Télécharger

Report
‫المجال المغنطيسي المحدث من قبل تيار كهربائي‬
‫‪Champ magnétique créé par un‬‬
‫‪courant électrique‬‬
‫‪ ‬نشاط ‪ :1‬معاينة المجال المغنطيسي لموصل مستقيمي وموصل دائري وملف لولبي‬
‫‪.1‬‬
‫‪ .2‬عند تغيير منحى التيار الكهربائي نالحظ أن اإلبرة الممغنطة تنعكس‪ ,‬فنستنتج أن منحى المجال المغنطيسي‬
‫متعلق بمنحى التيار الكهربائي‪.‬‬
‫‪ .I‬المجال المغنطيسي لموصل مستقيمي‬
‫‪ .1‬طيف المجال المغنطيسي‬
‫يمثل الشكل جانبه طيف المجال المغنطيسي المحدث من قبل موصل مستقيمي‪.‬‬
‫يتعلق منحى متجهة المجال المغنطيسي بمنحى التيار الكهربائي المار في‬
‫الموصل المستقيمي‪ .‬ويمكن معرفة هذا المنحى بتطبيق إحدى القاعدتين التاليتين‪:‬‬
‫المجال المغنطيسي المحدث من قبل تيار كهربائي‬
‫‪ .a‬قاعدة مالحظ أمبير‬
‫نعتبر مالحظا ممتدا في اتجاه الموصل بحيث يجتازه التيار الكهربائي من الرجلين إلى الرأس‪ ,‬عندما‬
‫ينظر هذا المالحظ إلى نقطة ‪ M‬من المجال المغنطيسي‪ ,‬فإن ذراعه اليسرى تشير إلى منحى متجهة‬
‫المجال المغنطيسي في هذه النقطة‪.‬‬
‫‪ .b‬قاعدة اليد اليمنى‬
‫نضع اليد اليمنى على الموصل بحيث تكون راحتها موجهة نحو نقطة ‪ M‬من المجال المغنطيسي‬
‫ويخرج التيار من أطراف أصابعها‪ ,‬في هذه الحالة يشير اإلبهام عند إبعاده عن األصابع إلى منحى المجال‬
‫المغنطيسي في هذه النقطة‪.‬‬
‫‪ .2‬شدة المجال المغنطيسي لمول مستقيمي‬
‫شدة المجال المغنطيسي في ‪ M‬هي‪:‬‬
‫حيث‪ :µ :‬ثابتة تسمى النفاذية‪ ,‬وهي تميز الوسط الذي يوجد فيه المجال‪µ=µ0.µr .‬‬
‫حيث‪ :µ0 :‬تسمى نفاذية الفراغ‪ ,‬قيمتها هي‪µ0=4π 10-7(S.I) :‬‬
‫‪ :µr‬النفاذية النسبية للوسط‪.‬‬
‫ملحوظة‪:‬‬
‫‪ ‬بالنسبة للفراغ ‪µr=1‬أي‪µ=µ0 :‬‬
‫‪ ‬بالنسبة للهواء‪µr≈1 :‬أي‪µ≈µ0 :‬‬
‫المجال المغنطيسي المحدث من قبل تيار كهربائي‬
‫‪ .II‬المجال المغنطيسي لوشيعة مسطحة دائرية‬
‫الوشيعة المسطحة عبارة عن دارة كهربائية دائرية مكونة من عدة لفات موصلة‪,‬‬
‫بحيث يكون شعاعها ‪ R‬كبيرا جدا مقارنة مع طولها ‪.L‬‬
‫‪ .1‬طيف المجال المغنطيسي‬
‫يمثل الشكل جانبه طيف المجال المغنطيسي المحدث من قبل موصل دائري‪.‬‬
‫يمكن معرفة منحى بتطبيق قاعدة مالحظ أمبير أو قاعدة اليد اليمنى‪.‬‬
‫‪ .2‬وجها الوشيعة‬
‫في الوشيعة المسطحة تدخل خطوط المجال من وجه وتخرج من الوجه اآلخر‪.‬‬
‫بالمماثلة مع مغنطيس نسمي األول الوجه الجنوبي ‪ ,S‬والثاني الوجه الشمالي ‪.N‬‬
‫ولتمييز هذين الوجهين نتبع الطريقة التالية‪:‬‬
‫‪ ‬إذا تتبعنا منحى التيار ورسمنا الحرف ‪ N‬نقول إن الوجه شمالي‪.‬‬
‫‪ ‬إذا تتبعنا منحى التيار ورسمنا الحرف ‪ S‬نقول إن الوجه جنوبي‪.‬‬
‫‪ .3‬شدة المجال المغنطيسي في مركز الوشيعة‬
‫وشيعة مسطحة عدد لفاتها ‪ N‬وشعاعها ‪ ,R‬عندما يمر فيها تيار كهربائي ‪ I‬يظهر في مركزها مجال‬
‫مغنطيسي شدته‪:‬‬
‫المجال المغنطيسي المحدث من قبل تيار كهربائي‬
‫تمرين تطبيقي‪ :‬نعتبر وشيعة مسطحة شعاعها ‪ R=10cm‬وعدد لفاتها ‪.N=30‬‬
‫‪ .1‬ما هي شدة التيار الواجب تمريرها في الوشيعة لتكون شدة المجال المغنطيسي المحدث‬
‫في مركزها هي‪10BH :‬؟‬
