[ناصر اللحياني]

تذكير :

في المشاركة رقم 2 ، مجلد يحتوي على 25 ملف ( فلاشات وفيديو )

أضغط على الرابط التالي :

أضغط هنا لمعرفة رابط تحميل المجلد

[ناصر اللحياني]

قانون لابلاس
( تأثير مجال مغناطيسي منتظم على تيار مستقيم )

المركيز دو لابلاس ( 1749 - 1827م ) ، فلكي ورياضي فرنسي اشتهر بكثر من النظريات ومنها تأثير مجال مغناطيسي منتظم على تيار مستقيم .

تجربة عملية

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace6.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace6.swf

الخطوات :
نضع سلك حر الحركة بين طرفي مغناطيس منتظم على شكل حرف U ، ثم نقوم بالآتي :
( 1 ) إمرار تيار كهربائي في السلك الموصل
( 2 ) عكس اتجاه التيار
( 3 ) عكس اتجاه المغناطيس
( 4 ) إبعاد المغناطيس وإمرار التيار .

الملاحظة :

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace1.swf]WIDTH=550 HEIGHT=350[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace1.swf


[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace2.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace2.swf

نلاحظ عند إمرار التيار أن السلك يتحرك .
وعند عكس اتجاه التيار فإن السلك يتحرك في الاتجاه المعاكس
وعند عكس اتجاه المغناطيس فإن السلك يتحرك في الاتجاه المعاكس
وعند إبعاد المغناطيس وإمرار التيار فإن السلك لا يتحرك


الاستنتاج :
أي سلك موضوع في مجال مغناطيسي منتظم ويمر به تيار ، فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد اتجاهها وفق قاعد اليد اليمنى المفتوحة ( المنبسطة )

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace3.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace3.swf


[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace5.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace5.swf

وتعطى القوة من العلاقة التالية :

ق = ل × حم × ت × جاي

( حيث أن ي : هي الزاوية بين اتجاه التيار واتجاه المغناطيس )

قاعدة اليد اليمنى المفتوحة :

عند مدّ ( بسط ) اليد اليمنى ، فإن الإبهام يشير إلى اتجاه التيار الكهربائي ، وبقية الأصابع تشير إلى اتجاه المجال المغناطيسي ، وتكون القوة المغناطيسية خارجة من راحة اليد .

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace7.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace7.swf


[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace8.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace8.swf

ملاحظات :
القوة المغناطيسية تكون أكبر ما يمكن عند ( ي = 90 ) ، أي عندما يكون المجال المغناطيسي عمودي على السلك ( التيار ) ، وتكون مساوي للصفر عندما ( ي = صفر ) أي عندما يكون المجال المغناطيسي موازي للسلك ( التيار ) .

تفسير حدوث قوة مغناطيسية عند وضع سلك يمر به تيار في مجال مغناطيسي منتظم :

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace4.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace4.swf

نعلم أن المجال المغناطيسي بين قطبي مغناطيس في تجربتنا هذه يكون منتظما ، ونعلم أيضا أنه عند مرور التيار الكهربي في الموصل يتولد حوله مجال مغناطيسي تكون خطوط المجال على شكل دوائر منتظمة متحدة المركز ، وبالتي فإن خطوط مجال التيار للسلك وخطوط المجال المغناطيسي المنتظم المؤثر تكون في اتجاه واحد في أحد جانبي السلك [ في الشكل هنا يسار السلك ] بينما في الجانب الآخر من السلك تكون خطوط مجال التيار وخطوط المجال المغناطيسي المؤثر في اتجاهين متضادين ، و بالتالي تحدث حركة للسلك بسبب محصلة هاتين القوتين على تحريك السلك من جانب إلى آخر كما.


وهنا أربع مقاطع فيديو تشرح قانون لابلاس :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Laplace.rar

[ناصر اللحياني]

قانون لورنتز
تأثير المجال المغناطيسي على الشحنات الكهربائية التي تتحرك في السلك

هندريك أنطون لورنتز( 1853-1928م). فيزيائي هولندي، ذاع صيته بسبب نظريته الإلكترونية للمادة، وشارك الفيزيائي الهولندي بيتر زيمان جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1902م.لاكتشافهما تأثير المغنطيسية على الضوء والذي عرف باسم تأثير زيمان ( ظاهرة زيمان ) .

