المناهج الدراسية
تسجيل الدخول

المناهج الدراسية

الفيزياء

الفصل الأول - التيار الكهربي وقانون أوم وقانونا كيرشوف

0/36

الفصل الثاني - التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي وأجهزة القياس

0/32

الفصل الثالث - الحث الكهرومغناطيسي

0/45

الفصل الرابع - دوائر التيار المتردد

0/23

الفصل الخامس - ازدواجية الموجة والجسيم

0/31

الفصل السادس - الأطياف الذرية والأشعة السينية

0/17

الفصل السابع - الليزر وتطبيقاته

0/17

الفصل الثامن - الإلكترونيات الحديثة

0/25

دروس إضافية

0/145
نص الدرس

الدرس الثاني: الحث المتبادل بين ملفين والحث الذاتي لملف

الفيزياء

الدرس الثاني: الحث المتبادل بين ملفين والحث الذاتي لملف

مقدمة الدرس

مقدمة الدرس

  1. الحث المتبادل بين ملفين ومعامل الحث المتبادل.
  2. التجربة العملية على الملف الابتدائي والثانوي.
  3. الحث الذاتي لملف ومعامل الحث الذاتي ووحدة الهنري.
  4. التيارات الدوامية وتطبيقاتها.

🌳 شجرة المفاهيم

الدرس الثانيالحث المتبادل بين ملفين والحث الذاتي لملف
├── أولًاالحث المتبادل بين ملفين

│ ├── القانون

│ ├── وحدة معامل الحث

│ └── العوامل المؤثرة في معامل الحث المتبادل

├── ثانيًا←دراسة الحث المتبادل تجريبيًا

│ ├── الدائرتان

  1. │ ├── حالات ينحرف فيها المؤشر في اتجاه معين (زيادة الفيض)
  2. │ └── حالات ينحرف فيها المؤشر في الاتجاه المضاد (نقص الفيض)
  3. الحث الذاتي لملف

│ ├── فكرة الحث الذاتي

│ ├── التفسير

│ ├── قيمة القوة الدافعة عند الفتح

│ ├── القانون

│ ├── الهنري

│ ├── العوامل المؤثرة في معامل الحث الذاتي

│ └── تطبيق
├── رابعًامقارنة بين الحث المتبادل والحث الذاتي
└── خامسًاالتيارات الدوامية

├── الاستفادة منها

└── الحد من ضررها

الدرس الثاني: الحث المتبادل بين ملفين والحث الذاتي لملف · 1 / 12
أولًا: الحث المتبادل بين ملفين

أولًا: الحث المتبادل بين ملفين

رسم توضيحي — النقطة 1: الحث المتبادل بين ملفين
رسم توضيحي — النقطة 1: الحث المتبادل بين ملفين
  • إذا وُضع ملفان أحدهما داخل الآخر أو أحدهما قرب الآخر، فإن تغير شدة التيار في أحدهما يولد قوة دافعة كهربية مستحثة في الآخر.
  • السبب يتغير الفيض المغناطيسي الناتج عن الملف الأول فتقطع خطوطه لفات الملف الثاني.
  • عند ثبات التيار في الملف الأول (فيضه ثابت) لا تتولد قوة دافعة في الثاني.
  • عند غلق دائرة الملف الأول تتولد لحظيًا قوة دافعة في الثاني، وبعد استقرار الفيض ينعدم التيار في الملف الثاني.

القانون

  • حسب قانون فاراداي تتناسب القوة الدافعة المستحثة مع معدل تغير الفيض.
  • والفيض يتناسب طرديًا مع شدة التيار في الملف الأول، فإن:

(emf)2 = – (M Δ I1) / (Δ t)

  • M معامل الحث المتبادل بين الملفين.
  • الإشارة السالبة تعني أن القوة الدافعة المستحثة تقاوم التغير المسبب لها (قاعدة لينز).

وحدة معامل الحث

  • يقاس M بوحدة الهنري (H) وهي وحدة قياس معامل الحث بصفة عامة.
  • الهنري = فولت · ثانية / أمبير (H = (V· s) / A).
  • معامل الحث المتبادل = 1 هنري إذا تولدت قوة دافعة مستحثة 1 V في ملف عندما يتغير التيار في الملف المجاور بمعدل 1 A/s.

