Magnetic Field Produced by Electric Current PDF
Document Details
Uploaded by BlissfulCyan
null
Tags
Summary
This document explores the concepts of magnetic fields generated by electric currents. It delves into experiments, formulas, and real-world applications, providing a comprehensive understanding of electromagnetism. The document covers topics like electric current and magnetic field relationship, experiments and illustrations.
Full Transcript
1 المغناطيسي المتو ّلد عن الحقل ّ ال ّت ّيارات الكهربائ ّية اﻫﺪاف: المغناطيسي تجريب ّي ًا. يجسد خطوط الحقل ّّ المغناطيسي في نقطة منه بال ّرسم. يم ّثل خطوط الحقلّ المغناطيسي. يرسم شعاع الحقلّ اﻟﻜﻠﻤﺎت اﻟﻤﻔﺘﺎﺣﻴﺔ: 8 مغناطيسي -ملف -وشيعة....
1 المغناطيسي المتو ّلد عن الحقل ّ ال ّت ّيارات الكهربائ ّية اﻫﺪاف: المغناطيسي تجريب ّي ًا. يجسد خطوط الحقل ّّ المغناطيسي في نقطة منه بال ّرسم. يم ّثل خطوط الحقلّ المغناطيسي. يرسم شعاع الحقلّ اﻟﻜﻠﻤﺎت اﻟﻤﻔﺘﺎﺣﻴﺔ: 8 مغناطيسي -ملف -وشيعة. حقل ّ تســافر وأســرتك مــن مدينــة إلــى أخــرى فــي ســيارة العائلــة ،والمذيــاع يعمــل ،وتمـ ّر الســيارة بجــوار خـ ّ ـط التّو ّتــر العالــي ،فــإذا بصــوت المذيــاع قــد تعـ ّرض للتّشــويش ،مــا تفســيرك لذلــك؟ المغناطيسي المتولّد عن الت ّيار الكهربائي (تجربة أورستد): الحقل ّ أﺟﺮب وأﺳﺘﻨﺘﺞ: أدوات التجربة: ساق نحاسية ثخينة -وحدة تغذية كهربائيّة مناسبة حامل شاقولي -مقياس أمبير -قاطعة. DC -أسالك توصيل -إبرة مغناطيسيّة على خطوات العمل: 1أر ّكب الدّارة كما في ال ّشكل ،وأترك الدّارة مفتوحة. الساق 2أضع إبرة البوصلة تحت الساق على بُعد مناسب منه ،وأجعل ّ موازياً لها .ماذا أالحظ؟ 3أغلق القاطعة ،ماذا أالحظ؟ 4أبدّل أقطاب المولّد ،ماذا يحدث لإلبرة المغناطيسيّة؟ 5أزيد شدّة التّيّار بواسطة مفتاح التّح ّكم في وحدة التغذيّة ،ماذا أالحظ؟ هانز أوررستد 1777 - 1851 I ﺷﻜﻞ 1 ﺷﻜﻞ 2 أﺳﺘﻨﺘﺞ: الساق النحاسية الثخينة. مغناطيسي نتيجة مرور تيّار •يتولّد حقل كهربائي في ّ ّ ّ المار في الساق الكهربائي بزيادة شدّة التّيّار المغناطيسي المتولّد عن التيّار •تزداد شدّة الحقل ّ ّ ّ النحاسية الثخينة. •زيادة سرعة اهتزاز اإلبرة المغناطيسيّة يد ّل على شدّة الحقل المغناطيسي ّالمتولّد في الساق النحاسية الثخينة. 