درس لورنتز القوى المؤثرة على الشحنات الكهربائية التي تتحرك في السلك ، وتوصل إلى النتيجة التالية :
القوة المؤثرة على السلك حسب قانون لابلاس هي عبارة عن محصلة القوى المؤثرة على الشحنات الكهربائية التي تتحرك في هذا السلك .

ق = ش × حم × ع × جاي

الفرق بين قانون لابلاس وقانون لورنتز

لابلاس : تدرس القوة المغناطيسية المؤثرة على سلك مستقيم يمر به تيار كهربائي موضوع في مجال مغناطيسي .

لورنتز : تدرس القوة المغناطيسية المؤثرة على الشحنات الكهربائية في سلك موضوع في مجال مغناطيسي .

استنتاج علاقة لورنتز من علاقة لابلاس :
ق = ل × حم × ت × جاي

وبما أن : ت = ش / ز

إذا :
ق = ( ل × حم × ش × جاي ) / ز

وبما أن : ع = ل / ز

إذا :
ق = ش × حم × ع × جاي


حركة الشحنات التي تدخل المجال المغناطيسي بشكل عمودي :

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Lorentz.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Lorentz.swf

إذا دخلت شحنة كهربائية مجال مغناطيسي بشكل عمودي فإنها تسلك مسارا دائريا ، نصف قطره يتناسب مع كل من كتلة الشحنة وسرعتها وعكسيا مع كل من مقدار الشحنة وشدة المجال .

[الحارث]

تعجز الكلمات عن شكركم جزاكم الله خير

[ناصر اللحياني]

بسم الله الرحمن الرحيم
أخوتي الكرام
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ، وبعد

بين أيديكم شرح رائع جدا بالفيديو لدرس :

تأثير مجال مغناطيسي منتظم على سلك يمر به تيار " قانون لابلاس"

للأستاذ الشيخ / عبد الله بن فهد الحنتوش - مُشرف الفيزياء
في إدارة التربية والتعليم بمحافظة الخرج


لمشاهدة الدرس تفضل إلى الرابط التالي :


http://www.4shared.com/file/40512635/4dde27f9/____.html
الفيديو بدقة عالية ( حجمه 95 م.ب )

وبالمناسبة ،،، حظــيت بأن كان الأســتاذ الشيخ عبد الله الحـنتوش

هو أول مشــرف يزورني بعد تعييني عندما كنت في محافظة الخرج ،

ولا زلت أتذكر كيف كان تعامله الراقي وخُلقه العالي وتوجيه المسدد ،

فكان له أثر في نفسي لن أنساه ما حييت ،

فله مني كل تقدير واحترام ومحبة وشكر وصاق الدعاء في ظهر الغيب .

[ناصر اللحياني]

مقدمة :

هناك العديد من التطبيقات العلمية التي تعتمد على التأثير الفيزيائي للمجال الكهربي والمجال المغناطيسي على الأجسام المشحونة ، حيث انه عند تعريض جسم مشحون لكلا المجالين فإن هذا الجسم سيقع تحت تأثير القوتين الكهربية والمغناطيسية ، ومن هذه التطبيقات :
جهاز منتخب السرعات ، جهاز مطياف الكتلة ، جهاز السنكلترون ، تأثير هول .

جهاز منتخب السرعات
the velocity selector

يتبين من اسم هذا الجهاز أنه مُنتخب ( مُرشح ) للسرعة حيث يمكن باستخدامه التحكم في اختيار جسيمات مشحونة ذات سرعة محددة.

الغرض منه :
الحصول على جسيمات مشحونة متساوية السرعة .

مكوناته :
1 – مصدر للشحنات
2 – مجال كهربائي
3 – مجال مغناطيسي منتظم

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/VelocitySelector.dir]WIDTH=740 HEIGHT=550[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/nas...tySelector.dir

مبدأ عمله :
تتعرض الشحنات في جهاز منتخب السرعات لمجالين متعامدين ( مجال كهربائي ومجال مغناطيسي ) و قوتين متعاكسين ( قوة كهربائية وقوة مغناطيسية ) ، أي أن القوة الناشئة عن كل واحد منهما يعاكس اتجاه الآخر ، فإذا كانت القوتان متساويتان فهذا يعني أن كل واحد منهما ألغى الآخر ، مما يسمح للجسم المشحون بأن يسير في خط مستقيم ويخرج من الفتحة التي على امتداد خط سيره ، أما إذا زادت إحدى القوتين عن الأخرى فإن الجسيم المشحون ينحرف ولا ينفذ عبر الفتحة المخصصة لذلك .