‫‪ .2‬نوجه الوشيعة بحيث يكون محورها عموديا مع ‪.‬‬
‫ما هي شدة التيار ’‪ I‬الواجب تمريرها في الوشيعة لتنحرف إبرة ممغنطة موضوعة‬
‫في مركزها بزاوية ‪α=60°‬؟‬
‫‪ .1‬لدينا‪:‬‬
‫ت‪ .‬ع‪:‬‬
‫أي‪:‬‬
‫‪ .2‬لدينا حسب الشكل جانبه‪:‬‬
‫ومنه‪:‬‬
‫وبالتالي‪:‬‬
‫‪ .III‬المجال المغنطيسي المحدث من قبل ملف لولبي‬
‫الملف اللولبي دارة كهربائية دائرية مكونة من عدة لفات موصلة‪ ,‬بحيث يكون‬
‫طولها ‪ L‬كبيرا جدا بالمقارنة مع شعاعها‪.R‬‬
‫ت‪ .‬ع‪:‬‬
‫المجال المغنطيسي المحدث من قبل تيار كهربائي‬
‫‪ .1‬طيف المجال المغنطيسي‬
‫يمثل الشكل جانبه طيف المجال المغنطيسي المحدث‬
‫من قبل ملف لولبي‪.‬‬
‫يمكن معرفة منحى متجهة المجال المغنطيسي بتطبيق‬
‫إحدى القاعدتين السابقتين‪ ,‬مالحظ أمبير وقاعدة اليد اليمنى‪.‬‬
‫نحدد الوجه الشمالي والوجه الجنوبي للملف اللولبي بنفس الطريقة المستعملة بالنسبة للوشيعة‬
‫المسطحة‪.‬‬
‫ملحوظة‪ :‬خطوط المجال المغنطيسي داخل الملف اللولبي بعيدا عن طرفيه عبارة عن مستقيمات متوازية مع محور‬
‫الملف‪ ,‬إذن المجال المغنطيسي منتظم داخل الملف اللولبي‪.‬‬
‫‪ ‬نشاط ‪ :2‬دراسة شدة المجال المغنطيسي داخل ملف لولبي‬
‫‪ ‬تجربة ‪ :1‬تأثير شدة التيار‬
‫)‪I(A‬‬
‫)‪B(mT‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0.5‬‬
‫‪0.3‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0.6‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪0.9‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1.2‬‬
‫‪2.5‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪3‬‬
‫‪1.8‬‬
‫‪ .1‬المنحنى عبارة عن مستقيم يمر من األصل‪ ,‬إذن معادلته تكتب‬
‫على الشكل‪ B=K.I :‬حيث‪K= 0.6 10-3 T/A :‬‬
‫إذن هناك تناسب اطرادي بين شدة التيار المار في الملف والمجال المغنطيسي المحدث داخل الملف‪.‬‬
‫المجال المغنطيسي المحدث من قبل تيار كهربائي‬
‫‪ ‬تجربة ‪ :2‬تأثير عدد اللفات في المتر‬
‫)‪n(m-1‬‬
‫)‪B(mT‬‬
‫‪243‬‬
‫‪0.6‬‬
‫‪364‬‬
‫‪0.9‬‬
‫‪485‬‬
‫‪1.2‬‬
‫‪606‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪728‬‬
‫‪1.8‬‬
‫‪850‬‬
‫‪2.1‬‬
‫‪970‬‬
‫‪2.4‬‬
‫‪ .1‬بعد تمديد المنحنى نالحظ أنه مستقيم يمر من األصل‪,‬‬
‫إذن معادلته تكتب على شكل‪B=K’n :‬‬
‫حيث‪K’=2.47 10-6 T/m-1 :‬‬
‫إذن هناك تناسب اطرادي بين عدد اللفات في المتر والمجال المغنطيسي المحدث داخل الملف‪.‬‬
‫‪ .2‬انطالقا من التجربتين السابقتين يمكن أن نكتب‪B=C.n.I :‬‬
‫حيث‪ :C :‬ثابتة نقوم بحسابها فنجد‪C=K/n=K’/I≈1.24 10-6 (S.I)≈µ :‬‬
‫وبالتالي نعبر عن المجال المغنطيسي داخل ملف لولبي بالعالقة‪B=µ.n.I :‬‬
‫‪.2‬‬
‫شدة المجال المغنطيسي داخل الملف اللولبي‬
‫شدة المجال المغنطيسي لملف لولبي طوله ‪ L‬وعدد لفاته ‪ N‬ويمر فيه تيار كهربائي ‪ I‬هي‪:‬‬
‫مع‪:‬‬
‫‪ :‬عدد اللفات في المتر‪.‬‬
‫ملحوظة‪ :‬عند إدخال نواة من الحديد المطاوع (الفوالذ) داخل ملف لولبي فإن الوسط الذي يُحدث فيه المجال‬
‫المغنطيسي يتغير‪.‬‬
‫بما أن‪ µr=100 :‬فإن شدة المجال المغنطيسي تساوي ضعف الشدة السابقة مائة مرة‪.‬‬

similar documents