9 المغناطيسي المتولّد عن ت ّيار كهربائي مستقيم النهائي في ّ الطول. الحقل ّ أﺟﺮب وأﺳﺘﻨﺘﺞ: أدوات التجربة: سلك نحاسي ثخين مستقيم -وحدة تغذيّة مناسبة -أسالك توصيل -برادة حديد -مجموعة من اإلبر المغناطيسيّة -قاطعة -قطعة ورق مقوى -مقياس تسال. خطوات التّجربة: 1 2 3 المقوى األفقيّة ،وأص ّل الدّارة الكهربائيّة. السلك شاقوليّاً بحيث يخترق قطعة الورق أجعل ّ ّ السلك. فيمر التّيّار الكهربائي في ّ أغلق القاطعة ّ ّ السلك .ماذا أالحظ؟ أنثر بُرادة الحديد على قطعة الورق حول ّ السلك ،ماذا أستنتج؟ أالحظ تغيّرتو ّزع كثافة برادة الحديد كلّما ابتعدت عن ّ 4 5أرسم الخطوط التي ش ّكلتها برادة الحديد ،ماذا أالحظ؟ 6 أكرر التّجربة باستبدال بُرادة الحديد بمجموعة إبر ّ السلك. مغناطيسيّة ،بحيث تقع على محيط دائرة مركزها ّ ماذا أالحظ؟ جل قيمة شدّة 7أضع مقياس تسال في النّقاط ، A, B, Cوأس ّ المغناطيسي مع ثبات شدّة التّيّار ،ماذا أالحظ؟ الحقل ّ 8أغيّر شدّة التيّار ،أقيس شدّة الحقل المغناطيسي في النّقطة ، Aماذا أالحظ؟ ّ أﺳﺘﻨﺘﺞ: كهربائي مستقيم،عبارة عن المغناطيسي لتيّار •خطوط الحقل ّ ّ دوائر متّحدة المركز. المغناطيسي النّاتج عن سلك مستقيم بالعالقة: ت ُعطى شدّة الحقل ّ I B = 2 # 10 -7 d 10 I المغناطيسي ،وت ُقدّر في الجملة الدّوليّة حيث B :شدّة الحقل ّ بواحدة التسال . T الكهربائي ،وتقدّر في الجملة الدّوليّة بواحدة Iشدّة التيّار ّ األمبير . A dبُعد النقطة المدروسة عن النّاقل المستقيم ،وتقدّر في الجملة الدّوليّة بواحدة المتر . m نيكوال تسال أمريكي 1943 - 1856م ﺗﻄﺒﻴﻖ ﻣﺤﻠﻮل: المغناطيسي نمرر تيّارا ً كهربائيّاً شدّته I = 5Aفي سلك مستقيم طويل ،احسب شدّة الحقل ّ ّ ّ السلك مسافة قدرها . d = 0.02m السلك في نقطة ُ تبعد عن ّ المتولد عن ّ الحل: I B = 2 # 10 d -7 5 B = 2 # 10 -7 0.02 B = 5 # 10 -5 T دائري (ملف): اركهربائي المغناطيسي المتولّد عن ت ّي الحقل ّ ّ ّ أﺟﺮب وأﺳﺘﻨﺘﺞ: أدوات التجربة: كهربائي -بُرادة حديد -ورق مقوى -مقياس التسال -أسالك توصيل -ملفات دائرية مولّد تيّار ّ مختلفة بالقطر وبعدد اللفات. خطوات التّجربة: الملف. الكهربائي في أمرر التّيّار ّ ّ 1 ّ 2أنثر برادة الحديدعلى قطعة الورق مع النّقر عليها. 11 3أرسم الخطوط التي شكلتها برادة الحديد ،ماذا أالحظ؟ جل قراءة المقياس. حساس مقياس تسال في مركز الملف ،وأس ّ ّ 4أضع ّ الملف ماذا أالحظ؟ المغناطيسي في مركز 5أغيّر شدة التيّار ،وأقيس شدّة الحقل ّ ّ وأمرر التّيّار بال ّشدّة نفسها، الملف 6أستبدل ّ ّ بملف آخر يختلف بعدد الل ّفات وله القطر نفسهّ ، الملف ماذا أالحظ؟ المغناطيسي في مركز وأقيس شدّة الحقل ّ ّ أمرر التّيّار بال ّشدّة 7أستبدل الملف ّ بملف آخر له عدد لفات الملف ّ األول ويختلف بالقطرّ ، المغناطيسي ماذا أالحظ؟ جل شدّة الحقل نفسها ،وأس ّ ّ أﺳﺘﻨﺘﺞ: دائري يَنتج عنه حقال ً مغناطيسيّاً. ملف كهربائي في مر تيّار ّ ّ •إذا ّ ّ •تكون خطوط الحقل منحنيات مغلقة تحيط جميعها بنقطة السلك بالورقة ،وتكون على شكل خ ّ ط مستقيم في تقاطع ّ الملف. مركز ّ دائري في المغناطيسي النّاتج عن سلك •ت ُعطى شدّة الحقل ّ ّ مركزه Oبالعالقة: r S NI B = 2r # 10 -7 r حيث: B المغناطيسي وتقدّر في الجملة الدّوليّة بواحدة التسال . T شدّة الحقل ّ r الملف ويقدّر في الجملة الدّوليّة بواحدة المتر . m نصف قطر ّ I N 12 الكهربائي وتقدّر في الجملة الدّوليّة بواحدة األمبير . A شدّة التيّار ّ الملف. عدد ل ّفات ّ O B N ﺗﻄﺒﻴﻖ ﻣﺤﻠﻮل: ونمرر فيه تيّارا ً متواصال ً شدّته دائري نصف قطره r = 2rcmوعدد ل ّفاته N = 50لفة، ملف ّ ّ ّ ّ المغناطيسي المتولد في مركزه. I = 6Aالمطلوب :حساب شدّة الحقل ّ الحل: N B = 2r # 10 r I 50 B = 2r # 10 -7 #6 2r # 10 -2 B = 3 # 10 -3 T -7 إﺛﺮاء: كهربائي الصوت على مرور تيّار الصوت :يعتمد مكبّر ّ مكبّر ّ ّ الصوت ملف في ّ ّ دائري ،وهذا التّيّار يتغيّربتغيّر اهتزازات ّ فينشأ حقل مغناطيسي متغيّر يتبع تغيّرات التيّارالكهربائي قوة كهرطيسية تجذب غشاء ممغنطاً فيهتز الغشاء فتتولّد ّ بتواتر التيّارنفسه. كهربائي حلزوني (وشيعة): المغناطيسي المتولّد عن ت ّيار الحقل ّ ّ أﺟﺮب وأﺳﺘﻨﺘﺞ: أدوات التجربة: كهربائي -برادة حديد – ورق مقوى -مقياس وشائع مختلفة بالطول وبعدد اللفات -مولّد تيّار ّ تسال -أسالك توصيل. خطوات التّجربة: الكهربائي في الوشيعة. 1أمرر التّيّار ّ ثم أنقر عليها. 2أنثر برادة الحديدعلى قطعة الورق ّ 3أرسم الخطوط التي ش ّكلتها برادة الحديد ،ماذا أالحظ؟ 13 جل قراءة المقياس. 4أضع مقياس تسال في مركز الوشيعة ،أس ّ المغناطيسي. 5أغيّر شدّة التيّار ،وأقيس شدّة الحقل ّ أمرر التّيّار بال ّشدّة 6أستبدل الوشيعة بوشيعة أخرى تختلف بعدد الل ّ ّفات ولها الطّول نفسهّ ، المغناطيسي. نفسها ،أقيس شدّة الحقل ّ 7أستبدل الوشيع بوشيعة أخرى تختلف بالطول ولها عدد اللفات نفسه. المغناطيسي لمغناطيس مستقيم ،ماذا المغناطيسي للوشيعة والحقل 8أبيّن أوجه التّشابه بين الحقل ّ ّ أستنتج؟ أﺳﺘﻨﺘﺞ: مر تيّار كهربائي في سلك حلزوني (وشيعة) •إذا ّ يتولّد عنه حقال ً مغناطيسيّاً. N S المغناطيسي مستقيمات متوازية •خطوط الحقل ّ داخل الوشيعة ،بعيدا ً عن وجهيها وجوانبها، تنحني عند خروجها من وجهي الوشيعة لتصبح مغلقة. NI •ت ُعطى شدّة الحقل المغناطيسي النّاتج في مركز الوشيعة بالعالقةB = 4r # 10 -7 l : ّ المغناطيسي وت ُقدّر في الجملة الدّوليّة بواحدة التسال . T حيث B :شدّة الحقل ّ الكهربائي وتقدّر في الجملة الدّوليّة بواحدة األمبير . A Iشدّة التيّار ّ lطول الوشيعة ويقدّر في الجملة الدّوليّة بواحدة المتر . m Nعدد ل ّفات الوشيعة. ﺗﻄﺒﻴﻖ ﻣﺤﻠﻮل: نمرر فيها تيّارا ً متواصال ً شدّته وشيعة طولها l = 10rcmوعدد ل ّفاتها 500لفة ّ المغناطيسي المتولّد في مركز الوشيعة. شدّة الحقل ّ I = 2A احسب الحل: ال ّشدّة ت ُعطى بالعالقة اآلتية: 14 N 500 B = 4r # 10 -7 l I = 4r # 10 -7 # 2 = 4 # 10 -3 T 10r # 10 -2 ﻧﺸﺎط: أقوم بالتّ عاون مع زمالئي بتحديد نوع وجهي الوشيعة باستخدام مغناطيس محدد األقطاب. ّ I B ﺗﻌﻠﻤﺖ: ُ مغناطيسي في المنطقة المحيطة به. الكهربائي حقل •يتولّد عن التيّار ّ ّ مغناطيسي خطوطه دوائرمتمركزة ،ت ُعطى شدّته في الكهربائي المستقيم حق ٌل •يتولّد حول التّيّار ّ ّ I نقطة تبعد عنه مسافة dبالعالقةB = 2 # 10 -7 d : دائري عبارة منحنيات مغلقة تحيط جميعها بنقطة ملف •تكون خطوط الحقل المتولّد عن ّ ّ السلك بالورقة ،وتكون على شكل خ ّ الملف.وت ُعطى شدّته ط مستقيم في مركز ّ تقاطع ّ بالعالقة: NI B = 2r # 10 -7 r مغناطيسي منتظم تكون خطوطه مستقيمات متوازية داخل الوشيعة، •يتولّد عن الوشيعة حقل ّ وت ُعطى شدّته في مركز الوشيعة بالعالقةNI : B = 2r # 10 -7 l قض ّية للبحث: الفيزيائي أورستد عام 1820العالقة بين ابحث بالتّ عاون مع زمالئك كيف استنتج العالم ّ ّ ً لمعلمك وناقشه. تقريرا عن ذلك قدم الكهرباء والمغناطيسية ،ثم ّ ّ 15 أﺧﺘﺒﺮ ﻧﻔﺴﻲ: السؤال األول: الصحيحة لك ّل ممّا يأتي: اختر اإلجابة ّ كهربائي مستقيم ي ُ َولّد في نقطة تبعد عنه مسافة dحقال مغناطيسيّاً شدّته تساوي 1.تيّار ّ تكون شدّة الحقل المغناطيسي على بعد 2dتساوي: ّ B 3B .c 2B .b B .a 2 .d 2.التسال هي وحدة قياس: المغناطيسي .aش ّدة الحقل ّ .cفرق الكمون ،B .bش ّدة ال ّت ّيار الكهربائي .dش ّدة الحقل ّ 3.يولّد سلك مستقيم حوله وفي نقطة ما حقال ً مغناطيسيّاً شدّته المغناطيسي. فتكون شدّة الحقل ّ 3B .c 2B .b B .a B السلك، نضاعف طول ّ .d B 2 يمر تيّار في وشيعة فإنها تولّد حقال ً مغناطيسيّاً: 4.