وبمعنى آخر نقول أن الجسيمات المتحركة بسرعة معينة هي التي ستتحرك في خط مستقيم لأن عند تلك السرعة تتساوى القوة الكهربية مع القوة المغناطيسية بينما الجسيمات المتحركة بسرعات اخرى ستنحرف عن المسار المستقيم لتصطدم بحائل يمنع مرورها من الفتحة الموجودة على محور الجهاز.

إذا نستطيع انتقاء شحنات ذات سرعات معينة لتمر في جهاز منتخب السرعات مع التخلص من بقية الشحنات غير المرغوبة ، بمعرفة أن الجسيم المشحون يسير بخط مستقيم عندما تكون ( القوة المغناطيسية = القوة الكهربائية )
ش × ع × حم = ش × ج
ع = ج/حم

الخلاصة :
نحدد السرعة بتغيير كل من شدة المجال الكهربائي وشدة المجال المغناطيسي .

فيديو يشرح جهاز منتخب السرعات

http://courses.science.fau.edu/~rjor...s/MFM03AN1.MOV

[ناصر اللحياني]

جهاز مطياف الكتلة
The mass Spectrometer

الغرض منه :
قياس كتل الجسيمات المشحونة .

مكوناته:
1 – جهاز مطياف الكتلة
2 – مصدر للأيونات
3 – مجال مغناطيسي منتظم
4 – فيلم حساس

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MassSpectrometer.dir]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/nas...ectrometer.dir

مبدأ عمله :

الجسيمات المتساوية في الشحنة ( التي حصلنا عليها من منتخب السرعات ) عندما تدخل مجالا مغناطيسيا يعامد اتجاه حركتها فإنها تأخذ مسارات دائرية لتصطدم بشاشة فوتوغرافية تعطي ومضة تشير إلى موقع اصطدام الايون مع الشاشة نتيجة للمجال المغناطيسي المطبق في جهاز مطياف الكتلة. وتعتمد أنصاف أقطار المسارات الدائرية على كتل هذه الجسيمات المشحونة .


والفلاشات التالية تحاكي مطياف الكتلة :

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MassSpectrometer1.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/nas...ctrometer1.swf


[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MassSpectrometer3.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/nas...ctrometer3.swf


[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MassSpectrometer4.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/nas...ctrometer4.swf


[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MassSpectrometer2.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/nas...ctrometer2.swf

العلاقة الرياضية :
ك = حم2 × س2 × ش / 8 جـ
وبهذه الطريقة يمكن ايجاد النسبة بين الكتلة إلى الشحنة عن طريق قياس نصف قطر دوران الجسم المشحون في مطياف الكتلة. وقيم المجال الكهربي والمغناطيسي لمرشح السرعة والمجال المغناطيسي المستخدم في المطياف.

فيديو ( بصيغة الفلاش )يتضح فيه طريقة استخدام جهاز مطياف الكتلة في المعامل :

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MassSpectrometer.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/nas...ectrometer.swf

[ناصر اللحياني]

مقارنة بين القوتين الكهربائية والمغناطيسية المؤثرة على الشحنة الكهربائية :

القوة الكهربائية
* تؤثر على الشحنات المتحركة والساكنة .
* تكسب الشحنة سرعة وتسارعا .
* تكون دائما موازية لاتجاه المجال الكهربائي .
* تبذل شغل عندما تؤثر على شحنة حرة
( لأنها تسبب انتقالها )


القوة المغناطيسية
* تؤثر على الشحنات المتحركة فقط .
* تغير اتجاه حركة الشحنة .
* تكون دائما عمودية على كل من اتجاه المجال المغناطيسي واتجاه حركة الشحنة .
* لا تقوم بشغل .لأن اتجاه القوة عمودي على اتجاه الحركة .

[ناصر اللحياني]

القوة المتبادلة بين تيارين مستقيمين متوازيين

عند إمرار تيارين في سلكيين متوازيين فإننا نلاحظ ما يلي :
يتجاذب السلكان المتوازيان إذا مرّ بهما تياران بإتجاه واحد

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/force_between_2_currents4.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/nas..._currents4.swf

و كذلك فإن السلكان المتوازيان يتنافران إذا مرّ بهما تياران بإتجاهين متاكسين

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/force_between_2_currents5.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/nas..._currents5.swf

تفسير القوة ( التجاذب والتنافر) المتبادلة بين تيارين مستقيمين متوازيين:

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/force_between_2_currents1.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/nas..._currents1.swf


