[ناصر اللحياني]

توصيل المولدات
Connected of batteries

بمثل ما ذكرنا في توصيل المقاومات ، نحتاج أحيانا إلى توصيل عدة مولدات في الدائرة الكهربية ويكون توصيلها بطرق ثلاث :

التوصيل على التوالي batteries in Series
في هذا النوع من التوصيل يتم ربط القطب السالب لمولد مع القطب الموجب لمولد آخر يليه . ، كما في الصور التالية :

و يصبح لدينا ما يلي :

1- التيار هو نفسه في كافة أجزاء الدائرة .
2- المقاومة الكلية الداخلية تساوي مجموع المقاومات الداخلية للمولدات .
3- القوة المحركة الكلية تساوي مجموع القوى المحركة للمولدات ( تكبير للقوة المحركة )

ونثبت ذلك من قانون حفظ الطاقة :
ط = ط1 + ط2 ===> (1)
ولكن : ط = قم × ش
إذا قم الكلية × ش = قم1 × ش + قم 2 ش
قم الكلية = قم1 + قم 2
وبشكل عام : قم الكلية = قم ن
( ن : عدد المولدات على التوالي )



التوصيل على التوازي batteries in Parallel
نقول عن عدد من المولدات إنها متصلة على التوازي إذا وصلت الأقطاب المتشابهة مع بعضها ويشترط في توصيل المولدات على التوازي أن تكون متماثلة ( لها نفس القوة المحركة الكهربائية ونفس المقاومة الداخلية ) أما إذا اختلفت المولدات فإن المولد ذا القوة المحركة الأقل سيتسبب في استهلاك طاقة المولد ذي القوة المحركة الأكبر وهذا يسبب إهدارا للطاقة الكهربائية . ، كما في الصور التالية :

و يصبح لدينا ما يلي :
1 – شدة التيار الكلية تساوي مجموع التيارات الخارجة من المولدات ( تكبير للتيار )
2 – تعطى المقاومة الكلية بالقانون 1/م. = 1/م1. + 1/2. + 1/2.
3- القوة المحركة الكلية هي نفسها لأي مولد .

ط الكلية = ط1 + ط2 + ط3
ولكن ط = قم × ت × ز
إذا : قم الكلية × ت الكلي × ز = قم × ت × ز + قم × ت × ز + ....
قم الكلية × ت الكلي = قم × ت + قم × ت + .... وبأخذ قم عامل مشترك
قم الكلية × ت الكلي = قم ( ت + ت + ت + ..... )
ولكن : ت الكلي = ( ت + ت + ت + .... )
إذا : قم الكلية = قم
أي أن القوة المحركة الكلية = القوة المحركة لأي مولد


صور مقارنة بين التوصيل على التوالي وعلى التوازي :

التوصيل المختلط :
نحصل منه على زيادة القوة المولدة وشدة التيار ، كما في الصور التالية :







العدد الكلي للمولدات = ن × ل
ن ==> عدد الصفوف .
ل ==> عدد المولدات في كل صف .

إذا :
قم الكلية = ل × قم1
م0الكلية = ( ل × م0 ) / ن


والجدول التالي للمقارنة :

[ناصر اللحياني]

قانونا كيرشوف
Kirchhoff's laws

غوستاف روبرت كيرشوف (12 مارس 1824 - 17 أكتوبر 1887) فيزيائي ألماني كان له دور كبير في فهم عمل الدوائر الكهربية.

بداية يمكن تقسيم الدوائر الكهربية إلى ثلاث أقسام :

( 1 ) بسيطة .
( 2 ) معقدة يمكن إرجاعها إلى بسيطة .
( 3 ) معقدة لا يمكن إرجاعها إلى بسيطة .

الدوائر البسيطة و الدوائر المعقدة التي يمكن إرجاعها تحل بقوانين التوالي والتوازي وقانون أوم مباشر، مثل الدوائر التالية :

وأما الدوائر المعقدة التي لا يمكن إرجاعها تحل بقوانين كيرشوف ، مثل الدائرة التالية :

ملاحظة 1 :
ستقتصر في دراستنا على أبسط الدوائر المعقدة ، وهي المكونة من ثلاث حلقات ،
فمثلا ...الدائرة التالية مكونة من ثلاث حلقات

حلقة يمنى ، حلقة يسرى ، الحلقة الكبيرة

وكذلك الدائرة التالية مكونة من ثلاث حلقات

حلقة عليا ، حلقة سفلى ، الحلقة الكبيرة

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law1.swf]WIDTH=400 HEIGHT=450[/flash]

http://www.phys4arab.net/uploood/nas...#39;s_Law1.swf

ملاحظة 2 :
بما أن لدينا ثلاث حلقات ،إذا سيكون لدينا نقطتي تفرع ... وتذكروا هذه القاعدة :