العوامل المؤثرة في معامل الحث المتبادل

وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
•وجود قلب من الحديد داخل الملفينوجودالحديدداخلالملفين
حجمالملفين وعدد لفاتهماالملفينوعددلفاتهما
المسافةبين الملفين والوضع النسبي لهماالملفينوالوضعالنسبيلهما
المحول الكهربيمن أوضح تطبيقات الحث المتبادلأوضحتطبيقاتالحثالمتبادل

✍️ أمثلة محلولة

  • مثال 1 معامل الحث المتبادل بين ملفين 0.5 H. إذا تغير التيار في الملف الأول بمقدار 2 A في 0.1 s فما القوة الدافعة المستحثة في الثاني؟
  • الحل:

(Δ I1) / (Δ t) = 2 ÷ 0.1 = 20 A/s

| emf2| = (M Δ I1) / (Δ t) = 0.5 × 20

| emf2| = 10 V

الدرس الثاني: الحث المتبادل بين ملفين والحث الذاتي لملف · 2 / 12
ثانيًا: دراسة الحث المتبادل تجريبيًا

ثانيًا: دراسة الحث المتبادل تجريبيًا

الحث المتبادل — دراسة الحث المتبادل تجريبيًا
الحث المتبادل — دراسة الحث المتبادل تجريبيًا
شكل توضيحي معتمد — رسم توضيحي — النقطة 2←دراسة الحث المتبادل تجريبيًا: يوضح المظهر التركيبي والوظيفي بالتفصيل.

الدائرتان

  • يوصل أحد الملفين ببطارية ومفتاح وريوستات، ويسمى الملف الابتدائي.
  • يوصل الملف الثاني بجلفانومتر صفره في المنتصف، ويسمى الملف الثانوي.

حالات ينحرف فيها المؤشر في اتجاه معين (زيادة الفيض)

  • أثناء تقريب الملف الابتدائي (والدائرة مغلقة) من الثانوي أو إدخاله فيه.
  • أثناء زيادة شدة التيار في الملف الابتدائي بالريوستات.
  • عند غلق الدائرة الابتدائية والملف الابتدائي داخل (أو قرب) الثانوي.
  • في هذه الحالات يزداد الفيض الذي يقطعه الثانوي، فيكون التيار المستحث عكس اتجاه التيار في الابتدائي ليقاوم الزيادة.

حالات ينحرف فيها المؤشر في الاتجاه المضاد (نقص الفيض)

  • أثناء إبعاد الملف الابتدائي أو إخراجه من الثانوي.
  • أثناء نقص شدة التيار في الملف الابتدائي.
  • عند فتح الدائرة الابتدائية أثناء وجود الملف الابتدائي داخل (أو قرب) الثانوي.
  • في هذه الحالات يقل الفيض، فيكون التيار المستحث في نفس اتجاه تيار الابتدائي ليقاوم النقص.
  • هذه الملاحظات توضح قاعدة لينز يقاوم التيار المستحث التغير المسبب له.
رسم توضيحي — النقطة 2: دراسة الحث المتبادل تجريبيًا
رسم توضيحي — النقطة 2: دراسة الحث المتبادل تجريبيًا
رسم توضيحي — النقطة 2: دراسة الحث المتبادل تجريبيًا←ثانيًا: دراسة الحث المتبادل تجريبيًا
الدرس الثاني: الحث المتبادل بين ملفين والحث الذاتي لملف · 3 / 12
ثالثًا: الحث الذاتي لملف

ثالثًا: الحث الذاتي لملف

رسم توضيحي — النقطة 3: الحث الذاتي لملف
رسم توضيحي — النقطة 3: الحث الذاتي لملف

فكرة الحث الذاتي

  • الحث الذاتي توليد قوة دافعة مستحثة في الملف نفسه عندما تتغير شدة التيار المار فيه.
  • تجربة يوصل ملف كبير عدد اللفات (مغناطيس كهربي قوي) على التوالي مع بطارية ومفتاح، وبين طرفيه مصباح نيون.
  • عند مرور التيار تعمل كل لفة كمغناطيس، وتقطع اللفات المجاورة خطوط الفيض.
  • عند فتح الدائرة يظهر شرر كهربي بين طرفي المفتاح.

التفسير

  • قطع التيار يؤدي إلى تلاشي المجال المغناطيسي للملف، فيتغير المعدل الزمني الذي تقطع به كل لفة خطوط الفيض.
  • فتتولد في لفات الملف قوة دافعة مستحثة ناتجة عن الحث الذاتي للملف نفسه.
  • حسب قاعدة لينز تولد هذه القوة تيارًا في نفس اتجاه التيار الأصلي فيظهر الشرر عند المفتاح.
  • عند غلق الدائرة تولد القوة الدافعة تيارًا عكسيًا يقاوم نمو التيار، فينمو التيار ببطء.

