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

ملخص الدرس 1: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو

الفيزياء

ملخص الدرس 1: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو

مقدمة

مقدمة

ملخص الدرس 1: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو · 1 / 19
مقدمة الدرس

مقدمة الدرس

  • بعد أن بيّن أورستد أن مرور تيار كهربي في موصل يولد مجالا مغناطيسيا، ظهر تساؤل: هل يمكن لمجال مغناطيسي أن يولد تيارا كهربيا؟
  • وقد توصل فاراداي إلى الإجابة باكتشاف الحث الكهرومغناطيسي (Electromagnetic Induction)، وهو الأساس الذي تبنى عليه فكرة عمل معظم الأجهزة الكهربية، كالمولدات والمحولات الكهربية.
  • يتناول هذا الدرس تجربة فاراداي، وقانونه للقوة الدافعة المستحثة، وقاعدة لنز، والحث المتبادل والحث الذاتي، والقوة الدافعة في سلك متحرك، والدينامو، والمحول الكهربي.
ملخص الدرس 1: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو · 2 / 19
المفاهيم والمصطلحات الأساسية

المفاهيم والمصطلحات الأساسية

ملخص الدرس 1: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو · 3 / 19
المفاهيم والمصطلحات العلمية الأساسية

المفاهيم والمصطلحات العلمية الأساسية

وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
الحث الكهرومغناطيسي (Electromagnetic Induction)
  • ظاهرة يتولد فيها قوة دافعة كهربية مستحثة
  • وكذلك تيار كهربي مستحث في الملف أثناء إدخال مغناطيس فيه أو إخراجه منه
ظاهرةيتولدفيهادافعة
القوة الدافعة الكهربية المستحثة (Induced emf)القوة الدافعة التي تتولد في الدائرة نتيجة قطع لفات السلك لخطوط الفيض المغناطيسيتتولدالدائرةنتيجةلفات
قاعدة لنز (Lenz’s Rule)اتجاه التيار الكهربي المتولد بالتأثير (المستحث) يكون بحيث يضاد التغير الذي سببهاتجاهالتيارالكهربيالمتولد
قاعدة فليمنج لليد اليمنى
  • تجعل الإبهام والسبابة والوسطى متعامدة على بعضها
  • فتشير السبابة إلى اتجاه المجال
  • ويشير الإبهام إلى اتجاه الحركة
  • فتشير الوسطى إلى اتجاه التيار المستحث
تجعلالإبهاموالسبابةوالوسطى
الحث المتبادل (Mutual Induction)
  • التأثير الكهرومغناطيسي الحادث بين ملفين متجاورين أو متداخلين
  • إذ يمر بأحدهما تيار متغير فيتأثر به الملف الآخر (الثانوي)
التأثيرالكهرومغناطيسيالحادثملفين
وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
الحث الذاتي
  • التأثير الكهرومغناطيسي الحادث في الموصل نفسه أثناء تغير شدة التيار فيه زيادة أو نقصا
  • ويقاوم هذا التغير
التأثيرالكهرومغناطيسيالحادثالموصل
معامل الحث الذاتي (L)يقدر عدديا بالقوة الدافعة الكهربية المتولدة بالحث في الملف عندما يكون المعدل الزمني لتغير التيار فيه أمبيرا واحدا في الثانيةيقدرعدديابالقوةالدافعة
الهنري (Henry)
  • وحدة قياس معامل الحث بصفة عامة
  • وهو الحث الذاتي للملف الذي تتولد فيه قوة دافعة حثية تساوي فولتا واحدا عندما يتغير التيار فيه بمعدل أمبير واحد في الثانية
وحدةقياسمعاملالحث
الديناموجهاز يتولد فيه تيار كهربي بالحث عند دوران ملفه في مجال مغناطيسيجهازيتولدتياركهربي
المحول الكهربي
  • جهاز يعمل بالحث المتبادل بين ملفين
  • ويستخدم لرفع أو خفض القوة الدافعة الكهربية للتيار المتردد
جهازيعملبالحثالمتبادل
كفاءة المحول الكهربيالنسبة بين الطاقة الكهربية الخارجة من الملف الثانوي والطاقة الكهربية المعطاة للملف الابتدائيالنسبةالطاقةالكهربيةالخارجة
ملخص الدرس 1: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو · 4 / 19
الشرح والتفصيل العلمي الشامل