عدد الحلقات = عدد نقاط التفرع + 1
عدد التيارات = عدد نقاط التفرع + 1

نص قانونا كرشوف

القانون الأول لكرشوف :

مجموع شدة التيارات الداخلة إلى نقطة تفرع معينة ،تساوي مجموع شدة التيارات الخارجة من هذه النقطة
وقد بُني هذا القانون على مبدأ عدم قدرة الشحنات الكهربائية على التجمع عند أي نقطة في دائرة مغلقة.

ت الداخلة = ت الخارجة

لحفظ الفلاش التالي ، أضغط بزر الفأرة الأيمن ثم أختر حفظ بإسم :

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law2.swf]WIDTH=400 HEIGHT=450[/flash]

http://www.phys4arab.net/uploood/nas...#39;s_Law2.swf

القانون الثاني لكرشوف :

مجموع الجهود لدائرة مغلقة يساوي الصفر ورياضيا نقول ، لأي مسار مغلق فإن :

مجموع قم = مجموع ت × م

شاهد الفلاشات التالية :

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law3.swf]WIDTH=400 HEIGHT=450[/flash]

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law4.swf]WIDTH=400 HEIGHT=450[/flash]

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law5.swf]WIDTH=400 HEIGHT=450[/flash]

http://www.phys4arab.net/uploood/nas...#39;s_Law3.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/nas...#39;s_Law4.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/nas...#39;s_Law5.swf

وكذلك هذه الصور :

وبتعبير آخر فإن فرق الجهد يزداد عبر المصادر بنفس القيمة التي ينخفض بها عبر نبائط الخرج. فإذا بدأنا مثلاً عند قاعدة إحدى بطاريتي مشعل كهربائي، فإن القوة الدافعة الكهربائية ترتفع خلال كل بطارية بمقدار واحد ونصف لكل بطارية، وبالتالي تصبح الزيادة الكلية ثلاثة فولتات. ويكون مقدار الهبوط في فرق الجهد ثلاثة فولتات تسري خلال المصباح.

ولتبسيط ..قانون كيرشوف الثاني .

نقول أن لدينا في قانون كرشوف الثاني طرفين ، طرف أيمن وطرف أيسر الطرف ،
الطرف الأيسر هو عبارة عن مجموع فروق الجهد الكهربية في الدائرة المغلقة . أي أنه مجموع حاصل ضرب كل تيار في المقاومات التي يمر فيها مع الأخذ في الاعتبار الاتجاه الذي نفترضه لسير لتيار في كل حلقة بمعنى:
نفترض اتجاه موجب للتيار أما مع عقارب الساعة أو ضد عقارب الساعة ، ثم إن كان التيار في نفس اتجاه التيار الذي افترضناه كان التيار موجب ، وإن كان التيار عكس الاتجاه التيار الذي افترضناه كان التيار سالب.

الطرف الأيمن هو عبارة عن مجموع قيم المولدات في الدائرة المغلقة ، مع الأخذ في الاعتبار الاتجاه الذي نفترضه لسير لتيار في كل حلقة ، فإن كان اتجاه التيار الذي افترضناه يخرج من القطب الموجب للمولد كانت قم موجبة ، وإن كان اتجاه التيار الذي افترضناه يخرج من القطب السالب للمولد كانت قم سالبة
ش

[ناصر اللحياني]

خطوات حل مسائل الدوائر المعقدة بقانونا كرشوف مع مسألة كتطبيق على كل خطوة :


وقبل ذلك هذه إضافة رائعة من أخي الكريم ( الفريـــد )

سؤال مهم جدا : متى تكون الدائرة معقد لا يمكن تبسيطها ؟؟

هذا السؤال يضع الطالب أو القاريء في الطريق الصحيح عند حل التمارين ،

الجواب :

- المولدين المربوطين على التوازي . الأصل التماثل فإن اختلفا استخدمنا قوانين كيرشوف .
- مولدين بينهما مقاومة و نقطة تفرع أو مقاومتين بينهم مولد و نقطة تفرع .
- مولد محصور بين مقاومتين و احدى المقاومتين محصورة بين المولدين .

مع ملاحظة أن قانونا كيرشوف صالحة لكل الدوائر الكهربية و هذه الملاحظات عند محاولة
تبسيط الدوائر هل هو ممكن أم غير ممكن .

