ا/الكافي : ملخص الكهرباء التيارية والمجال المغنطيسي فيزياء الشهادة السودانية PDF
حصص الشهادة السودانية - مادة علوم الفيزياء - الباب الثالث - باب الكهرباء التيارية والمجال المغنطيسي - مذكرات الكافي في الفيزياء PDF- إعداد الأستاذ محمد ميرغني الطاهر
انتظر قليلاً ريثما يتم تجهيز ملف درس التيارات والمجال المغنطيسي وتحميله من هنا أيضاً 👇👇بسم الله الرحمن الرحيم
الباب الثاث – الفصل الثالث
الكهربية التيارية
ما هي الكهربية التيارية؟
تعرف بأنها حركة الشحنات الكهربية في الموصلات.وبناءً على تلك الحركة تم تقسيم المواد إلى ثلاثة أنواع هي:
1- الموصلات2- العوازل
3- أشباه الموصلات
الموصلات - هي مواد تسمح للشحنات الكهربية بالإنتقال خلالها بسرعة وسهولة حيث تتحرك الإلكترونات بحرية في الفراغات الموجودة مع ذرات مادتها في الحالات الآتية:-
i - عندما تكتسب طاقة حرارية.
ii- عندما تقع تحت تأثير فرق جهد كهربي.
مثل : ( الذهب و الفضة و النحاس و الألمنيوم ).
العوازل:- هي مواد لاتسمح للشحنات الكهربية بالمرور من خلالها لأن الإلكترونات لاتستطيع الفكاك من ذرات مادتها لإرتباطها الوثيق بأنويتها مثل الخشب والبلاستيك والزجاج).
أشباه الموصلات :- هي نوع من المواد تقع بين المواد الموصلة والمواد العازلة من حيث قدرتها على التوصيل الكهربائي . وبالتالي تسمى بالمواد نصف الموصلة مثل السيلكون والجرمانيوم وتستعمل بكثرة في صناعة الدوائر الإلكترونية.
التيار:
أنواع التيار :-
i التيار الإلكتروني
ii التيار الكهربي.
التيار الإلكتروني: - هو سيل من الإلكترونات الحرة تسري في الموصل من القطب السالب إلى القطب الموجب. ويسمى أحياناً بالتيار الحقيقي أو الفعلي.
التيار الكهربي - هو تيار الشحنات الموجبة الذي يسري من القطب الموجب إلى القطب السالب. ويسمى التيار الكهربي أحياناً بالتيار العرفي أو التقليدي أو الإصطلاحي. إصطلح على أن يكون إتجاه التيار الكهربي من الطرف الموجب إلى الطرف السالب في دائرة كهربية خارج المصدر.
نظراً لأن إكتشاف الكهربية التيارية سابق لإكتشاف الإلكترونات فإن الإتجاه التقليدي للتيار هو المستخدم حالياً في الدوائر الكهربية وهو إتجاه إفتراضي ليتماشى مع خطوط المجال الكهربي.
ii التيار الكهربي.
التيار الإلكتروني: - هو سيل من الإلكترونات الحرة تسري في الموصل من القطب السالب إلى القطب الموجب. ويسمى أحياناً بالتيار الحقيقي أو الفعلي.
التيار الكهربي - هو تيار الشحنات الموجبة الذي يسري من القطب الموجب إلى القطب السالب. ويسمى التيار الكهربي أحياناً بالتيار العرفي أو التقليدي أو الإصطلاحي. إصطلح على أن يكون إتجاه التيار الكهربي من الطرف الموجب إلى الطرف السالب في دائرة كهربية خارج المصدر.
نظراً لأن إكتشاف الكهربية التيارية سابق لإكتشاف الإلكترونات فإن الإتجاه التقليدي للتيار هو المستخدم حالياً في الدوائر الكهربية وهو إتجاه إفتراضي ليتماشى مع خطوط المجال الكهربي.