الشرح والتفصيل العلمي الشامل

1. قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي←تتناسب القوة الدافعة المستحثة المتولدة في ملف تناسبا طرديا مع المعدل الزمني لتغير الفيض المغناطيسي الذي يقطعه الملف، وكذلك مع عدد لفاته.

emf = −N · ΔΦ / Δt

وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
•
  • حيث N عدد لفات الملف
  • و ΔΦ التغير في خطوط الفيض المغناطيسي المقطوعة خلال الزمن Δt
لفاتالملفالتغيرخطوط
2. قاعدة لنز
  • الإشارة السالبة في القانون تدل على أن اتجاه القوة الدافعة المستحثة
  • وبالتالي اتجاه التيار المستحث
  • يعاكس التغير المسبب له
الإشارةالسالبةالقانوناتجاه
3. الحث المتبادل بين ملفينالقوة الدافعة المستحثة في الملف الثانوي تتناسب مع معدل تغير التيار في الملف الابتدائيالقوةالدافعةالمستحثةالملف

emf2 = −M · ΔI1 / Δt

  1. حيث M معامل الحث المتبادل بين الملفين
  2. ويتوقف على وجود قلب من الحديد داخل الملفين
  3. وعلى حجم وعدد لفات كل منهما
  4. وعلى المسافة الفاصلة بينهما.
4. الحث الذاتي←القوة الدافعة المستحثة في الملف نفسه تتناسب مع المعدل الزمني لتغير التيار فيه.

emf = −L · ΔI / Δt

وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
5. سلك مستقيم يتحرك في مجال مغناطيسي
  • emf = B · L · v
  • وإذا كانت الزاوية بين اتجاه السرعة واتجاه كثافة الفيض θ فإن emf = B · L · v · sin θ
وإذاكانتالزاويةاتجاه
6. الدينامو
  • القوة الدافعة المستحثة اللحظية في ملف الدينامو تعطى بالعلاقة emf = N · B · A · ω · sin θ
  • حيث A مساحة وجه الملف
  • وω السرعة الزاوية وتساوي 2πf
  • وf التردد
القوةالدافعةالمستحثةاللحظية
7. المحول الكهربيVs / Vp = Ns / Np، و Ip / Is = Ns / Np، ويتحقق أن قدرة الدخل تساوي قدرة الخرج: Vp · Ip = Vs · Is.ويتحقققدرةالدخلتساوي
ملخص الدرس 1: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو · 5 / 19
الشرح التفصيلي لمحاور الدرس

