاوية بين مجال مغناطيسى الذى يقطعه اتجاه حركة الساق الساق طول الجزء من الساق الذي يقطع والمجال خطوط الفيض المغناطيسى السرعة النسبية بين الساق والمجال التفسير:ﻷنه عند تحريك الساق داخل المجال المغناطيسى تتولد على اﻻلكترونات الحرة الموجودة داخل الساق قوة مغناطيسية Fتعمل على دفع اﻻلكترونات فى اتجاه ماهى العوامل المؤثرة فى معين مقدار ق.د.ك المتولدة فى سلك مستقيم يتحرك داخل مجال مغناطيسى منتظم؟ كيف نعرف مقدار ق.د.ك المتولدة فى الساق التى تتحرك داخل مجال مغناطيسى؟؟ -1شدة المجال المغناطيسى الذى يتحرك فيه السلك ∆emf = slope = lVsinθ ∆B -2طول الجزء من السلك الذى يقطع خطوط المجال ∆emf = slope = BVsinθ ∆l ← عند تحريك سلك مستقيم طوله Lبسرعة Vفى -3السرعة النسبية بين حركة اتجاه عمودى على مجال مغناطيسى منتظم كثافته السلك والمجال ، Bوكانت اﻹزاحة التى يصنعها السلك هى ∆Xخﻼل ∆emf ∆t = slope = Blsinθ ∆V ∅∆ ∆ ∆ emf = −Nمن قانون فاراداي = =B -4جيب الزاوية المحصورة بين ∆ ∆ ∆ اتجاه حركة السلك والمجال = BLV ∴ emf = BLV ∆emf = slope = BlV اتجاه حركة السلك عمودى على المجال ∆sinθ ← وإذا كان اتجاه حركة السلك يصنع زاوية θمع المجال ∴ emf = BLVsinθ 1 متى تكون ق.د.ك فى سلك zero 0.5Max Max عندما تكون حركة عندما يكون θبين اتجاه حركة عندما يكون اتجاه حركة السلك موازية ﻻتجاه السلك واتجاه المجال = 30° السلك عمودى على المجال θ = 0°,180°و اتجاه المجال sinθ = 1 = sinθو emf = BLV sinθ = 0و emf = 0 و emf = BLV كيفية نحدد اتجاه ق.د.ك المستحثة المتولدة فى السلك المستقيم عندما يتحرك عموديا ً داخل مجال مغناطيسى المنتظم؟؟ عن طريق:قاعدة فلمنج لليد اليمنى اﻻستخدام/تحديد اتجاه التيار المستحث المتولد فى ساق تتحرك عمودى على مجال مغناطيسى منتظم الطريقة/نضع أصابع اليد اليمنى متعامدة على بعضها بحيث إذا أشار السبابة للمجال واﻻبهام للحركة فإن الوسطى يشير ﻹتجاه التيار المستحث مثال)(2 مثال)(1 عند تحريك الساق عند تحريك المجال وثبوت الساق لليمين θ = 0 لليمين ) θ = 0ﻻيمر تيار( اتجاه حركة السلك )لليسار( لليسار ) θ = 180ﻻيمر تيار( لليسار θ = 180 للداخل θ = 90,l = 0 اتجاه المجال)للداخل( للداخلl = 0 للخارجl = 0 للخارج θ = 90,l = 0 اتجاه Iالمستحث )ﻷسفل( ﻷعلى←يمر تيار للخارج ﻷعلى←يمر تيار للداخل ﻷسفل←يمر تيار للداخل ﻷسفل←يمر تيار للخارج 2 2 هوائى سيارة كيف يتغير الجهد فى الساق ً ً التى تقطع خطوط المجال المغناطيسى؟؟ عندما تتحرك السيارات شرقا أو غربا فإنها تتحرك عموديا على اتجاه المركبة اﻷفقية لمجال اﻷرض سؤال ً سيارة تتحرك شرقا بسرعة 90Km/hrلها هوائى رأسى طوله 1m تذكر أن البطارية تزيد الجهد بمقدار V ،فإذا علمت أن المركبة اﻷفقية لمجال اﻷرض ، 0.5 × 10 Tأحسب السلك المستقيم الذى يقطع خطوط الفيضً أما المتولدة فى ًالهوائى فى الحاﻻت اﻷتية ً مقدار ق.