ملف للإطلاع فقط
http://www.phys4arab.net/uploood/freed/kershooof.pdf


وهذا عرض فلاش شكويف عن دوائر كيرشوف :


[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff.dir]WIDTH=750 HEIGHT=480[/flash]

لحفظ عرض الشكويف أضغط على الرابط التلاي بزر الفأرة الأيمن ثم أختر حفظ الهدف بإسم :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff.dir

تحتاج إلى مُشغل الشكويف ، ويمكنك فتحه بمتصفح الإكسبلور




مسألة 1 : أحسب شدة التيارات : ت 1 ، ت2 ، ت3

الخطوة الأولى :

نبسط الدائرة قدر المكان نلاحظ من المسألة المعطاة أننا نستطيع أن نبسط المقاومات في الضلع و هـ فتوجد مقاومتان مربوطتان على التسلسل، نوجد المقاومة المكافئة لهما :
م = م1 + م2 = 1 + 1 = 2 أوم
وفي نفس الضلع تصبح المقاومة التي أوجدناها على التوازي مع المقاومة 2 أوم
فتكون المقاومة المكافئة لهما :
1/م = 1/م1 + 1/م2 = 1/2 + 1/2 = 1
م = 1 أوم
فيصبح الشكل كما في الرسم التالي :

الخطوة الثانية :

نختار نقطة تفرع من نقطتي التفرع أ أو د في الدائرة
ثم نفترض عند هذه النقطة تيارات داخلة وتيارات خارجة
في معظم المسائل تكون هذه الخطوة جاهزة ، كما في المسألة التي نحلها
الخطوة الثالثة :
نطبق قانون كرشوف الأول عند هذه النقطة ..... وتكون المعادلة الأولى
ولتكن عند النقطة أ كما يلي:
ت1 = ت2 + ت3 ---------- 1


الخطوة الرابعة ، والخطوة الخامسة :

نختار حلقتين مسارين مغلقين من أصل ثلاث حلقات في الدائرة
فإما أن نختار .... الحلقة اليمنى أ ب جـ د أ والحلقة اليسرى أ و هـ د أ
أو نختار الحلقة اليمنى أ ب جـ د أ والحلقة الكبيرة ب و هـ جـ
أو نختار الحلقة اليسرى أ و هـ د أ والحلقة الكبيرة ب و هـ جـ
وبعد الاختيار نفترض لكل منهما نفترض اتجاه موجب للتيار
أما مع عقارب الساعة أو ضد عقارب الساعة
ثم إن كان التيار في نفس اتجاه التيار الذي افترضناه كان التيار موجب
وإن كان التيار عكس الاتجاه التيار الذي افترضناه كان التيار سالب
وكذلك ...
إن كان اتجاه التيار الذي افترضناه يخرج من القطب الموجب للمولد كانت قم موجبة
وإن كان اتجاه التيار الذي افترضناه يخرج من القطب السالب للمولد كانت قم سالبة

ثم نطبق عليهما قانون كرشوف الثاني ... فتكون لدينا المعادلة الثالثة والرابعة
إذا سنطبق قانون كيرشوف الثاني على الحلقة اليمنى أ ب جـ د أ ثم والحلقة اليسرى أ و هـ د أ :

أ الحلقة اليمنى أ ب جـ د أ وليكن الاتجاه الموجب عكس عقارب الساعة
مجموع قم = مجموع م ت
6 = 3 ت1 + 4 ت2 ----------- 2
ب الحلقة اليسرى أ و هـ د أ وليكن الاتجاه الموجب عكس عقارب الساعة
3 – 2 = 1 ت3 – 4 ت2
====> 1 = ت3 – 4 ت2 ----------- 3
وبالتعويض في 2 عن قيمة ت1 من 1 :
6 = 3 ت2 + ت3 + 4 ت2
====> 6 = 3 ت2 + 3 ت3 + 4 ت2
====> 6 = 3 ت3 + 7 ت2 ------- 4
وبحل المعادلتين 3 و 4 بطريقة الطرح :
1 = ت3 – 4 ت2 بضرب هذه المعادلة بمعامل ت 3 في المعادلة الثانية وهو 3
3 = 3 ت3 – 12 ت2 ====> أ
6 = 3 ت3 + 7 ت2 بضرب هذه المعادلة بمعامل ت 3 في المعادلة الآولى وهو 1
6 = 3 ت3 + 7 ت2 ====> ب
وبطرح المعادلتين الناتجتين أ و ب :
3 = 3 ت3 – 12 ت2
6 = 3 ت3 + 7 ت2
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
–3 = –19 ت2
=====> ت2 = 0.158 أمبير واتجاهه صحيح
وبالتعويض في المعادلة 2 لإيجاد ت1
6 = 3 ت1 + 4 × 0.158
====> 6 – 0.632 = 3 ت1
=====> ت1 = 1.79 أمبير واتجاهه صحيح
ومن المعادلة 1 نوجد ت3
ت3 = ت1 – ت2
= 1.79 – 0.158
= 1.632 أمبير. واتجاهه صحيح

----------------------------------------------------------

مسألة 2 : من الشكل التالي أوجد مقدار شدة التيار ت .