خصائص التيار الكهربي :
i- إتجاه التيار الكهربي:- دائماً عكس إتجاه حركة الإلكترونات.ii- شدة التيار الكهربي :((ت) هي كمية الشحنة المارة عبر مقطع معين من موصل في الثانية.
شدة التيار
كمية الشحنة الزمنوحدة قياسها : كولوم/ ثانية تختصر أمبير.
تعريف الأمبير هو كمية التيار عندما تمر شحنة مقدارها 1 كولوم في الثانية الواحدة.
الجهاز المستخدم في قياس شدة التيار إسمه أميتر - ورمزه A مقاومته صفر أوم -
توصيله على التوالي لصغر مقاومته – تدرجه بالاميتر.
ولكن ش = عد × سأ
عد × شأ
مقاومة الموصل الكهربي : هي المقاومة التي يبديها الموصل عند مرور التيار فيه . الصعوبة أو الممانعة التي يلاقيها التيار عند مروره في موصل.
أو هي
وحدة قياسها : الاوم ويرمز له بالرمز (2) وتنطق أوميقا.
أو
رمزها:
قانونها :-
قانون أوم:-
ينص على: (( عند ثبوت درجة الحرارة الموصل فإن فرق الجهد بين طرفي موصل تتناسب طردياًمع
شدة التيار المار فيه)).
ج » ت ج = ثابت × ت
وحدات قياس المقاومة الكهربية :
:
فولت / أمبير
6
{,}
تختصر بالأوم
في في الفيزياء
عوامل المقاومة الكهربية :
إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر ت : 0118404459
1- طول الموصل (ل): المقاوم تتناسب طردياً مع طول الموصل وعند ثبات بقية العوامل الأخرى:
م » ل
م 1
م 2
ل2
2- مساحة مقطع الموصل (س) سمكه : المقاومة تتناسب عكسياً مع مساحة المقطع (س) ، لأن زيادة مساحة المقطع تسمح بمرور إلكترونات أكثر ، وعند ثبوت بقية العوامل لأرى :
م
α
1
س 2
1- نوع مادة الموصل
م
α
س
م 1
س 2
م 2
س 1
مل
4- درجة حرارة الموصل
حيث:
س
p = ثابت التناسب وهو حرف لاتيني يقرأ (رو) ويسمى بالمقاومة النوعية.
إذا كان السلكان من نفس المادة
:
م1 × س1
ل 1
م2 × س2 ل2
المقاومة النوعية :
هي مقاومة موصل منتظم المقطع طوله وحدة الأطوال ومساحة مقطعه وحدة المساحات.
وحدة قياسه:-
أوم . متر أو أوم . سم
عواملها :-
1- نوع المادة
2- درجة الحرارة
كلما قل مقدار المقاومة النوعية للمعدن زادت مقدرته على التوصيل الكهربي.
لذا نجد أن الفضة أجود توصيلاً من النحاس والنحاس أجود توصيلاً من الألمونيوم. ولكن يستخدم
النحاس لأنه متوفر ورخيص الثمن.
هنالك طريقتان لتوصيل المقاومات في الدوائر الكهربائية:
2- درجة الحرارة
ملاحظات:-
كلما قل مقدار المقاومة النوعية للمعدن زادت مقدرته على التوصيل الكهربي.
لذا نجد أن الفضة أجود توصيلاً من النحاس والنحاس أجود توصيلاً من الألمونيوم. ولكن يستخدم
النحاس لأنه متوفر ورخيص الثمن.
هنالك طريقتان لتوصيل المقاومات في الدوائر الكهربائية:
أ- التوالي
التوازي
مكوناتها: -
1- مصدر كهربي 2- مفتاح كهربي 3- جهاز أمبير 4- أسلاك توصيل ومقاومات.
