✓ درس 3.1 · كتاب الوزارة
الكهربية الديناميكية والمغناطيسية
قانون فاراداي وقاعدة لينز
الصف الثالث الثانوي
المدة 45 د
محتوى كامل
قانون فاراداي ولينz — emf=-NΔφ/Δt، Fleming right hand، تجربة تقريب مغناطيس.
اضغط أي أداة — لتوليد اختبارات وفلاش كارد وملخصات وتجارب من الدرس تفاعلياً
قانون فاراداي ولينz — emf=-NΔφ/Δt، Fleming right hand، تجربة تقريب مغناطيس.
🌀 فيزياء · الفصل · الحث الكهرومغناطيسي
قانون فاراداي وقاعدة لينز
Faraday · Lenz · emf = −N Δφ/Δt · Fleming Right Hand
📖 الدرس
⏱ ~٤٥$ د
🔬 38 رسمًا
🧪 تقريب مغناطيس
🎯
سوف تتعلم
- ✓يشرح ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي وتجربة فاراداي
- ✓يطبق وقاعدة لنz
- ✓يحدد اتجاه التيار المستحث بيد فليمنج اليمنى
📐
قانون فاراداي
Lenz: − = مقاومة التغير
📖
نتائج فاراداي — كتاب الوزارة
١ - الحركة النسبية بين الموصل والمجال المغناطيسي الذي يتغير فيها المعدل الزمني الذي يقطع به الموصل خطوط الفيض تولد قوة دافعة مستحثة في الموصل، ويتوقف اتجاهها على إتجاه حركة الموصل.
٢ - يتناسب مقدار القوة الدافعة المستحثة طردياً مع المعدل الزمني الذي يقطع به الموصل خطوط الفيض:
٣ - مقدار القوة الدافعة المستحثة يتناسب طردياً مع عدد لفات الملف:
وهو ما يعرف بقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي. تدل الإشارة السالبة على أن اتجاه emf (والتيار المستحث) يعكس التغير المسبب له — قاعدة لنz.
🔄
قاعدة لنz — نص الوزارة
تنص قاعدة لنz: يكون اتجاه التيار الكهربي المستحث بحيث يعاكس التغير المسبب له.
عند تقريب القطب الشمالي N من الملف: تيار مستحث يجعل وجه الملف N → تنافر → مقاومة التقريب.
عند إبعاد N: تيار مستحث يجعل وجه الملف S → تجاذب → مقاومة الإبعاد.
🎮
استكشف — مختبر فاراداي ولينz
🔬
تجربة الدرس — تقريب/إبعاد مغناطيس عن ملف
وصّل ملفاً بجلفانومeter حساس. قرّب قطب N للملف — لاحظ انحراف المؤشر. أبعد المغناطيس — انحراف معاكس. تحقق من قاعدة لنz: التيار المستحث يقاوم التغير.
1ملف + G — صفر في المنتصف
2قرّب N — سجّل اتجاه الانحراف
3أبعد N — اتجاه معاكس
4↑سرعة الحركة → ↑|emf|
✋
قاعدة اليد اليمنى لفليمنج
التيار المستحث في سلك مستقيم يسري عمودياً على المجال المغناطيسي.
Fleming Right Hand Rule: الإبهام = اتجاه الحركة · السبابة = B · الأوسط = التيار المستحث.
🔬
الرسوم — 38 شكلًا
🔬explainer_fig1_948164375926
- افترض أن لدينا ملفًّا موصِّلًا كما هو موضَّح فيما يأتي.
🔬explainer_fig2_948164375926
- تخيَّل أننا نضع قضيبًا مغناطيسيًّا بالقرب من الملف كالآتي.
🔬explainer_fig3_948164375926
- يمرُّ بعض خطوط المجال المغناطيسي من المغناطيس عبر الملف، كما هو موضَّح فيما يأتي.
🔬تعريف: الحث الكهرومغناطيسي
- انظر مجدَّدًا القضيب المغناطيسي والملف، وقد حذفنا خطوط المجال هذه المرة للتوضيح. عرفنا أنه إذا كان كلاهما ساكنًا، فلن يُستحَث أيُّ تيار، كما هو موضَّح فيما يأتي.