الشرح التفصيلي لمحاور الدرس

أولا←تجربة فاراداي
  • أعد فاراداي ملفا من سلك نحاس معزول اللفات، وتوصل طرفاه بجلفانومتر حساس صفره في المنتصف.
  • عند إدخال مغناطيس في الملف ينحرف مؤشر الجلفانومتر انحرافا لحظيا في اتجاه معين، وعند إخراجه ينحرف في الاتجاه المضاد.
  • تتولد القوة الدافعة المستحثة والتيار المستحث في الملف أثناء إدخال المغناطيس أو إخراجه، ويكون اتجاههما معاكسا للفعل المسبب له.
  • ثانيا العوامل التي تتوقف عليها القوة الدافعة المستحثة
الحركة النسبية بين الموصل والمجال المغناطيسيتولد القوة الدافعة المستحثة في الموصل، ويتوقف اتجاهها على اتجاه حركة الموصل.
المعدل الزمني لقطع الموصل لخطوط الفيضتتناسب القوة الدافعة طرديا معه.
عدد لفات الملفتتناسب القوة الدافعة طرديا معه.
ثالثاالحث المتبادل والحث الذاتي
  • عند تقريب الملف الابتدائي من الملف الثانوي المتصل بجلفانومتر، أو إدخاله فيه، ينحرف مؤشر الجلفانومتر، لأن خطوط الفيض التي تمر بلفات الملف الثانوي تتغير، فيتولد فيه تيار مستحث.
  • عند غلق دائرة الملف الابتدائي تتولد قوة دافعة في الملف الثانوي، وبعد استقرار الفيض ينعدم التيار فيه.
  • في الحث الذاتي، عند قطع التيار من ملف كثير اللفات تتولد قوة دافعة مستحثة كبيرة قد تزيد على قوة البطارية، وقد تسبب توهج مصباح نيون موصل على التوازي بين طرفي الملف.
  • رابعا القوة الدافعة في سلك مستقيم متحرك
  • عندما يتحرك السلك عموديا على المجال بسرعة v تتولد فيه قوة دافعة emf = B · L · v.
  • تحدد قاعدة فليمنج لليد اليمنى اتجاه التيار المستحث في السلك.
  • خامسا الدينامو
  • يولد الدينامو تيارا متردديا تتغير شدته واتجاهه دوريا، ويمثل بيانيا بمنحنى جيبي.
  • تكون القوة الدافعة المستحثة عظمى عندما تكون الزاوية 90 درجة، وتنعدم عندما تكون الزاوية صفرا.
  • لتحويل التيار المتردد إلى تيار موحد الاتجاه يتصل طرفا الملف بقطعتين متقابلتين من أسطوانة معدنية مجوفة مشقوقة، تلامسها فرشاتان، ويكون عدد القطع ضعف عدد الملفات عند استخدام عدة ملفات.
  • سادسا المحول الكهربي
  • يتكون المحول من ملف ابتدائي وملف ثانوي على قلب من شرائح حديدية رقيقة معزولة عن بعضها.
  • القلب الحديدي يركز خطوط فيض المجال الناشئ عن الملف الابتدائي لتقطع الملف الثانوي.
  • يعمل المحول على التيار المتردد، ولا يصلح لرفع أو خفض قوة دافعة كهربية مستمرة.
  • تصنع شرائح القلب معزولة للحد من التيارات الدوامية، وبالتالي من الطاقة الكهربية المفقودة.
ملخص الدرس 1: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو · 6 / 19
المقارنات وخريطة المفاهيم الجوهرية

المقارنات وخريطة المفاهيم الجوهرية

ملخص الدرس 1: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو · 7 / 19
الملخص الشامل للدرس

الملخص الشامل للدرس

وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
الحث الكهرومغناطيسيتتولد قوة دافعة مستحثة عند تغير خطوط الفيض التي يقطعها الموصل أو الملفتتولددافعةمستحثةتغير
قانون فاراداي
  • emf = −N · ΔΦ / Δt
  • وقاعدة لنز تحدد اتجاه التيار المستحث
وقاعدةتحدداتجاهالتيار
•
  • الحث المتبادل بين ملفين
  • والحث الذاتي داخل الملف الواحد
  • ووحدة القياس هي الهنري
الحثالمتبادلملفينوالحث
السلك المتحركemf = B · L · v
الدينامو
  • emf = N · B · A · ω · sin θ
  • وينتج تيارا متردديا
وينتجتيارامتردديا
المحول الكهربي
  • يرفع أو يخفض الجهد حسب عدد اللفات
  • ولا يصلح مع التيار المستمر
يرفعيخفضالجهداللفات
ملخص الدرس 1: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو · 8 / 19
الخريطة الذهنية والمفاهيم الجوهرية

الخريطة الذهنية والمفاهيم الجوهرية

وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
الحث الكهرومغناطيسي
  • تيار مستحث ينشأ عن الحركة النسبية بين الموصل والمجال
  • أو عن تغير الفيض
تيارمستحثينشأالحركة
قانون فاراداي
  • emf = −N · ΔΦ / Δt
  • ويتناسب مع المعدل الزمني لقطع خطوط الفيض وعدد اللفات
ويتناسبالمعدلالزمنيلقطع
قاعدة لنزاتجاه التيار المستحث يضاد التغير المسبب لهاتجاهالتيارالمستحثيضاد
الحث المتبادل بين ملفين
  • معامله M يتوقف على القلب الحديدي
  • وحجم وعدد لفات الملفين
  • والمسافة بينهما
معاملهيتوقفالقلبالحديدي
الحث الذاتي داخل الملف
  • معامله L
  • ووحدته الهنري
معاملهووحدتهالهنري
سلك مستقيم متحركemf = B · L · v
الديناموemf = N · B · A · ω · sin θ
المحول الكهربي
  • Vs / Vp = Ns / Np
  • وكفاءته هي نسبة الطاقة الخارجة إلى الداخلة
وكفاءتهنسبةالطاقةالخارجة
ملخص الدرس 1: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو · 9 / 19
جداول المقارنة والتلخيص