عندما ّ .bمنتظم ًا داخل الوشيعة فقط. .aمنتظم ًا داخل الوشيعة وخارجها. .dغير منتظم. .cمنتظم ًا خارج الوشيعة فقط. نمرر فيها تيّارا ً متواصال ً شدته ، Iفيتولّد عند مركز الوشيعة حقل 5.وشيعة عدد ل ّفاتها Nل ّفة ّ ونمرر التيّار نفسه ،فتصبح شدّة الحقل مغناطيسي شدّته Bنزيد عدد الل ّ ّفات ليصبح ، 4N ّ ّ ّ المغناطيسي المتولد في مركز الوشيعة: ّ 3B .c 2B .b 4B .d B .a المغناطيسي في مركزه كهربائي شدّته ، Iفتكون شدّة الحقل يمر فيه تي ّ ٌار 6.ملف ّ دائري ّ ّ ّ المغناطيسي تصبح: الكهربائي إلى ، 3Iفإن شدّة الحقل ، 0.02Tعند زيادة شدّة التّيّار ّ ّ 0.001T .d 0.03T .c 0.06T .b 0.01T .a السؤال الثاني: 16 ثم ص ّححها في ك ّل ممّا يأتي: ضع إشارة ✓ أمام العبارة ّ الصحيحة وإشارة ✗ أمام العبارة المغلوط فيهاّ ، اركهربائي كلّما ابتعدنا يمر فيه تي ّ 1.تزداد شدّة الحقل المغناطيسي المتولّد عن سلك مستقيم ّ ّ عنه. ماسة لخطوط الحقل. المغناطيسي المتولّدة عن تيّار 2.أش ّعة الحقل كهربائي ّ ّ ّ كهربائي تعامد يمر فيها تيّار 3.خطوط الحقل المغناطيسي المتولّدة داخل وشيعة ّ ّ ّ محورالوشيعة. كهربائي تنطبق على يمر فيه تيّار ملف المغناطيسي المتولّدة في مركز 4.خطوط الحقل ّ ّ دائري ّ ّ ّ الملف. أقطار ّ السؤال الثالث: ح ّل المسائل اآلتية: األولى: المسألة ّ يمر فيه تيّار متواصل شدّته 10Aالمطلوب: سلك مستقيم طويل ّ السلك . 10cm 1.احسب شدّة الحقل المغناطيسي في نقطة Aتبعد عن ّ ّ السلك . 20cm 2.احسب شدّة الحقل المغناطيسي في نقطة Bتبعد عن ّ ّ المغناطيسي في الحالتين .ماذا تستنتج؟ 3.قارن بين شدّة الحقل ّ المغناطيسي في نقطة تساوي ، 5 # 10 -6 Tاستنتج هل هذه النّقطة أبعد 4.إذا كانت شدّة الحقل ّ السلك بالنّسبة للنّقطة A؟ أو أقرب من ّ المسألة الثّانية: -4 يمر فيه تيّار شدّته 1Aإذا دائري يتولّد في مركزه حقل ملف ّ ّ مغناطيسي شدّته B = 10 Tعندما ّ ّ الملف. الوسطي ، 2rcmاحسب عدد ل ّفات كان نصف قطره ّ ّ المسألة الثّالثة: يمر فيها تيّار متواصل ،شدّته 5Aطولها ، 20cm وشيعة محيطها 0.4mوطول سلكها ّ ، 400m المطلوب حساب: 1.عدد ل ّفات الوشيعة. المغناطيسي المتولّد في مركز الوشيعة. 2.شدّة الحقل ّ المغناطيسي في الوشيعة المار في الوشيعة ،عندما تصبح شدّة الحقل الكهربائي 3.شدّة التّيّار ّ ّ ّ مثل َ ّي ماكانت عليه. السؤال الرابع: المغناطيسي المتول ّدة َ عن: ارسم خطوط الحقل ّ كهربائي متواصل. يمر فيه تيّار ملف ّ 1. ّ دائري ّ ّ كهربائي متواصل. يمر فيه تيّار 2.وشيعة ّ ّ 17