أنواعها:
التوازي
الدوائر الكهربية :
مكوناتها: -
1- مصدر كهربي 2- مفتاح كهربي 3- جهاز أمبير 4- أسلاك توصيل ومقاومات.
أنواعها:
1- الدائرة المفتوحة.
2- الدائرة المغلقة.
ww
معلوماتها
i لايسري فيها تيار كهربي.
ii مقاومتها الكلية = ما لا نهاية iii/ قراءة - A- تساوي صفر
معلوماتها
i يسري فيها تيار كهربي
ii مقاومتها الكلية محددة ولا تساوي ما لانهاية
iii قراءة
لا تساوي صفر
iv قراءة - تساوي القوة الدافعة الكهربية | iv قراءة - تسمى بفرق الجهد الخارجي
أو فرق الجهد بين طرفي البطارية.
1 التوصيل على التوالي
2 التوصيل على التوازي
التوصيل على التوالي :
الغرض منه -
2- الدائرة المغلقة.
ww
معلوماتها
i لايسري فيها تيار كهربي.
ii مقاومتها الكلية = ما لا نهاية iii/ قراءة - A- تساوي صفر
معلوماتها
i يسري فيها تيار كهربي
ii مقاومتها الكلية محددة ولا تساوي ما لانهاية
iii قراءة
لا تساوي صفر
iv قراءة - تساوي القوة الدافعة الكهربية | iv قراءة - تسمى بفرق الجهد الخارجي
أو فرق الجهد بين طرفي البطارية.
طرق التوصيل المقاومات في الدوائر الكهربية :
1 التوصيل على التوالي
2 التوصيل على التوازي
التوصيل على التوالي :
الغرض منه -
1- إيجاد مقاومة كبيرة من مجموعة مقاومات صغيرة.
2- إيجاد ممر موحد للتيار.
2- إيجاد ممر موحد للتيار.
م 1
م 2
م 3
شكله:-
ملاحظات :
+
م3
. شدة التيار المار في المقاومات ثابت بينما فرق الجهد بين طرفي البطارية هذه المقاومات متغير.
{4}
الفيزياء
إعداد الأستاذ محمد ميرغني الطاهر ت : 0118404459
المقاومة الكلية (المقاومة المكافئة تساوي مجموع كل المقاومات في الدائرة.
في حالة عدة مقاومات متساوية عددها (عد) وقيمة كل منها (م) فإن المقاومة
المكافئة (م = م × عد).
يؤدي إلى زيادة المقاومة الكلية وإنقاص شدة التيار في الدائرة وتوزيع فرق الجهد.
التوصيل على التوازي :
الغرض منه:
1- إيجاد مقاومة صغيرة من مجموعة مقاومات كبيرة.
2- تجزأة تيار الدائرة.
ملاحظات :
. شدة التيار المار في المقاومات تتغير بينما فرق الجهد بين طرفي المقاومات ثابت. • مقلوب المقاومة المكافئة للشبكة يساوي مجموع مقلوبات المقاومات الفرعية المكونة للشبكة. إذا كانت مقاومات فروع الشبكة متساوية وقيمة كل منها م وعددها (عد) فإن القاومة
المكافئة
{م
=
عد
{
. التوصيل على التوازي يؤدي إلى إنقاص المقاومة وزيادة شدة التيار في الدائرة وتقسمه على
المقاومات
التيار الكلي يتجزأ على المقاومات وتتانسب معهما عكسياً لأن فرق الجهد ثابت.
تيار فرع الشبكة -
أو
فرق الجهد الكلي للشبكة
مقاومة فرع الشبكة
التيار الكلي الداخل الشبكة × المقاومة المكافئة للشبكة تيار فرع الشبكة
مقاومة فرع الشبكة
في الفيزياء
}
5
إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر ت : 0118404459
القوة الدافعة الكهربية (ق . د . ك) أو (ق) :
التعريف :-
1- هي فرق الجهد بين طرفي العمود عندما تكون الدائرة مفتوحة أي عندما لا يسري تيار في الدائرة.