قيمة القوة الدافعة عند الفتح

  • عندما يكون عدد اللفات كبيرًا تكون القوة الدافعة المستحثة عند قطع التيار أكبر كثيرًا من القوة الدافعة للبطارية VB.
  • قد تسبب توهج مصباح نيون موصل على التوازي بين طرفي الملف، وهو يحتاج إلى نحو 150 V ليتوهج.

القانون

  • القوة الدافعة الناتجة عن الحث الذاتي تتناسب مع المعدل الزمني لتغير التيار في الملف:

(emf)L = – (L Δ I) / (Δ t)

  • L معامل الحث الذاتي للملف، والإشارة السالبة تعاكس التغير (قاعدة لينز).
  • ومنه:

L = – emf / ((Δ I) / (Δ t))

الهنري

  • الهنري (H) معامل الحث الذاتي لملف تتولد فيه قوة دافعة مستحثة 1 V عندما يتغير التيار فيه بمعدل 1 A/s.

  • 1 H = (1 V· s) / A

    .

العوامل المؤثرة في معامل الحث الذاتي

وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
شكل الملف الهندسي
عدد لفاتالملفالملف
المسافة بين اللفاتأي طول الملفالملف
نفاذية القلب المغناطيسية(وجود قلب حديدي يزيد L كثيرًا)وجودحديدييزيدكثير
لملف لولبيL = (μ A N2) / l

تطبيق

بدء إضاءة المصباح الفلورسنت←يستخدم ملفًا لولبيًا معامل حثه الذاتي كبير.

✍️ أمثلة محلولة

  • مثال 2 ملف معامل حثه الذاتي 0.4 H تغير التيار فيه من صفر إلى 5 A في 0.05 s. احسب القوة الدافعة المستحثة.
  • الحل:

(Δ I) / (Δ t) = 5 ÷ 0.05 = 100 A/s

| emf| = (L Δ I) / (Δ t) = 0.4 × 100

|emf| = 40 V

  • مثال 3 ملف لولبي عدد لفاته 500 لفة ومساحة مقطعه 4 × 10−4 m2 وطوله 0.2 m (في الهواء).
  • احسب معامل حثه الذاتي.

  • (μ 0 = 4π × 10-7)

    الحل:

L = (μ 0 A N2) / l

L = (4π × 10-7 × 4 × 10-4 × 5002) ÷ 0.2

  • L = (4π × 10-7 × 4 × 10-4 × 250000) ÷ 0.2 ≈ 6.3 × 10-4 H

الدرس الثاني: الحث المتبادل بين ملفين والحث الذاتي لملف · 4 / 12
رابعًا: مقارنة بين الحث المتبادل والحث الذاتي

رابعًا: مقارنة بين الحث المتبادل والحث الذاتي

رسم توضيحي — النقطة 4: مقارنة بين الحث المتبادل والحث الذاتي
رسم توضيحي — النقطة 4: مقارنة بين الحث المتبادل والحث الذاتي
وجه المقارنة الحث المتبادل الحث الذاتي
مكان توليد emf في ملف مجاور للملف الذي يتغير تياره في الملف نفسه الذي يتغير تياره
القانون

emf2 = -(M Δ I1) / (Δ t)

emf = -(L Δ I) / (Δ t)
المعامل M (الهنري) L (الهنري)
العوامل القلب الحديدي، عدد اللفات والحجم، المسافة شكل الملف، عدد اللفات، طوله، نفاذية القلب
التطبيق المحول الكهربي مصباح الفلورسنت، الشرر عند فتح دائرة ملف
الدرس الثاني: الحث المتبادل بين ملفين والحث الذاتي لملف · 5 / 12
خامسًا: التيارات الدوامية

خامسًا: التيارات الدوامية

رسم توضيحي — النقطة 5: التيارات الدوامية
رسم توضيحي — النقطة 5: التيارات الدوامية
وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
التيارات الدواميةتيارات مستحثة تتولد في قطعة معدنية عند تغير عدد خطوط الفيض المغناطيسي التي تخترقهامستحثةتتولدقطعةمعدنية
طريقتا التغير
  • تحريك القطعة في مجال مغناطيسي ثابت
  • أو تعريضها لمجال متغير كالناتج عن تيار متردد
تحريكالقطعةمجالمغناطيسي
•تسبب هذه التيارات حرارة في القطعة المعدنية المصمتةتسببالتياراتحرارةالقطعة

الاستفادة منها

أفران الحث←صهر الفلزات بالحرارة الناتجة من التيارات الدوامية.