نطبق قانون كيرشوف الأول
ت = 1.5 + ت1 ------ 1
نطبق قانون كيرشوف الثاني على الدائرة لاحظ أنها دائرة وحيدة
ج قـم = ج ت × م
6 – 3 = 1.5 × 2 - 4 ت1
======> 3 = 3 - 4 ت1
===== ت1 = صفر ÷ 4 = صفر أمبير
من 1 نحسب ت :
ت = 1.5 + ت1 = 1.5 + صفر = 1.5 أمبير

[ناصر اللحياني]

مقدمة لأنواع المغناطيس واستخداماته :

أنواع المغناطيس

1- مغناطيس طبيعي يستخرج من الأرض هو المعروف بأكسيد الحديد المغناطيسي Fe3O4 ، كما أن الأرض نفسها عبارة عن مغناطيس عملاق ، وكذلك الشمس والنجوم الأخرى ومعظم الكواكب. فعطارد والزهرة والمريخ لها مجالات مغنطيسية أضعف من المجال المغنطيسي الأرضي ، أما زحل والمشتري ونبتون وأورانوس فمجالاتها وأغلفتها المغنطيسية أقوى نسبيًا مقارنة بالمجال أو الغلاف المغنطيسي الأرضي .

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet1.swf]WIDTH=400 HEIGHT=450[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet1.swf

2- مغناطيس صناعي وهو الذي يقوم بصنعه الإنسان ويتم ذلك بثلاث طرق هي :

( أ ) في المعمل حيث يصهر الحديد ثم يصب في قوالب معرضة لمجال مغناطيسي قوي فتتشكل ثنائيات الأقطاب في الحديد ( حرة الحركة ) بتأثير المجال المغناطيسي ويصبح القالب بعد تجمده عبارة عن قضيب من المغناطيس .

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet11.swf]WIDTH=400 HEIGHT=450[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet11.swf

( ب ) بالدلك كما يحدث عندما تدلك قطعة من الحديد بقضيب من المغناطيس باتجاه واحد فتنتظم الثنائيات مؤقتا .

( جـ ) المغناطيس الكهربائي : يلف سلك موصل ومعزول حول قضيب من الحديد المطاوع ويمرر التيار الكهربائي في السلك , ( الحديد المطاوع : هو أنقى أنواع الحديد ويتميز بأنه قوي الصلابة ونحصل عليه بتقليل نسبة الكربون في الحديد ، ويتميز بأنه يكتسب المغنطه بسهوله عند غلق الدائرة وسرعان ما يفقدها عند فتح الدائرة ) .

في الملف التالي تجربة لصنع مغناطيس صناعي :
http://www.phys4arab.net:80/uploood/naser/magnet.pdf
أضغط بزر الفأرة الأيمن ثم أختر حفظ بإسم




ملاحظة :

الذي يحدث في جميع الحالات السابقة هو انتظام ثنائيات الأقطاب في القطعة بعد مغنطتها ،

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet3.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet3.swf

ولعلكم تتساءلون ، كيف تتشكل ثنائيات الأقطاب ، يقول الأستاذ / الفريد في إحدى درره :

تشكل ثنائيات الأقطاب يعود ذلك إلى ميكانيكا الكم و مبدأ اللايقينية ، و سببه وجود إلكترونات غير متزاوجة في مداراتها و عندما نعرضها لمجال مغناطيسي قوي فإننا نؤثر عليها ليكون عزمها المغناطيسي في نفس الاتجاه و تحافظ على ذلك عند تصلبها ، و لكنها تكون مغانط ضعيفة و دائمة .
زيادة توضيح :: الإلكترون له أربعة أعداد كمية : عدد الكم الرئيسي و هو رقم المدار الذي يوجد فيه الإلكترون و عدد الكم الفرعي [ s, p , d, f] و عدد الكم المغزلي و هو دوران الالكترون حول نفسه ( مع عقارب الساعة أم ضدها ) و عدد الكم المغناطيسي ( يصف دوران الالكترون حول النواة ) و ترتبط قيمته بقيمة عدد الكم الفرعي أي بشكل المدار و عدد الكم الرئيسي أي قربه و بعده عن النواه و هل يتحرك في المدار باتجاه عقارب الساعة أم ضدها ..