2- هي
{ ق = ج خ }
الشغل المبذول لنقل وحدة الشحنات الكهربية الموجبة خارج العمود وداخله.
ق = شغخ + شغ
ق = جع × ش
+
× ش ولكن ش
+ جر
حيث:-
=
1 كولوم
= ت × مخ + ت×م ق = ت ×(م + م)
ف = القوة الدافعة الكهربية وتقاس بالفولت ت = شدة التيار الكلي في الدائرة وتقاس بالأمبير
م خ
مد
= المقاومة الخارجية وتقاس بالأوم
= المقاومة الداخلية وتقاس بالأوم
فرق الجهد الخارجي (جع):-
هو
جخ = فرق الجهد الخارجي ويقاس بالفولت جي = فرق الجهد الداخلي ويقاس بالفولت
الشغل الذي تستهلكه وحدة الشحنات عند إنتقالها خارج العمود (في المقاومة الخارجية (مخ).
جخ
أو
فرق الجهد الداخلي (جـ د):-
هو
الشغل الذي تستهلكه وحدة الشحنات عند إنتقالها داخل العمود (في المقاومة الداخلية (م).
ت X
مخ أو جـ د
= ت ×
م د
المقاومة الخارجية (مخ):-
أو
هي
الصعوبة التي يلاقيها التيار أثناء إنتقاله في أسلاك الدائرة الخارجية وأجهزتها.
المقاومة الداخلية (م د):-
الصعوبة التي يلاقيها التيار أثناء إنتقاله في مكونات العمود الداخلية. الأمبير : هو شدة التيار المار في موصل مقاومته واحد اوم وفرق الجهد بين طريفه واحد فولت.
أو هي
الفولت: هو فرق الجهد بين طرف موصل مقاومته واحد أوم يمر فيه تیار شدته واحد امبير. الاوم: هو مقاومه موصله يمر فيه تيار شدته واحد أمبير عندما يكون فرق الجهد بين طرفيه واحد
قانون اوم للدائره
شكلها :-
مفتاح
ق
امیتر
مد
X
ق
+
م خ مد
يسمى بقانون أوم للدائرة الكاملة أو المغلقة
وينص على يسري تيار كهربي في موصل عند توصيله بمصدر كهربي يولد فرق جهد بين طرفي
الموصل) طرق توصيل الأعمدة في الدوائر الكهربية :
1 التوصيل على التوالي أولاً التوصيل على التوالي:-
2 التوصيل على التوازي
ق 3
ق 2
مر 3
ملاحظات :-
مد 2
ق = ق1 + ق2 +
م خ
مد
=
مد1
+
م د2
+ قعد
م دعد
+
+
1- إذا كانت الأعمدة متساوية فإن :-
القوة الدافعة الكهربية المكافئة = عد × القوة الدافعة الكهربية للعمود الواحد.
المقاومة الداخلية المكافئة = عد × المقاومة الداخلية للعمود الواحد
2- إذا عكس وضع أحد الأعمدة نعوض قوته الدافعة الكهربية بالسالب وتظل مقاومته الداخلية كما
هي موجب لأن المقاومة ليس لها إتجاه.
في الفيزياء
ثانياً التوصيل على التوزي :
{,}
7
إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر ت : 0118404459
م 1
= 6; 56:56:
مد 3
ق = ق1 = 2 = ق3
1
1
1
1
+
مد
م در
م در
مدی
ملاحظه : توصل الأعمدة على التوالي لمضاعفة القوة الدافعة الكهربية بينما توصل على التوازي
لمضاعفة التيار ملخص التعدليلات :
1- إفترض العلماء التيار الكهربي يسري من القطب الموجب إلى السالب.
. ليتماشى مع قوانين المغنطيسية والكهربية الساكنة.
2- تقل المقاومة الكهربية بزيادة مساحة مقطعه.