الحد من ضررها

  • في المحول الكهربي تُصنع القلوب الحديدية من شرائح رقيقة معزولة عن بعضها، فتقل التيارات الدوامية والطاقة الكهربية المفقودة.
  • .egp-ex{margin:18px 0;border:1px solid rgba(79,63,224,.2);border-radius:16px;overflow:hidden;background:#fff}.egp-ex-h{padding:10px 16px;font-weight:800;background:linear-gradient(90deg,#4f3fe0,#22c1c3);color:#fff}.egp-ex-tabs{display:flex;flex-wrap:wrap;gap:6px;padding:10px 12px;background:#f7f6ff}.egp-ex-b{border:1px solid rgba(79,63,224,.3);background:#fff;border-radius:20px;padding:5px 14px;font-weight:700;cursor:pointer}.egp-ex-b.on{background:#4f3fe0;color:#fff}.egp-ex-p{padding:12px 16px}function egpEx(b,k){var w=b.closest(‘.egp-ex’);w.querySelectorAll(‘.egp-ex-b’).forEach(function(x,i){x.classList.toggle(‘on’,i===k)});w.querySelectorAll(‘.egp-ex-p’).forEach(function(x,i){x.hidden=i!==k})}
الدرس الثاني: الحث المتبادل بين ملفين والحث الذاتي لملف · 6 / 12
الجداول والمخططات التوضيحية المستخرجة من أصول المنهج

الجداول والمخططات التوضيحية المستخرجة من أصول المنهج

💡 بيانات وجداول قياسية←تم استخراج كافة البيانات والجداول والمخططات التشريحية من أصول المنهج المعتمد بدقة عالية لتثبيت الفهم وربط النظري بالعملي.

🔬 شكل 1 – منحنى دينامو التيار المتردد والمحول الكهربي

  • التفاصيل العلمية والملاحظات الدقيقة المأخوذة من الرسم التوضيحي:
  • عالاع لتنامع 8 كدبام 11151311811 1131110لا0 86
(منحنى القوة الداقعة الكهربية في الدينامو)
(المحول الكهربي) 5ثلاةا 8 ع الاأءنا 51 1اع10111كم 13 أده أنناععاع
(كأدع بان بزللط كععءبلع]) عزه0 دره5016-11 درمءزازدك لعغقصتاصسقا

انه بل 7مععء5 انه© بمفصمم

15 , 5لا , ولا مآ , ملا , ملا

(1630) (ءءنيه5 86)

-150 3

(0)مأه »اقممطغ لاع ح ع لاع عم سس

عالاع لعلقتععم عيونلا-اانة ص

الدرس الثاني: الحث المتبادل بين ملفين والحث الذاتي لملف · 7 / 12
الجزء 8

الجزء 8

  • 📖
الدرس الثاني: الحث المتبادل بين ملفين والحث الذاتي لملف · 8 / 12
📌 قاموس المصطلحات والمفاهيم العلمية الدقيقة:

📌 قاموس المصطلحات والمفاهيم العلمية الدقيقة:

  • الحث المتبادل بين ملفين (Mutual Induction):
  • تأثير كهرومغناطيسي يحدث بين ملفين متجاورين أو متداخلين؛ عندما يتغير التيار في الملف الابتدائي يتولد في الملف الثانوي بالحث قوة دافعة مستحثة وتيار مستحث يقاوم هذا التغير.
  • الحث الذاتي لملف (Self:
  • Induction) تأثير كهرومغناطيسي يحدث في نفس الملف عندما تتغير شدة التيار المار فيه، فيقطع فيضه المتغير لفاته ذاتها ويتولد فيه بالحث قوة دافعة مستحثة وتيار مستحث يعاكس التغير الحادث في تياره الأصلي.
  • الهنري (Henry:
  • H) معامل الحث الذاتي أو المتبادل عندما تتولد قوة دافعة كهربية مستحثة مقدارها واحد فولت عند تغير شدة التيار بمعدل واحد أمبير في الثانية (H = V.s/A = Ω.s = Wb/A).
  • التيارات الدوامية (Eddy Currents):
  • تيارات كهربية مستحثة دائرية مغلقة تتولد داخل القطع المعدنية المصمتة عندما تتعرض لفيض مغناطيسي متغير أو تتحرك في مجال مغناطيسي قاطع، وتسبب طاقة حرارية هائلة تؤدي لانصهار المعادن (كما في أفران الحث).
  • المحول الكهربي (Electrical Transformer):
  • جهاز كهرومغناطيسي ساكن يعتمد على الحث المتبادل بين ملفين، يستخدم لرفع أو خفض القوة الدافعة الكهربية المترددة ونقل الطاقة الكهربية من محطات التوليد إلى أماكن الاستهلاك بكفاءة عالية، ولا يعمل على التيار المستمر إطلاقاً.
الدرس الثاني: الحث المتبادل بين ملفين والحث الذاتي لملف · 9 / 12
⚖️ القوانين والعلاقات الرياضية والفيزيائية الحاكمة:

⚖️ القوانين والعلاقات الرياضية والفيزيائية الحاكمة:

وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
قانون الحث المتبادل والحث الذاتي[ الصيغة الفيزيائية والرياضية: emf2 = – M × (ΔI1 / Δt) = – N2 × (ΔΦ2 / Δt) | emf = – L × (ΔI / Δt) = – N × (ΔΦ / Δt) ] حساب معامل الحث الذاتي لملف لولبي: L = (μ × A × N2) / Lengthالصيغةالفيزيائيةوالرياضيةemf2
قوانين المحول الكهربي المثالي (كفاءة 100%)[ الصيغة الفيزيائية والرياضية: Vs / Vp = Ns / Np = Ip / Is ==> Vp × Ip = Vs × Is ] المحول الرافع للجهد (Vs > Vp) يكون خافضاً للشدة (Is < Ip) و Ns > Npالصيغةالفيزيائيةوالرياضيةالرافع
كفاءة المحول الكهربي غير المثالي (η)[ الصيغة الفيزيائية والرياضية: η = (Ps / Pp) × 100% = [(Vs × Is) / (Vp × Ip)] × 100% = [(Vs × Np) / (Vp × Ns)] × 100% ] لا يوجد محول مثالي بنسبة 100% لفقد الطاقة في صورة حرارة ومقاومة أسلاك وتسرب خطوط فيضالصيغةالفيزيائيةوالرياضيةيوجد
القدرة الكهربية المفقودة في خطوط النقل←[ الصيغة الفيزيائية والرياضية: P_lost = (I_line)2 × R_line | V_drop = I_line × R_line ] حيث I_line = P_station / V_station. ولهذا نستخدم محولاً رافعاً للجهد خافضاً للتيار عند المحطة لتقليل القدرة المفقودة.
الدرس الثاني: الحث المتبادل بين ملفين والحث الذاتي لملف · 10 / 12
🔍 الشرح والتحليل المستفيض وتفسيرات علل والاستنتاجات:

🔍 الشرح والتحليل المستفيض وتفسيرات علل والاستنتاجات:

  • ★ كتاب الشرح والتفصيل العلمي الشامل المعتمد 2026 / 2027 ★
  • كتاب الشرح المفصل الحث المتبادل والحث الذاتي والدينامو والمحول الكهربي والمحرك
  • الصف الثالث الثانوي | الفصل الثالث – الحث الكهرومغناطيسي | المنهج المصري الحديث 2026/2027
  • 🎯 أهداف التعلم ومخرجات الفهم الوزارية المقررة 2026/2027:
  • • فهم ظاهرة الحث المتبادل بين ملفين (Mutual Induction) واستنتاج معامل الحث المتبادل (M) وتعريف الهنري.
  • • فهم ظاهرة الحث الذاتي لملف (Self-Induction) واستنتاج معامل الحث الذاتي (L) وتفسير بطء نمو وتلاشي التيار وتولد شرر كهربي.
  • • دراسة التيارات الدوامية (Eddy Currents) وأضرارها الحرارية وكيفية التغلب عليها وتطبيقها النافع في أفران الحث لصهر المعادن.
  • • شرح تركيب وعمل المحول الكهربي (Transformer) بنوعيه الرافع والخافض وقوانين المحول المثالي وغير المثالي وحساب الكفاءة (η).
  • • تطبيق قوانين نقل الطاقة الكهربية وحساب الهبوط في الجهد والقدرة المفقودة في خطوط النقل الطويلة.
  • • شرح فكرة عمل المحرك الكهربي (الموتور DC) ودور القصور الذاتي والأسطوانة المشقوقة في استمرار دورانه في اتجاه واحد.