و حسب قاعدة هُند أنه لا يمكن لإلكترونين لهما نفس أعداد الكم فإذا وجد إلكترونين في نفس المدار فإنها يختلفان في عدد الكم المغناطيسي بحيث أحدهما يلغي الأثر المغناطيسي الناشيء عن حركة الآخر ... و لذلك المادة القابلة للتمغنط لابد و أن توجد بها إلكترونات مفردة ...

(( الالكترون يعتبر شحنة متحركة و بالتالي ينشأ عنه مجال مغناطيسي ))


ويقول كذلك الأستاذ / إحسان في إحدى درره :

يقصد بثنائيات القطب ليس أقطاب المغناطيس المرئية لنا ، وإنما هي داخل المادة .
نفصل في هذا الموضوع قليلاً :
حركة الإلكترونات حول النواة مدارية ومغزلية ، الحركة المدارية ( الفلكية ) تشبه بحركة تيار كهربائي في حلقة مغلقة من موصل ، أما الحركة المغزلية فهي ( دوران الإلكترون حول نفسه ) تشبه بمغناطيس صغير جداً له عزم مغناطيسي محدود .
في بعض المواد تكون اتجاهات هذه المغنطيسات بحيث تلاشي تأثير بعضها البعض ، ويبقى تأثير الحركة المدارية .
بعض المواد تأخذ هذه المغنطيسات الصغيرة اتجاهاً يكون لمحصلة عزومها
المغناطيسية قيمة .
العزم الكلي للذرة هو محصلة العزوم المغناطيسية الناشئة عن مجموع الحركتين
المدارية والمغزلية .
المادة غير الممغنطة ترتيب الذرات عشوائي يؤدي إلى انعدام العزم المغناطيسي الكلي .
في المواد الفيرومغناطيسية ( كالحديد ) العزم المغناطيسي للذرة الناشئ عن الحركة المغزلية كبير جداً بسبب وجود إلكترون واحد في أكثر من مدار من المدارات الخارجية للذرة .
من خصائص هذه المواد أن الذرات تتجمع في مناطق ( دومينات ) ، وتكون ذرات كل منطقة مرتبة فيما بينها بحيث تكون محصلة عزومها المغناطيسية في اتجاه واحد .
المادة غير الممغنطة يكون توزيع المناطق فيها عشوائي ، بحيث ينعدم العزم المغناطيسي للمادة . عند وضعها في مجال مغناطيسي خارجي فإنه
يرتب جميع هذه المناطق في اتجاهه فيكون العزم المغناطيسي كبيرجداً .
هذه الدومينات هي ما سماه الكتاب بثنائيات القطب .
علماً أني لي ملاحظة على رسمة الكتاب بوضعه ثنائيات كهربائية وليست
ثنائيات مغناطيسية .

تذكير بمعلومات عامة عن المغناطيس :

للمغناطيس قطبين ، الأقطاب المختلفة تتجاذب والأقطاب المتشابهة تتنافر , وسبب ذلك هو وجود كل منهما في مجال الآخر مما يُخضع كل منهما لقوة مغناطيسية تعمل على تحركيه نحو الآخر .

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet12.swf]WIDTH=400 HEIGHT=450[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet12.swf

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet4.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet4.swf

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet3.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet3.swf



[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet2.swf]WIDTH=400 HEIGHT=450[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet2.swf

ولا يمكن الحصول على مغناطيس ذي قطب واحد ( لهذا يسمى المغناطيس ثنائي القطب )


أقسام المواد انجذابها للمغناطيس :
تنقسم المواد في انجذابها للمغناطيس إلى قسمين وهي :
1 - مواد مغناطيسية : وهي المواد التي تنجذب للمغناطيس القوي والضعيف مثل الحديد والكوبالت والنيكل .
2 - مواد غير مغناطيسية : وهي المواد التي لا تنجذب إلا للمغناطيس القوي مثل النحاس والألمونيوم .