🔬تعريف: الحث الكهرومغناطيسي
- أمَّا إذا كان المغناطيس مُتحرِّكًا (في أيِّ اتجاه)، في حين يظلُّ الملف ساكنًا، فإن المجال المغناطيسي الذي يمرُّ عبر الملف يتغيَّر مع الزمن، وسيُستحَث تيار في الملف كما يأتي.
🔬تعريف: الحث الكهرومغناطيسي
- من الممكن أيضًا أن يظلَّ المغناطيس ساكنًا في حين يتحرَّك الملف، كما هو موضَّح فيما يأتي.
🔬تعريف: الحث الكهرومغناطيسي
- تخيَّل على سبيل المثال أن الملف ساكن، في حين يتحرَّك المغناطيس ببطء شديد، كما هو موضَّح فيما يأتي.
🔬تعريف: الحث الكهرومغناطيسي
- ولكن، إذا تحرَّك المغناطيس بسرعة كبيرة نحو الملف، فسيُستحَث تيار أقوى كالآتي.
🔬مثال ١: فهْم الحث الكهرومغناطيسي
- يوضِّح الشكل مغناطيسًا دائمًا يُحرَّك عبر ملف نحاسي. تولِّد هذه الحركة تيارًا كهربيًّا بالحث في الملف شدته 0.5 A.
🔬الحل
- ثمَّة طريقة أخرى لتقوية الحث، فبدلًا من استخدام ملف ذي لفة واحدة، يُمكننا استخدام ملف ذي لفات عديدة متطابقة، يُسمَّى الملف اللولبي. إن إضافة عدد من اللفات إلى الملف تعمل على زيادة
🔬مثال ٢: فهْم الحركة النسبية في الكهرومغناطيسية
- يوضِّح الجزء (أ) من الشكل قضيبًا مغناطيسيًّا يتحرَّك بالسرعة 𝑣 في اتجاه ملف لولبي ثابت. يستحث ذلك فرق جهد كهربي بين طرفي الملف اللولبي. يوضِّح الجزء (ب) من الشكل قضيبًا مغناطيسيًّا
🔬الحل
- افترض أن لدينا قضيبًا مغناطيسيًّا يتحرَّك عبر ملف لولبي، كما هو موضَّح فيما يأتي.
🔬الحل
- وكما هو الحال مع أيِّ مجال مغناطيسي، يُمكن تمثيل المجال المُستحَث بقطب شمالي وقطب جنوبي. وعمليًّا، يُمكن أن يحلَّ قضيب مغناطيسي محلَّ الملف اللولبي. وفيما يأتي مخطط يوضِّح مجال كلّ
🔬الحل
- بافتراض إجراء هذا الإحلال، يجب تحديد اتجاه المغناطيس الذي يحلُّ محلَّ الملف اللولبي. هناك احتمالان لهذا الاتجاه، كما هو موضَّح فيما يأتي.
🔬مثال ٣: فهْم قانون لِنز
- يوضِّح الشكل قضيبًا مغناطيسيًّا يتحرَّك مبتعدًا عن ملف لولبي. يؤدِّي ذلك إلى حث تيار كهربي في الملف، يُنشئ بدوره مجاله المغناطيسي. أيٌّ من طرفي الملف يمثِّل القطب الشمالي للمجال ال
🔬الحل
- إذا مثَّلَت النقطة (أ) القريبة من الملف اللولبي القطب الشمالي للمغناطيس، ومثَّلَت النقطة (ب) القطب الجنوبي، فسيكون المغناطيس الفعلي والمغناطيس الذي يحلُّ محلَّ الملف اللولبي على ا
🔬الحل
- وفي المقابل للحالة السابقة، تمثِّل النقطة (أ) القريبة من الملف اللولبي القطب الجنوبي للمغناطيس، وتمثِّل النقطة (ب) القطب الشمالي للمغناطيس. وهذه الحالة موضَّحة فيما يأتي.
🔬الحل
- يُمكننا تصوُّر ذلك عن طريق تمثيل السلك داخلًا إلى الشاشة أو خارجًا منها، وتمثيل المجال مُشيرًا من اليمين إلى اليسار حول السلك.