1. الحث المتبادل والحث الذاتي وتفسير الشرر وبطء نمو التيار

وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
الحث المتبادل بين ملفين
  • ملف ابتدائي يحتوي على بطارية ومفتاح وريوستات
  • وملف ثانوي متصل بجلفانومتر حساس صفر تدريجه في المنتصف. تتولد في الثانوي نوعان من القوة الدافعة المستحثة
ابتدائييحتويبطاريةومفتاح
(1) قوة دافعة وتيار مستحث عكسي
  • يتولد في لحظات زيادة الفيض (لحظة غلق المفتاح
  • أو زيادة شدة التيار بنقص مقاومة الريوستات
  • أو تقريب الملفين أو إدخال قلب حديدي). وتكون عكسية لتقاوم الزيادة طبقاً لقاعدة لينز
يتولدلحظاتزيادةالفيض
  • (2) قوة دافعة وتيار مستحث طردي يتولد في لحظات تناقص الفيض (لحظة فتح المفتاح، أو تقليل التيار بزيادة الريوستات، أو إبعاد الملفين). وتكون طردية في نفس اتجاه تيار الابتدائي لتقاوم النقصان.
  • الحث الذاتي لملف وظاهرة نمو وتلاشي التيار:
  • عند غلق دائرة ملف حثي كبير يحتوي على قلب من الحديد المطاوع، ينمو التيار ببطء شديد ويستغرق وقتاً ملحوظاً ليصل إلى قيمته العظمى المستقرة بسبب تولد قوة دافعة كهربية مستحثة عكسية تقاوم نموه.
  • أما عند فتح المفتاح، فيتلاشى التيار بسرعة هائلة جداً (معدل زمن التلاشي أصغر بكثير من زمن النمو: Δt_decay << Δt_growth)، مما يترتب عليه تولد قوة دافعة كهربية مستحثة طردية هائلة جداً قد تصل لآلاف الفولتات وتكفي لتأيين الهواء بين طرفي المفتاح وحدوث شرارة كهربية قوية وميضية وتوهج مصباح نيون (الذي يحتاج 180V للعمل من بطارية 6V فقط!).
طريقة لف المقاومة عديمة الحث←تلف المقاومات القياسية لفاً مزدوجاً (Non-inductive coil) لكي يمر التيار في أحد الفرعين في اتجاه معاكس لمروره في الفرع الآخر فيتلاشى المجالان المغناطيسيان تماماً وينعدم الحث الذاتي.

2. التيارات الدوامية وأفران الحث والمحول الكهربي

التيارات الدوامية←تيارات مستحثة دائرية تنشأ في القطع المعدنية المصمتة عند تعرضها لمجال مغناطيسي متغير. أضرارها: تسبب فقداً هائلاً للطاقة الكهربية في صورة طاقة حرارية وارتفاع حرارة الأجهزة وتلف عوازلها. كيفية التغلب عليها: يقسم القلب الحديدي للمحولات والمولدات إلى شرائح أو صفائح رقيقة معزولة عن بعضها بمادة عازلة موازية لخطوط المجال المغناطيسي حتى تقطع مسار التيارات الدوامية وتزيد المقاومة الكهربية للحد الأدنى.
  • فائدتها الإيجابية وتطبيقها الصناعي تستخدم في (أفران الحث – Induction Furnaces) لصهر المعادن الثمينة وتصنيع السبائك النقية بتوليد تيارات دوامية ضخمة بالحث السريع.
  • المحول الكهربي (Transformer) يتكون من قلب من الحديد المطاوع السيليكوني (لتقليل الطاقة الميكانيكية المبذولة في ترتيب الجزيئات المغناطيسية) يلف حوله ملفان: ملف ابتدائي (Primary) متصل بمصدر تيار متردد، وملف ثانوي (Secondary) متصل بالجهاز المراد تشغيله.
  • لماذا لا يعمل المحول على التيار المستمر؟
  • لأن التيار المستمر يولد فيضاً مغناطيسياً ثابتاً الشدة والاتجاه ومعدل تغير الفيض يساوي صفراً (ΔΦ/Δt = 0)، فلا تتولد أي قوة دافعة مستحثة في الملف الثانوي بعد لحظة الغلق.
  • أنواع المحولات الكهربية:

3. كفاءة المحول ونقل الطاقة الكهربية والمحرك الكهربي (الموتور)

  • أسباب فقد الطاقة في المحول الكهربي وطرق علاجها هندسياً:

4. تسرب بعض خطوط الفيض المغناطيسي دون قطع الثانوي: يعالج بلف الملف الثانوي حول الملف الابتدائي مباشرة مع العزل التام.

وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
نقل الطاقة الكهربية لمسافات بعيدة
  • عند نقل تيار كهربي من محطة التوليد عبر أسلاك النقل ذات المقاومة R_line
  • تستنفد طاقة حرارية قدرها P_lost = I2 × R. لتقليل هذا الفقد الهائل بنسبة تزيد عن 99%
  • نستخدم محولات رافعة للجهد عند المحطة لخفض شدة التيار إلى أدنى حد ممكن (I_line = P / V)
  • فتقل القدرة المفقودة المتناسبة مع مربع شدة التيار
تيارمحطةالتوليدأسلاك
المحرك الكهربي (الموتور DC)
  • جهاز يحول الطاقة الكهربية إلى طاقة ميكانيكية حركية معتمداً على عزم الازدواج. يستمر ملف الموتور في الدوران في نفس الاتجاه بفضل المقوم المعدني (الأسطوانة المشقوقة لنصفين) الذي يعكس اتجاه التيار في الملف كل نصف دورة عند مروره بالوضع العمودي
  • بينما يدور الملف متجاوزاً الوضع العمودي (الذي ينعدم فيه عزم الازدواج) بفضل (القصور الذاتي – Inertia). والسرعة المنتظمة للموتور يضمنها تولد قوة دافعة مستحثة عكسية تكبح زيادتها المفرطة
جهازيحولالطاقةالكهربية
  • جدول مقارنة هندسية شاملة بين المحول الرافع للجهد والمحول الخافض للجهد
  • ✏️ أمثلة ومسائل وتطبيقات محلولة بالخطوات النموذجية والبرهان العلمي:

★ مسألة كفاءة المحول الكهربي ونقل الطاقة

  • المعطيات والمطلوب محول كهربي غير مثالي كفاءته 80% يعمل على مصدر جهد متردد 220 V، يعطي خرجاً قدره 11 V لتشغيل جهاز كهربي يعمل على تيار شدته 2 A. احسب: (1) شدة تيار الملف الابتدائي Ip، (2) النسبة بين عدد لفات الملفين Np : Ns.
  • خطوات الحل والبرهان الفيزيائي:
  • [1] المعطيات η = 80% = 0.80، Vp = 220 V، Vs = 11 V، Is = 2 A.
  • [2] أولاً حساب شدة تيار الملف الابتدائي Ip باستخدام قانون كفاءة المحول:
  • [3] η = [(Vs × Is) / (Vp × Ip)] ==> 0.80 = [(11 × 2) / (220 × Ip)].
  • [4] 0.80 = 22 / (220 × Ip) = 1 / (10 × Ip) ==> 10 × Ip = 1 / 0.80 = 1.25.
  • [5] إذاً تيار الابتدائي Ip = 1.25 / 10 = 0.125 A (أو 125 mA).
  • [6] ثانياً حساب النسبة بين عدد اللفات Np : Ns:
  • [7] η = [(Vs × Np) / (Vp × Ns)] ==> 0.80 = [(11 × Np) / (220 × Ns)].
  • [8] 0.80 = (1/20) × (Np / Ns) ==> Np / Ns = 0.80 × 20 = 16 / 1.
  • [9] الاستنتاج النسبة بين عدد لفات الابتدائي إلى الثانوي هي 20 : 1 (محول خافض للجهد).
  • 💡 فنية وتريك للحل السريع وتجنب الخطأ تذكر: قانون Np/Ns مع Vs/Vp يدخل فيه معامل الكفاءة η، بينما قانون التيارات لا يعتمد مباشرة إلا على القدرة!

★ مسألة حساب الحث الذاتي والقوة الدافعة اللحظية

وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
المعطيات والمطلوب
  • ملف حث لولبي عدد لفاته 400 لفة يمر به تيار شدته 5 A فيولد فيضاً مغناطيسياً قدره 10−3 Wb. احسب: (1) معامل الحث الذاتي للملف L
  • (2) متوسط القوة الدافعة الكهربية المستحثة إذا انعدم هذا التيار خلال 0.02 ثانية
لولبيلفاتهتيارشدته
•خطوات الحل والبرهان الفيزيائيخطواتالحلوالبرهانالفيزيائي
[1] أولاًنساوي قانوني الحث الذاتي وفاراداي: emf = L × (ΔI / Δt) = N × (ΔΦ / Δt)نساويقانونيالحثالذاتي
[2] بحذف Δt من الطرفينL × ΔI = N × ΔΦ
•[3] L × 5 = 400 × 10−3 = 0.4
•[4] معامل الحث الذاتي L = 0.4 / 5 = 0.08 هنري (H = 80 mH)معاملالحثالذاتيهنري
[5] ثانياًحساب متوسط القوة الدافعة المستحثة عند انعدام التيار (ΔI = 0 – 5 = -5 A)حسابمتوسطالقوةالدافعة
•[6] emf = – L × (ΔI / Δt) = – 0.08 × (-5 / 0.02) = + 0.08 × 250 = + 20 V
[7] الاستنتاجتتولد قوة دافعة مستحثة طردية مقدارها 20 فولت تقاوم انهيار وتلاشي التيارتتولددافعةمستحثةطردية
💡 فنية وتريك للحل السريع وتجنب الخطأقانون مباشر وسريع وموثوق جداً: L × I = N × Φ لحساب معامل الحث دون الحاجة لمعرفة الزمن!قانونمباشروسريعوموثوق
وجه المقارنة المحول الرافع للجهد (Step-Up Transformer) المحول الخافض للجهد (Step-Down Transformer)
الجهد الكهربي الثانوي (Vs) Vs أكبر من Vp (يرفع الجهد) Vs أصغر من Vp (يخفض الجهد)
عدد لفات الملف الثانوي (Ns) Ns أكبر من Np (ملف ثانوي أكثر لفات) Ns أصغر من Np (ملف ابتدائي أكثر لفات)
شدة التيار الناتج (Is) Is أصغر من Ip (خافض لشدة التيار) Is أكبر من Ip (رافع لشدة التيار)
سمك سلك الملفين سلك الابتدائي أسمك من سلك الثانوي سلك الثانوي أسمك من سلك الابتدائي
أهم أماكن الاستخدام العملية محطات توليد الطاقة الكهربية وشاشات التلفزيون القديمة
  • مناطق توزيع الاستهلاك
  • شواحن الهواتف
  • ماكينات اللحام