استخدامات المغناطيس :
1 - بعضها تُلصق بفلزات معينة، مما يجعلها مفيدة في صنع أدوات الربط والمزالج
2 - يتطلب تشغيل الأدوات والأجهزة والقطارات، التي تعمل بالكهرباء، استخدام المغانط، حيث تتكون كل المحركات الكهربائية أساسًا من موصل كهربائي دوار، موضوع بين قطبي مغنطيس ثابت.
3 - تستخدم مغانط ضخمة في تحريك الخُرد الحديدية والفولاذية.
4 – تقوم المغانط بتخزين الأصوات والصور على الشرائط السمعية والبصرية. وتساعد مغانط في الهواتف والراديوهات وأجهزة التلفاز في تغيير النبضات الكهربائية إلى أصوات
5- يستخدم العلماء مغانط قوية للاحتفاظ بالغازات في بحوث الطاقة النووية.
وبعض الأحجار والمعادن والنيازك مغانط طبيعية. والأرض نفسها مغنطيس عملاق، وكذلك الشمس والنجوم الأخرى ومعظم الكواكب. وتحتوي بعض الحشرات والطيور والأسماك على مغانط صغيرة جدًا في أجسامها. ويعتقد علماء الأحياء أن هذه المغانط قد تساعد الحيوانات على استكشاف مساراتها أثناء هجراتها.

[ناصر اللحياني]

المجال المغناطيسي

تعريف المجال المغناطيسي:
المنطقة المحيطة بهذا المغناطيس والتي يظهر فيها أثر هذا المغناطيس .

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet10.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet10.swf


[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet13.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet13.swf

تمثيل المجال المغناطيسي:
ويمثل المجال المغناطيسي بخطوط وهمية تسمى خطوط المجال المغناطيسي ( خطوط الحث المغناطيسي ) ، وتشكل بجموعها ما يعرف بالطيف المغناطيسي .
و من مقطع الفيديو التالي يمكنك مشاهدة المجال المغناطيسي بواسطة برادة الحديد

وفي الرابط التالي مقطعين فيديو " لتمثيل المجال الكهربائي بطريقتين مختلفتين :

http://www.phys4arab.net:80/uploood/naser/magnet.rar

خطوط المجال المغناطيسي :
هي خطوط وهمية يدل اتجاهها عند أي نقطة على اتجاه المجال ، وتخرج من القطب الشمالي وتدخل إلى القطب الجنوبي ، ويتناسب عددها ( عدد خطوط المجال المغناطيسي) تتناسب طرديا مع شدة المجال المغناطيسي .

ولاحظ أنه لا يمكن أن تتقاطع خطوط المجال المغناطيسي
وسبب ذلك هو لأنه لا يمكن أن يكون لخطوط المجال أكثر من اتجاه عند نفس النقطة ، وبمعنى آخر تشابه اتجاه محصلو القوى عند أي نقطة في المجال .




اتجاه المجال المغناطيسي :
من القطب الجنوبي إلى القطب الشمالي لإبرة مغناطيسية حرة معلقة في تلك النقطة .

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet5.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet5.swf

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet6.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet6.swf

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet7.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet7.swf

شدة المجال المغناطيسي :
شدة المجال المغناطيس: هي القوة التي يؤثر بها المجال المغناطيسي على وحدة الشحنات الكهربائية الموجبة التي تتحرك بوحدة السرعات عند تلك النقطة في اتجاه عمودي على اتجاه المجال ، ويرمز لشدة المجال المغناطيسي بالرمز ( حم ) ويقاس بوحدة التسلا .


التسلا :
هي شدة المجال المغناطيسي الذي يؤثر بقوة مقدارها واحد نيوتن على شحنة موجبة مقدارها واحد كولوم تتحرك بسرعة واحد متر في الثانية في اتجاه يصنع زاوية قائمة مع اتجاه المجال


دلالة اتجاه المجال المغناطيسي على الرسم :
الرمز "نقطة" (.) ويعني أن المجال خارج من الورقة بإتجاه عمودي .
الرمز "ضرب" (×) ويعني أن المجال خارج من الورقة بإتجاه عمودي .


المجال المغناطيسي المنتظم :
هو مجال ثابت الشدة ( القيمة ) والإتجاه ، وتكون خطوطه عبارة عن مستقيمات شبه متوازية ( وبمعنى آخر هو المجال الذي تكون كثافة فيضه متساوية المقدار موحدة الاتجاه عند جميع النقاط الواقعة فيه ).


أمثلة على المجال المغناطيسي المنتظم :
المجال المغناطيسي بين قطبي مغناطيس على شكل حرف U
المجال المغناطيسي بين قطبين مختلفين
المجال المغناطيسي الأرضي في مساحة محددة ( كأي مدينة مثلا ) .


ملاحظة :
المجال المغناطيسي غير المنتظم ، هو مجال متغير الشدة أو الاتجاه أو الشدة والاتجاه معا .