جداول المقارنة والتلخيص

وجه المقارنة الحث المتبادل الحث الذاتي
المسبب تغير التيار في ملف يؤثر في ملف ثانوٍ مجاور أو متداخل معه تغير شدة التيار في الملف نفسه
القوة الدافعة المستحثة emf = −M · ΔI1 / Δt بين الملفين emf = −L · ΔI / Δt في الملف نفسه
المعامل معامل الحث المتبادل (M) معامل الحث الذاتي (L)
ما يتعلق بالمعامل
  • يتوقف على وجود قلب حديدي
  • وحجم وعدد لفات الملفين
  • والمسافة بينهما
يقدر بالقوة الدافعة المتولدة عندما يكون المعدل الزمني لتغير التيار أمبيرا واحدا في الثانية
وحدة القياس الهنري الهنري
مثال من الدرس المحول الكهربي توهج مصباح النيون عند قطع التيار من ملف كثير اللفات
  • مقارنة المحول الرافع بالمحول الخافض:
وجه المقارنة المحول الرافع للجهد المحول الخافض للجهد
عدد لفات الملف الثانوي أكبر من عدد لفات الابتدائي (Ns > Np) أقل من عدد لفات الابتدائي (Ns < Np)
القوة الدافعة للثانوي أكبر من القوة الدافعة للابتدائي أقل من القوة الدافعة للابتدائي
شدة تيار الثانوي أقل من شدة تيار الابتدائي أكبر من شدة تيار الابتدائي
ملخص الدرس 1: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو · 10 / 19
أمثلة ومسائل محلولة بالخطوات

أمثلة ومسائل محلولة بالخطوات

ملخص الدرس 1: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو · 11 / 19
الشرح المفصل: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو

الشرح المفصل: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو

  • يشمل هذا الدرس المحاور الآتية:
  • تجربة فاراداي وظاهرة الحث الكهرومغناطيسي.
  • العوامل التي تتوقف عليها القوة الدافعة المستحثة، وقانون فاراداي.
  • قاعدة لنز وقاعدة فليمنج لليد اليمنى.
  • الحث المتبادل والحث الذاتي، ومعاملاهما، والهنري.
  • القوة الدافعة المستحثة في سلك مستقيم يتحرك في مجال مغناطيسي.
  • الدينامو وتوليد التيار المتردد.
  • المحول الكهربي وكفاءته.
ملخص الدرس 1: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو · 12 / 19
حل التطبيقات الحياتية للتقسيم التناسبي وحسابات مقياس الرسم في الخرائط والمخططات الهندسية.

حل التطبيقات الحياتية للتقسيم التناسبي وحسابات مقياس الرسم في الخرائط والمخططات الهندسية.

ملخص الدرس 1: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو · 13 / 19
تطبيقات مقياس الرسم: مقياس الرسم = الطول في الرسم ÷ الطول الحقيقي. إذا كانت النسبة 1 سمي (تكبير) كالرسوم المجهرية للحشرات والخلايا الحيوية.

تطبيقات مقياس الرسم: مقياس الرسم = الطول في الرسم ÷ الطول الحقيقي. إذا كانت النسبة 1 سمي (تكبير) كالرسوم المجهرية للحشرات والخلايا الحيوية.

ملخص الدرس 1: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو · 14 / 19
مثال محلول: القوة الدافعة المستحثة في ساق متحركة

مثال محلول: القوة الدافعة المستحثة في ساق متحركة

نص المسألة←ساق طولها 30 cm تتحرك في مجال مغناطيسي كثافة فيضه 0.8 T بسرعة 0.5 m/s، والمطلوب حساب القوة الدافعة الكهربية المستحثة في الساق.
  1. L = 0.3 m.
  2. نستخدم القانون emf = B · L · v، مع افتراض أن السرعة عمودية على اتجاه المجال كما في اشتقاق القانون.
  3. emf = 0.8 × 0.3 × 0.5.
  4. القوة الدافعة الكهربية المستحثة = 0.12 V.
ملخص الدرس 1: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو · 15 / 19
التطبيقات الحياتية والصناعية والتكنولوجية