د.ك المستحثة فإنه أيضا يزيد الجهد بمقدار emf = BLVsinθ أ(إذا كانت السيارة تتحرك شماﻻ أو جنوبا: θ = 180 θ=0 ً sinθ = 0 عندما يتحرك الساق يمينا 𝑚 𝐾𝑚 × 1000 :ملحوظة →−−−−− 5 وهى جزء من مسار 𝑠 ℎ𝑟 × 60 × 60 × V = 90 = 25m/s 18 مغلق يكون V > V L = 1m 𝑚 𝐾𝑚 × 5/18 B = 0.5 × 10 T →−−−−− 𝑟ℎ 𝑠 emf = BLVsinθ ً ً =0 ب(إذا كانت السيارة تتحرك شرقا أو غربا θ = 90 مسألة emf = BLVsinθ = 0.5 × 10 × 1 × 25 × 1 = 12.5 × 10 V الدائرة المقابلة ساق تتحرك فى ً جـ(إذا كانت السيارة تتحرك بزاوية 45°فى اتجاه شمال شرق عموديا على مجال مغناطيسى θ = 45 بسرعةمنتظم شدتهً 0.5T 1 منتظمة 10m/sعلما بأن طول emf = BLVsinθ = 0.5 × 10 × × 1 × 25 الساق 1mومقاومته 1Ω 2 12.5 = × 10 V = 1m, V = 10m/sساقB = 0.5T , L 2 = 9Ωخارجية = 1Ω, RساقR -1أحسب قراءة اﻷميتر،وحدد اتجاه التيار المار فى الدائرة مسألة ً ً emf = BLVsinθ = 0.5 × 1 × 10 × 1 = 5V طائرة تتحرك أفقيا شرقا بسرعة 900Km/hrوطول جناحيها 20m أحسب ق.د.ك المتولدة فى جناحيها إذا كانت المركبة الرأسية لمجال emf 5 اﻷرض 0.6 × 10 T = ساقI = = 0.5A R 10 × V = 900 5 = 250m/s اتجاه التيار فى الدائرة ← عكس اتجاه عقارب الساعة 18 L = 20m B = 0.6 × 10 T -2 θ = 90° المجال المغناطيسى لﻸرض emf = BLVsinθ = 0.6 × 10 × 20 × 250 = 0.03V عندما ﻻ تجد الطريق المؤدي الى النجاح سيكون عليك ان تبتكره المجال المغناطيسى لﻸرض مائل على سطح اﻷرض: فله مركبة رأسية وله مركبة أفقية اتجاهها من جنوب اﻷرض إلى شمالها 3 3 عقرب الثوانى القوة الﻼزمة لتحريك ساق فى مجال مغناطيسى بسرعة منتظم سرعة منتظمة عندما تتحرك ساق فى مجال مغناطيسى ويكون جزء من دائرة مغلقة ويتولد فيها ق.د.ك مستحثة ،يمر بها تيار فإنه تتولد عليها قوة إذا كان الحاثط من الشرق للغرب تكون خطوط الفيض للمركبة اﻷفقية لمجال اﻷرض عمودية على مساحة الساعة مغناطيسية ،Fاتجاهها المركبة اﻷفقية لمجال اﻷرض طول العقرب معاكس ﻻتجاه التحريك للحفاظ على انتظام )ثبوت( السرعة يجب أن : دائرة𝐴𝐵 ∅∆ 𝐴∆𝐵 𝑟𝜋𝐵 𝑁𝑒𝑚𝑓 = − = = = احتكاك = F + Fالﻼزمة للتحريكF 𝑡∆ 𝑡∆ الزمن الدورى𝑇 𝑇 عادة ما تكون مهملة emf BLV = F = BIL = Bالﻼزمة للتحريكF R L=B R L مثال B LV ساعة حائظ معلقة على حائظ يمتد من الشرق للغرب بها عقرب = الﻼزمة للتحريك∴ F ثوانى طوله ، 7cmأحسب ق.د.