🔬الحل
- بالنسبة إلى سلك ومجال بهذا الترتيب، كما هو موضَّح في الشكل السابق، ثمَّة العديد من الاتجاهات التي يُمكن أن يتحرَّك بها السلك ليقطع خطوط المجال المغناطيسي؛ ومن ثَمَّ يَستحِث فرق جهد
🔬مثال ٤: فهْم الحث الكهرومغناطيسي
- توضِّح الأجزاء (أ)، (ب)، (ج)، (د) في الشكل قطعة مستقيمة من سلك نحاسي تتحرَّك عبر مجال مغناطيسي. المجال المغناطيسي منتظِم، والسلك يتحرَّك بالسرعة نفسها في كلِّ جزء، ولكن في اتجاه مخ
🔬مثال ٥: فهْم الحث الكهرومغناطيسي للحركة الدائرية
- يوضِّح قطعة مستقيمة من سلك نحاسي تتحرَّك في مسار دائري في مجال مغناطيسي منتظِم. يوضِّح التمثيل البياني (ب) فرق الجهد عبر قطعة السلك مع الزمن أثناء حركتها. إذا كان الموضع
🔬يوضِّح الشكل مغناطيسًا دائمًا يُحرَّك عَبْر ملف نحاسي. تولِّد هذه الحركة تيارًا
- يوضِّح الشكل مغناطيسًا دائمًا يُحرَّك عَبْر ملف نحاسي. تولِّد هذه الحركة تيارًا كهربيًّا بالحث في الملف شدته 0.5 A.
🔬يوضِّح قطعة مستقيمة من سلك نحاسي تتحرَّك في مسار على مستطيل في مجا
- يوضِّح قطعة مستقيمة من سلك نحاسي تتحرَّك في مسار على مستطيل في مجال مغناطيسي منتظم. يوضِّح التمثيل البياني (ب) فرق الجهد عبر قطعة السلك مقابل الزمن، أثناء حركتها. الم
🔬worksheet_fig1_145196904352
- يوضِّح الرسم التالي حركة مغناطيس دائم عبر ملف من سلك نحاسي. تستحث الحركة تيارًا كهربيًّا في السلك.
🔬يوضِّح قطعة مستقيمة من سلك نحاسي تتحرَّك في مسار دائري في مجال مغناطيس
- يوضِّح قطعة مستقيمة من سلك نحاسي تتحرَّك في مسار دائري في مجال مغناطيسي منتظم. يوضِّح التمثيل البياني (ب) فرق الجهد عَبْرَ قطعة السلك مع الزمن أثناء حركتها. إذا كان الموض
🔬الأجزاء (أ)، (ب)، (ج)، (د) في الشكل توضِّح قطعة مستقيمة من سلك نحاسي تتحرَّك عَب
- الأجزاء (أ)، (ب)، (ج)، (د) في الشكل توضِّح قطعة مستقيمة من سلك نحاسي تتحرَّك عَبْرَ مجال مغناطيسي. المجال المغناطيسي مُنتظِم، وفي كلِّ جزء يتحرَّك السلك بنفس السرعة ولكن في اتجاه م
🔬توضِّح الأجزاء (أ)، (ب)، (ج)، (د) في الشكل قطعة مستقيمة من سلك نحاسي تتحرَّك عَب
- توضِّح الأجزاء (أ)، (ب)، (ج)، (د) في الشكل قطعة مستقيمة من سلك نحاسي تتحرَّك عَبْرَ مجال مغناطيسي. المجال المغناطيسي منتظم، والسلك يتحرَّك بالسرعة نفسها في كلِّ جزء ولكن في اتجاه م
🔬الأجزاء (أ)، (ب)، (ج)، (د) في الشكل توضِّح قطعة مستقيمة من سلك نحاسي تتحرَّك عَب
- الأجزاء (أ)، (ب)، (ج)، (د) في الشكل توضِّح قطعة مستقيمة من سلك نحاسي تتحرَّك عَبْرَ مجال مغناطيسي. المجال المغناطيسي مُنتظِم، وفي كلِّ جزء يتحرَّك السلك في اتجاهات مختلفة عَبْرَ ال
🔬يوضِّح الجزء أ من الشكل قضيبًا مغناطيسيًّا يتحرَّك بالسرعة 𝑣 في اتجاه ملف لولبي
- يوضِّح الجزء أ من الشكل قضيبًا مغناطيسيًّا يتحرَّك بالسرعة 𝑣 في اتجاه ملف لولبي ساكن. يحث ذلك فرق جهد كهربي بين طرفَي الملف اللولبي. يوضِّح الجزء ب من الشكل قضيبًا مغناطيسيًّا ساكن
🔬يوضِّح الشكل قضيبًا مغناطيسيًّا يتحرَّك في اتجاه ملف لولبي نحاسي ثم خلاله. تستحث
- يوضِّح الشكل قضيبًا مغناطيسيًّا يتحرَّك في اتجاه ملف لولبي نحاسي ثم خلاله. تستحث هذه الحركة فرق جهد كهربي عَبْرَ طرفَي الملف.