[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/force_between_2_currents3.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/nas..._currents3.swf

باعتبار أن كل سلك يتأثر بالمجال المغناطيسي الناشئ عن السلك الآخر ، فهذا يعني أن كل منهما يتعرض لقوة مغناطيسية يُحسب مقدارها بقانون لابلاس ويحدد اتجاهها بتطبيق قاعدة اليد اليمنى المفتوحة ، فنجد أن كل سلك يؤثر على الآخر بقوة تجذبه نحوه إذا كان اتجاه التيار فيهما هو نفسه ، ونجد أيضا أن كل سلك يؤثر على الآخر بقوة تنافره عنه إذا كان اتجاه التيار فيهما متعاكس .

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/force_between_2_currents6.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/nas..._currents6.swf

في الرابط التالي مقطعيّ فيديو عربي تشرح القوة المتبادلة بين تيارين مستقيمين متوازيين:

http://www.phys4arab.net/uploood/nas...2_currents.rar


يمكن حساب القوة المتبادلة ( تجاذب أوتنافر) بين تيارين مستقيمين متوازيين من خلال العلاقة التالية :

ق = 2 × 10^-7 × ت1 × ت2 × ل / ف

استنتاج القانون أعلاه كالتالي : القوة التي يتعرض لها التيار الأول ( ت1 ) من التيار الثاني وفق قانون لابلاس
ق2 = ت1 × ل × حم2
حم2 = 2 × 10^-7 × ت2 / ف
إذا
ق2 = ت1 × ل × 2 × 10 ^ - 7 × ت2 / ف

وبالمثل فإن القوة التي يتعرض لها التيار الثاني ( ت2 ) من التيار الأول وفق قانون لابلاس
ق1 = ت2 × ل × حم1
حم1 = 2 × 10^-7 × ت1 / ف
إذا
ق1 = ت2 × ل × 2 × 10 ^ - 7 × ت1 / ف

أي أن القوة التي يتعرض لها التيار الأول من التيار الثاني
= القوة التي يتعرض لها التيار الثاني من التيار الأول

وبشكل عام فإن القوة التي يؤثر بها أحد السلكيين على الآخر أو المتبادلة بينهما هي :
ق = 2 × 10^-7 × ت1 × ت2 × ل / ف

ملاحظات على العلاقة السابقة :

1 – القوتان المتبادلتان متساويتان في المقدار ومتعاكستان في الاتجاه ولكن محصلتهما لا تساوي الصفر ، لأنهما يؤثران على جسمين مختلفين .

2 – نطبق العلاقة السابقة في حالة كون الوسط العازل هواء أو فراغ ، حيث أن معامل النفاذية المغناطيسية يختلف من وسط لآخر .

3 - إذا كان التياران في اتجاه واحد فإن محصلة المجال المغناطيسي بينهما = حم الكبرى– حم الصغرى

وأما إذا كان التياران في اتجاهين مختلفين فإن محصلة المجال المغناطيسي بينهما = حم 1+ حم 2

نقطة التعادل :

في حالة ( تياران في اتجاه واحد )

موقعه : بين السلكين وأقرب للتيار الأصغر
قانونه : التيار الأصغر / س = التيار الأكبر / ( ف – س )
حيث أن ( ف ) المسافة بين السلكين ، و ( س ) بعد نقطة التعادل عن التيار الأصغر .
ملاحظة : في حالة طلب بُعد النقطة عن التيار الأكبر ، فإن علينا أن نحسب ( س ) ثم يكون المطلوب ( ف – س )

في حالة ( تياران في اتجاهين مختلفين )

موقعه : خارج السلكين من جهة التيار الأصغر
قانونه : التيار الأصغر / س = التيار الأكبر / ( ف + س )
حيث أن ( ف ) المسافة بين السلكين ، و ( س ) بعد نقطة التعادل عن التيار الأصغر .
ملاحظة : في حالة طلب بُعد النقطة عن التيار الأكبر ، فإن علينا أن نحسب ( س ) ثم يكون المطلوب ( ف + س )

[ناصر اللحياني]

عذرا .... يغنيكم مقطع الفيديو التالي عن الشرح أعلاه ،

لأنه إذا حضر الماء بطل التيمم ...

شرح الأستاذ الشيخ / عبد الله بن فهد الحنتوش
مشرف مادة الفيزياء - إدارة التربية والتعليم بمحافظة الخرج



http://www.4shared.com/file/40668465...908/_____.html
الفيديو بدقة عالية ( 75 م.ب )