المجال المغناطيسي للأرض .
كما ذكرنا في الدرس السابق أن الأرض نفسها عبارة عن مغناطيس عملاق ، وكذلك الشمس والنجوم الأخرى ومعظم الكواكب ، فالأرض مغنطيس ذو قطبين يسميان القطب المغنطيسي الشمالي ( يقع في الجنوب الجغرافي للأرض ) والقطب المغنطيسي الجنوبي ( يقع في الشمال الجغرافي للأرض ) ،
مع ميلان بسيط .

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet9.swf]WIDTH=400 HEIGHT=450[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet9.swf


[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet8.swf]WIDTH=400 HEIGHT=450[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet8.swf

[ناصر اللحياني]

قبل البدء في الشرح إليكم هذا " المُجلد الذهبي "
حجمه 15.5 م.ب ، يحتوي على 25 ملف
( فلاشات ومقاطع فيديو )

توضح بشكل راااااائع المجال المغناطيسي لبعض أشكال التيار
و بصراحة تغنيكم عن قراءة هذا الموضوع ، وتساعدكم في الشرح .

رابط تحميل " المُجلد الذهبي " في المرفقات
( انسخ الرابط في شريط المتصفح ثم أضغط إنتر )
V
V
V
V
V
V

[ناصر اللحياني]

المجال المغناطيسي لبعض أشكال التيار

مقدمة

هانز كريستيان أورستد فيزيائي وكيمائي دنمركي ( الشيء بالشيء يذكر ، ألا لعنة الله على الدانمارك ) أرسى قواعد علم الكهرومغناطيسية ، ففي عام 1820م أكتشف أورستد أن أي موصل يحمل تيارًا كهربائيًا يُحاط بمجال مغنطيسي ،( أي أن المغانط ليست المصدر الوحيد للمجال المغناطيسي ) فعندما أحضر أورستد إبرة ممغنطة ووضعها بالقرب من سلك يمر به تيار كهربائي تحركت الإبرة، ونظرًا لأن الإبرة الممغنطة لا تتحرك إلا بتأثير قوة مغنطيسية فإن التجربة أوضحت أن التيار الكهربائي ينتج مجالاً مغنطيسيًا .

[ناصر اللحياني]

المجال المغناطيسي للتيار المستقيم

سببه :
عندما يسري تيار كهربائي في سلك فإنه ينتج مجال مغناطيسي حول السلك .

تجربة لمشاهدته :
تجربة تخطيط المجال المغناطيسي لتيار كهربائي مستمر يمر في سلك مستقيم .

الأدوات :
ورق مقوى – بوصلة – سلك معزول – أميتر – مفتاح كهربائي – بطارية – برادة حديد – ريوستات

خطوات العمل :
1- نصل دائرة كما بالشكل

2- نرتب مجموعة البوصلات حول السلك ونلاحظ أنها تشير إلى اتجاه الزوال المغناطيسي الأرضي

3- نغلق الدائرة حتى يمر تيار مناسب خلالها ونلاحظ اتجاه الأقطاب الشمالية للبوصلات
4- نفتح الدائرة ونبعد البوصلات ثم ننثر برادة الحديد حول السلك – نقفل الدائرة ونطرق لوح الورق طرقا خفيفا
5- نفتح الدائرة ونبعد برادة الحديد ثم نرتب البوصلات حول السلك ونغلق الدائرة ونلاحظ اتجاه الأقطاب الشمالية للبوصلات لمعرفة اتجاه خطوط المجال حول السلك
6- نلاحظ أقطاب البطارية ونتعرف على تأثير اتجاه التيار على اتجاه المجال
7- نطبق قاعدة اليد اليمنى أو البريمة لماكسويل لتحديد اتجاه المجال حول السلك
8 - نرسم شكلا للمجال المغناطيسي حول السلك

الاستنتاج :

شكل المجال المغناطيسي :
يكون على شكل حلقات مركزها السلك( دوائر متمركزة ) .

قاعدة تحديد اتجاهه :
قاعدة اليد اليمنى المقبوضة و تنص على :
عند لف أصابع اليد اليمنى يشير الإبهام إلى اتجاه التيار الكهربائي ، وبقية الأصابع المُلتفة تشير إلى اتجاه خطوط المجال المغناطيسي .