🔬لننظر أولًا إلى الملف الموصِّل الذي يتحرك من منطقةٍ مجالُها المغناطيسي يساوي صفر
- لننظر أولًا إلى الملف الموصِّل الذي يتحرك من منطقةٍ مجالُها المغناطيسي يساوي صفرًا إلى منطقةٍ لها مجال مغناطيسي غير منتظم لا يساوي صفرًا. وهذا ما يوضِّحه الشكل الآتي.
🔬عند دخول جزء من الملف المجال المغناطيسي، فإن الإلكترونات الحرة في هذا الجزء من ا
- عند دخول جزء من الملف المجال المغناطيسي، فإن الإلكترونات الحرة في هذا الجزء من الملف الذي يدخُل المجال تؤثِّر عليها قوة لها اتجاه عمودي على كلٍّ من المجال المغناطيسي وحركة الملف. و
🔬ولا تؤثِّر القوى إلا على الإلكترونات الحرة في جزء الملف الذي يدخُل المجال المغنا
- ولا تؤثِّر القوى إلا على الإلكترونات الحرة في جزء الملف الذي يدخُل المجال المغناطيسي. وتندفع هذه الإلكترونات نحو أحد طرفَي السلك. ويستحث تركيز الإلكترونات الحرة هذا في أحد طرفَي ال
🔬يمكن تحديد اتجاه التيار المستحث في ملف باستخدام قاعدة اليد اليمنى. وهذا ما يوضِّ
- يمكن تحديد اتجاه التيار المستحث في ملف باستخدام قاعدة اليد اليمنى. وهذا ما يوضِّحه الشكل الآتي.
🔬ويمكن التعبير عن معدَّل التغيُّر في الفيض المغناطيسي الكلي بأنه المعدَّل الذي يم
- ويمكن التعبير عن معدَّل التغيُّر في الفيض المغناطيسي الكلي بأنه المعدَّل الذي يمرُّ به الملف عبر خطوط المجال المغناطيسي. وهذا ما يوضِّحه الشكل الآتي الذي يُظهر المواضع التي تَفْصله
🔬ويمكننا أيضًا المقارنة بين ملفين يتحركان بسرعتين متساويتين ويَدخلان مجالين مغناط
- ويمكننا أيضًا المقارنة بين ملفين يتحركان بسرعتين متساويتين ويَدخلان مجالين مغناطيسيَّين مختلفين في الشدة. وهذا ما يوضِّحه الشكل الآتي.
🔬مثال ١: تحديد القوة الدافعة الكهربية المستحثة في ملف موصِّل يَدخل مجالًا مغناطيسيًّا منتظمًا
- ملف موصِّل نصف قطره 𝑟 = 1 3 c m وعدد لفَّاته 34 لفة. حُرِّك الملف حتى أصبح نصف مساحته في مجال مغناطيسي منتظم شدتُه 0.16 T، واتجاهه إلى خارج مستوى الشكل الموضَّح بموازاة محور الملف
🔬الحل
- يمكن تحديد اتجاه التيار باستخدام قاعدة اليد اليمنى. وباستخدام اتجاه الحركة واتجاه المجال المغناطيسي لجزء الملف الذي دخل المجال المغناطيسي في البداية، فإن اتجاه التيار في الملف يصبح
🃏
المراجعة — بطاقات تذكّر (12)
اقلب البطاقة ثلاثية الأبعاد — وجه السؤال ثم الإجابة:
🏅
قائمة الإنجازات
📝
اختبر نفسك — ٦ أسئلة
أسئلة الفهم
٠ / ٦٠١
Faraday:
٠٢
Lenz:
٠٣
↑ N → emf ?
٠٤
Fleming right: thumb=
٠٥
تقريب N:
٠٦
وحدة φ:
➡️
الدرس القادم
🔗
التالي: الحث المتبادل والذاتي