💡 💡 كبسولة الفنيات وتريكات الامتحانات والأسئلة الوزارية 2026/2027:

  • المحول الكهربي لا يعمل على التيار المستمر لأن معدل تغير الفيض الناتج عنه يساوي صفراً فلا تتولد emf مستحثة.
  • المحول الرافع للجهد يكون خافضاً لشدة التيار والعكس صحيح طبقاً لمبدأ بقاء الطاقة.
  • في المحطات تستخدم محولات رافعة للجهد لتقليل تيار الخط وخفض القدرة المفقودة في صورة حرارة في الأسلاك (I2 R).
  • القلب الحديدي للمحول يصنع من شرائح رقيقة من الحديد المطاوع السيليكوني المعزولة للحد من التيارات الدوامية وتقليل فقد الطاقة.
  • يستمر ملف الموتور في الدوران عند مروره بالوضع العمودي بفضل خاصية القصور الذاتي.
  • المقاومة القياسية تلف لفاً مزدوجاً لتلاشي الحث الذاتي تماماً حيث يلغي المجال المغناطيسي لأحد الفرعين مجال الفرع الآخر.
الدرس الثاني: الحث المتبادل بين ملفين والحث الذاتي لملف · 11 / 12
ملخص الدرس

ملخص الدرس

  • ★ الملخص الشامل وخريطة المفاهيم وجداول المقارنة ★
  • ملخص الدرس الحث الكهرومغناطيسي المتبادل والحث الذاتي ودينامو التيار المتردد والمحول الكهربي والمحرك
  • الفيزياء | الصف الثالث الثانوي | 2026 / 2027 | الفصل الثالث الحث الكهرومغناطيسي
  • 🗺️ الخريطة الذهنية والمفاهيم الجوهرية (Mind Map Outline):
  • ✔ الحث متبادل (M) وذاتي (L = μAN2/l) وتيارات دوامية.
  • ✔ الدينامو عظمى (NBAω)، فعالة (0.707 العظمى)، متوسطة خلال ربع/نصف دورة من العمودي (2/π العظمى).
  • 📊 جداول المقارنة والتصنيف والتلخيص الشامل:
الكمية في الدينامو العلاقة الرياضية الوضع الفيزيائي
القيمة العظمى EMF_max N B A (2πf) مستوى الملف موازٍ لخطوط الفيض (θ = 90°)
القيمة الفعالة EMF_eff 0.707 EMF_max عندما تصنع الزاوية θ = 45°
متوسط ربع أو نصف دورة (من العمودي) (2/π) EMF_max = 4 N B A f من وضع الصفر (العمودي)
متوسط دورة كاملة صفر النصف الموجب يلغي النصف السالب
  • 💡 كبسولة المراجعة السريعة وأهم فنيات الامتحان:
  • ★ عدد مرات وصول التيار المتردد للصفر في الثانية starting من الوضع العمودي = 2f + 1، وعدد مرات وصوله للقيمة العظمى = 2f.
  • ★ المحول الرافع للجهد خافض للتيار، ويستخدم عند محطات التوليد لتقليل القدرة المفقودة في الأسلاك (P_lost = I2R).
الدرس الثاني: الحث المتبادل بين ملفين والحث الذاتي لملف · 12 / 12