العوامل المؤثرة عليه :
1- شدة التيار [ت] ( تناسب طردي )
حيث لوحظ من التجربة أنه بزيادة شدة التيار الكهربي في السلك وإعادة طرق لوح الورق المقوى يزداد تزاحم خطوط الفيض حول السلك حيث تصبح الدوائر أكثر ازدحاما ونستنتج من هذا ان شدة المجال تزداد بزيادة شدة التيار [ تناسب طردي ]
2- بعد النقطة عن مركز السلك [ف] ( تناسب عكسي )
حيث لوحظ من التجربة أن الدوائر التي تمثل خطوط المجال المغناطيسي تتزاحم بالقرب من السلك وتتباعد بتباعدها من هذا أن شدة المجال المغناطيسي للتيار تزداد بالاقتراب من السلك وتقل بالابتعاد عنه .
3- نوع الوسط المحيط بالسلك

قانون حساب شدته :

حم = ( μ × ت ) / ( 2 × π × ف )
μ ( معامل النفاذية ) = 4 π × 10 ^ –7 ويبر / أمبير متر
إذا :

حم = ( 2 × 10 ^-7 × ت ) / ف

[ناصر اللحياني]

المجال المغناطيسي للتيار الدائري

سببه :
عندما يسري تيار كهربائي في سلك دائري فإنه ينتج مجال مغناطيسي حول السلك .

تجربة عملية:
( تجربة مشابهة لتجربة السلك المستقيم ، مع ملاحظة تغيير شكل السلك المستقيم إلى سلك دائري )

الاستنتاج :

شكل المجال المغناطيسي :
يكون على شكل حلقات مغلقة حول السلك الدائري ، ما عدا حزمة ضيقة شبه متوازية تمر بمركز السلك الدائري

قاعدة تحديد اتجاهه :
قاعدة اليد اليمنى المقبوضة
( نفس قاعدة تحديد اتجاه المجال المغناطيسي للتيار المستقيم )

العوامل المؤثرة عليه :
1 – شدة التيار (ت)
2 – نوع الوسط العازل
3 – نصف قطر اللفه (نق)
4 – عدد اللفات (ن)

قانون حساب شدته :
حم = ( μ × ت × ن ) / ( 2 × نق )
μ ( معامل النفاذية ) = 4 π × 10 ^ –7 ويبر / أمبير متر
إذا :

حم = ( 2 × π × 10 ^-7 × ت× ن ) / نق

[ناصر اللحياني]

المجال المغناطيسي للتيار الحلزوني

سببه :
عندما يسري تيار كهربائي في سلك دائري فإنه ينتج مجال مغناطيسي حول السلك.

تجربة :
تجربة تخطيط المجال المغناطيسي لتيار كهربائي يمر في ملف حلزوني

الأدوات : ورق مقوى – بوصلات – سلك معزول – أميتر – مفتاح كهربائي – بطارية – برادة حديد – ريوستات

خطوات التجربة
نصل دائرة كما بالرسم

نضع البوصلة عند أحد طرفي الملف ثم نقفل الدائرة

ونلاحظ البوصلة
نحرك البوصلة داخل الملف على طول محوره ونلاحظ اتجاه قطبها الشمالي
ننقل البوصلة إلى الطرف الثاني للملف ونكرر ما سبق - نعكس اتجاه التيار المار ونكرر ما سبق
نفتح الدائرة وننثر برادة الحديد عند طرفي الملف وعلى طول محوره من الداخل وحول الملف ثم نغلق الدائرة ونطرق لوح الورق المقوى طرقا خفيفا ونرسم شكل المجال.


الاستنتاج :

شكل المجال المغناطيسي :
خطوط شبه متوازية داخل الملف ومنحنيات خارجه

قاعدة تحديد اتجاهه :
تبعا لقاعدة اليد اليمنى المعكوسه

ونصها : عند لف أصابع اليد اليمنى بحيث تشير الأصابع إلى اتجاه التيار والإبهام يشير إلى اتجاه المجال المغناطيسي
مع ملاحظة أن اتجاه المجال يكون في داخل الملف من الجنوبي إلى الشمالي وأما في خارج الملف فيكون من الشمالي إلى الجنوبي

العوامل المؤثرة عليه :
1 – شدة التيار (ت)
2 – نوع الوسط العازل
3 – طول الملف (ل) ( وليس طول سلك الملف ، انتبه )
4 – عدد اللفات (ن)



قانون حساب شدته :
حم = ( μ × ت × ن ) / ( ل )
μ ( معامل النفاذية ) = 4 π × 10 ^ –7 ويبر / أمبير متر
إذا :

حم = ( 4 × π × 10 ^-7 × ت× ن ) / ل

حم = 4 × π × 10 ^-7 × ت× نَ

نَ ( عدد اللفات في المتر ) = ن / ل
ن = طول سلك الملف / محيط اللفة الواحدة