ك المستحثة المتولدة فى عقرب ً R الثوانى علما بأن المركبة اﻷفقية لمجال اﻷرض 0.5 × 10 T مثال )B∆A BA 0.5 × 10 × π(0.07 = emf = = ∆t T 60 يتحرك ساق طوله 1mومقاومته1Ω = 1.28 × 10 V بسرعة منتظمة 5m/sعمودى على مجال مغناطيسى شدته 0.5Tأحسب مايلي: مروحة السقف = BLVsinθ = 0.5 × 1 × 5 × 1ساق1 − emf = 2.5V . = ساق2 − I = = 0.5A المركبة الرأسية لمجال اﻷرض طول الريشة = BIL = 0.5 × 0.5 × 1 = 0.25Nالﻼزمة للتحريك3 − F 4−V >V 𝐴𝐵 𝑟𝜋𝐵 ساق = emf − IRبين طرفي الساق5 − V = 𝑓𝑚𝑒 = 𝑓𝐴𝐵 = الزمن الدورى𝑇 𝑡∆ = 2.5 − 0.5 × 1 = 2V = V = V مثال التردد مروحة سقف من 4ريشات طول الريشة 0.6mتدور “Don’t be afraid to give up the بسرعة 30دورة /ثانية فإذا علمت أن المركبة الرأسية good لمجال اﻷرض تساوى 0.6 × 10 Tأحسب أ(ق.د.ك المستحثه المتولدة فى الريشة الواحدة ”to go for the great. ب(ق.د.ك المستحثه المتولدة فى ريشتين متقابلتين = BAf = 0.6 × 10ريشةemf أ( × π × (0.6) × 30 = 2.04 × 10 V = 0ريشتين متقابلتين𝑓𝑚𝑒 ب( 4 2 حساب ق.د.ك المستحثة اسئلة مستويات عليا 1 المتولدة فى ملف الدينامو ً -أثناء تحريك الساق يمينا فإن :مقدار ق.د.ك المتولدة فى الساق.... emf = BLVsinθ )مقدار ثابت( مقدار ق.د.ك المتولدة فى الدائرة المغلقة..... emf = BLVsinθ )تزداد( شدة التيار المار فى المقاومة........ emf )تزداد( =I R الضلع د أ الضلع ج د الضلع ب ج الضلع أب 2 ً -أثناء تحريك الساق يمينا فإن :مقدار يتحرك فى نفس يتحرك ﻷسفل يتحرك فى نفس يتحرك ﻷعلى ق.د.ك المتولدة فى الساق.... مستوى المجال مستوى المجال emf = BLVsinθ )تزداد( ﻻتتولد فيه تتولد فيه ﻻتتولد فيه تتولد فيه ق.د.ك مستحثة ق.د.ك ق.د.ك مستحثة ق.د.ك شدة التيار المار فى المقاومة........ مستحثة مستحثة emf للخارج =I )تزداد( للداخل R 3 Vج دemf = BL Vأ بemf = BL ً -أثناء تحريك الساق يمينا فإن :مقدار sinθ sinθ ق.د.ك المتولدة فى الساق.... emf = BLVsinθ )تزداد( ∴ تتولد فى الملف ق.د.ك مستحثة فى ضلعين وبالتالى: = 2BLVsinθملفemf شدة التيار المار فى الساق........ emf L =I (R = ρ ) )ثابت( = 2BLωrsinθملفemf , l. 2r = A R A = BAωsinθملفemf السرعة الزاوية ولعدد Nمن لفات سلك الملف: قانون الدينامو ق.د.ك المستحثة المتولدة فى ملف الدينامو عدد لفات ملف طول السلك الدينامو = محيط اللفة شدة المجال المغناطيسى الذى يدار فيه الملف مساحة الملف)مساحة اللفة( السرعة الزاوية للملف 2π ∆θ 𝜋 2π V =ω )(rad/s )ω = 2πf(rad/s =ω × ∆t 180 = T = = 2πf r T الزاوية بين اتجاه حركة طول الملف واتجاه المجال الزاوية بين )العمودى على الملف(واتجاه المجال V =ω )(rad/s V = ωr الزاوية بين اتجاه )العمودى على اتجاه المجال( r والملف 5 5 -3متى تكون ق.د.ك المتولدة فى ملف الدينامو؟ العوامل والبيانى Zero MED Max sinθ = 0 sinθ = 0.5 sinθ = 1 θ = 0,180 θ = 30 θ = 90 مستوى الملف مستوى الملف مائل مستوى الملف عمودى على المجال على المجال بزاوية موازى للمجال 60 مستوى الملف يصنع مستوى الملف يصنع مستوى الملف يصنع زاوية θ = 0,180مع زاوية θ = 30°مع زاوية θ = 90°مع العمودى على المجال المجال على العمودى المجال العمودى على اتجاه حركة طول اتجاه حركة طول اتجاه حركة طول الملف موازى ﻻتجاه الملف يصنع زاوية الملف عمودى على المجال 30°مع المجال اتجاه المجال بين اتجاه حركة طول الملف واتجاه المجال بين العمودى على الملف واتجاه المجال بين العمودى على اتجاه المجال ومستوى الملف ُ -4ملف مستطيل يتكون من 100لفة يدار بمعدل اسئلة ومسائل 3000دورة فى الدقيقة ،فى مجال مغناطيسى -1عرف التيار المتردد؟ منتظم شدته 0.5Tوكانت أبعاد الملف 20cm هو تيار متغير الشدة واﻻتجاه )حيث تزداد N = 100 × 30cmأحسب ما يلى: شدته من الصفر للقيمة العظمى ثم B = 0.5T تقل للصفر خﻼل نصف دورة ثم يغير 𝑚A = 0.2 × 0.3 = 0.06 اتجاهه وتزداد شدته ًللقيمة العظمى ثم ω = 2πf = 100π rad/s تقل للصفر(وذلك تبعا لمنحنى جيبى ً ونحصل عليه من الدينامو البسيط أ-أكبر قوة دافعة مستحثة متولدة فى الملف موضحا وضع الملف -2ما معنى أن تردد التيار فى مصر 50Hz؟ emf = NABω = 100 × 0.5 × 0.06 × 100π = 300πV = 942.5V الملف موازى للمجال أى أن شدة التيار تزداد شدته من الصفر للقيمة العظمى ثم ب-القوة الدافعة المستحثة المتولدة فى الملف عندما يميل على اتجاهه وتزداد شدته للقيمة العظمى تقل للصفر ثم يعكس ً المجال بزاوية 30 ثم تقل للصفر(وذلك تبعا لمنحنى جيبى emf = NABωsinθ = emf sin60 ويكرر ذلك 50Hzفى الثانية بصفة دورية 3 ونحصل على هذا التردد عن طريق تدوير ملف الدينامو بمعدل × = 942.5 = 816.2V 50دورة فى الثانية 2 ج-القوة الدافعة المستحثة المتولدة فى الملف عندما يميل على احلم، emf = emf sin30 المجال بزاوية 60 1 = 942.5 × = 471.2V 2 تمنى، ونفذ 6 د-نوع التيار الصادر من الملف هـ-1-فى اﻷشكال اﻷتيه أيهم يكون أكبر فى يصدر فى الملف ق.د.ك متردده بتردد 50Hzوبالتالى عندما شدة التيارات الدوامية؟ يوصل فى دائرة مغلقة يمر بها تيار متردد تردده 50Hz هـً -متوسط ق.د.ك المستحثة المتولدة فى الملف خﻼل دورة بدءا من وضع التعامد على المجال )وعﻼقتها ب ق.د.ك العظمى( ∅∆ BA∆sinθ = −Nمتوسطةemf = −N ∆t ∆t −NBA(sin180 − sin90) 4NBA = متوسطةemf = الشكل )ج( ﻷنه أعلى تردد وبالتالى أعلى emf 1 T T 4 4 2 2 emf = = 4NABf 𝑓𝑚𝑒 = 𝑤𝐵𝐴𝑁 = × 942.5 =I 𝜋2 𝜋 𝜋 R = 600V هـ-2- التيارات الدوامية أ-تعريف التيارات الدوامية : هى تيارات مستحثة تتولد فى كتل معدنية أثناء تعرضها 𝜌 𝜌