التطبيقات الحياتية والصناعية والتكنولوجية

وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
المولدات والمحولات الكهربية
  • يقوم عليها الحث الكهرومغناطيسي
  • وهو الأساس الذي تبنى عليه فكرة عمل معظم الأجهزة الكهربية
يقومعليهاالحثالكهرومغناطيسي
نقل الطاقة الكهربية
  • تستخدم المحولات لرفع أو خفض القوة الدافعة للتيار المتردد
  • ونقل الطاقة الكهربية لمسافات بعيدة دون فقد كبير نسبيا
تستخدمالمحولاتلرفعالقوة
تقليل الفاقد في المحوليصنع قلب المحول من شرائح رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية والطاقة المفقودةيصنعشرائحرقيقةمعزولة
الدينامو
  • يولد تيارا متردديا
  • ويمكن تعديله ليعطي تيارا موحد الاتجاه بأسطوانة معدنية مشقوقة وفرشاتين
يولدتيارامترددياويمكن
مصباح النيون
  • يتطلب مصباح النيون لتوهجه جهدا يصل إلى حوالي 180 فولت
  • وقد تكون القوة الدافعة المستحثة عند قطع التيار من ملف كثير اللفات أكبر من قوة البطارية
  • فتسبب توهج مصباح موصل بين طرفيه
يتطلبلتوهجهجهداحوالي
قيود الاستخدام
  • يصلح التيار المتردد في بعض العمليات
  • ولكنه لا يصلح في بعض العمليات الأخرى كالتحليل الكهربي والطلاء بالكهرباء
يصلحالتيارالمترددالعمليات
ملخص الدرس 1: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو · 16 / 19
تريكات الامتحان وكبسولة التفوق الوزاري

تريكات الامتحان وكبسولة التفوق الوزاري

ملخص الدرس 1: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو · 17 / 19
كبسولة المراجعة السريعة وأهم فنيات الامتحان:

كبسولة المراجعة السريعة وأهم فنيات الامتحان:

ملخص الدرس 1: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو · 18 / 19
دليل استفسارات وأسئلة الطلاب الشائعة: الدرس 1 – قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو

دليل استفسارات وأسئلة الطلاب الشائعة: الدرس 1 – قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو

  • س1 كيف يتولد التيار المستحث في الملف؟
  • ج: يتولد عند وجود حركة نسبية بين الموصل والمجال المغناطيسي، أي عند إدخال المغناطيس في الملف أو إخراجه، فيتغير عدد خطوط الفيض التي تمر بلفاته.
  • س2 لماذا ينحرف مؤشر الجلفانومتر في اتجاهين مختلفين؟
  • ج: لأن اتجاه حركة المغناطيس يتغير بين الإدخال والإخراج، فيتغير اتجاه القوة الدافعة المستحثة، وذلك وفق قاعدة لنز.
  • س3 ما الذي يزيد القوة الدافعة المستحثة؟
  • ج: زيادة المعدل الزمني لقطع خطوط الفيض، وزيادة عدد لفات الملف، ووجود قلب من الحديد داخل الملف الذي يركز خطوط الفيض.
  • س4 لماذا لا يصلح المحول الكهربي مع التيار المستمر؟
  • ج: لأن المحول يعمل بتغير المجال المغناطيسي الناتج عن مصدر جهد متردد، ولذلك لا يصلح لرفع أو خفض قوة دافعة كهربية مستمرة.
  • س5 لماذا يصنع قلب المحول من شرائح رقيقة معزولة؟
  • ج: للحد من التيارات الدوامية، وبالتالي من الطاقة الكهربية المفقودة.
  • س6 كيف أعرف هل المحول رافع أم خافض للجهد؟
  • ج: بمقارنة عدد لفات الملف الثانوي بعدد لفات الابتدائي؛ فإذا كان عدد لفات الثانوي أكبر فالمحول رافع، وإذا كان أقل فالمحول خافض.
ملخص الدرس 1: قانون فاراداي وتطبيقات الحث الكهرومغناطيسي والدينامو · 19 / 19