لأن زيادة المساحة تسمح بمرور الكترونات أكثر.
. لأن المقاومة النوعية للنحاس أقل من المقاومة النوعية للألمونيوم. 4- يستخدم النحاس بدلاً من الفضة رغم أن الفضة أفضل للتوصيل.
. لأن النحاس متوفر بكثرة ورخيص الثمن.
5- يفضل التوصيل على التوازي في المنازل. لأن إذا تعطلت مقاومة لاتؤثر على بقية المقاومات.
•
6- فرق الجهد بين طرفي العمود دائماً أقل من قوته الدافعة الكهربية. لأن المقاومة الداخلية تستنفذ جزء من الطاقة فتكون فرق جهد داخلي.
7- بالرغم من أن تيار الشحن يسري من القطب السالب إلى الموجب إلا أنه لاتغير التيار الإلكتروني.
. لأنه تيار شحنات موجبة .
8
}
الفيزياء
وحدات القياس
إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر ت : 0118404459
فولت = جول كولوم = نيوتن . متر/كولوم = أوم . أمبير الأوم = فولت / أمبير = جول. ثانية كولوم2
= نيوتن متر . ثانية كولوم2 = كجم. متر 2/ثانية. كولوم2 أمبير = كولوم ثانية = فولت / أوم
أوم . متر = فولت . متر / أمبير
الكمية الفيزيائية فرق الجهد الكهربي
المقاومة الكهربية
شدة التيار الكهربي المقاومة النوعية
-1- أحسب الزمن اللازم لمرور عدد من الإلكترونات قدره 2105 إلكترون يمر مقطع معين من موصل وشدة التيار الناتج واحد أمبير.
-2- سلكان من النحاس طول الأول 20 متر والثاني 60 متر ومساحة مقطع الأول ضعف مساحة مقطع الثاني إذا كانت مقاومة الأول 10 أوم أحسب مقاومة الثاني.
3- ثلاثة أعمدة كهربية متماثلة ق.د.ك لكل عمود 5 فولت والمقاومة الداخلية لكل عمود =1أوم أ- وضح بالرسم كيف يمكن توصيلها للحصول على:
i - قوة دافعة كهربية تعادل 10 فولت
ii- قوة دافعة كهربية تعادل 5 فولت
ب- جد المقاومة الداخلية في (أ).
4- سلكان من نفس المادة ولهما نفس المقاومة طول أحدهما 10سم ومساحة مقطعه 2سم2 فما طول الآخر إذا كانت مساحة مقطعه 0,02سم2.
5- في الدائرة الكهربية إذا كان التيار ت = 3 أمبير وكلا المفتاحين مغلقان.
أحسب:-
1- المقاومة المكافئة للدائر كاملة.
ii- احسب شدة التيار في المقاومة 6 أوم.
iii- فرق الجهد في المقاومة 12 أوم.
iv- شدة التيار في المقاومة 12 أوم. - كم المقاومة الداخلية للبطارية.
قدك ٢٤
ت - ٣ أمير
vi فرق الجهد عبر البطارية عندما يكون المفتاحان مغلقان vii فرق الجهد عبر البطارية عندما يكون المفتاحان مفتوحان 6 في الدائرة الموضحة أدناه أحسب:
أ - قراءة الأميتر . ب قراءة الفولتميتر .
قد ك ١٢ فولت
[ 12 }
ww
٢٢ أوم
تجربة أورستد :
اكتشف اورستد وعن طريق الصدفة أن الإبره المغناطيسية تنحرف وتستقر في وضع عمودي على
سلك عند مرور تيار كهربي بسبب تولد مجال مغناطيسي حول السلك
J +
(4)
(ب)
الشكل (3-13) : (أ) الأبرة المغنطيسية تظل ثابتة في حالة عدم وجود تيار
(ب) وتنحرف عموديا عند مرور التيار . (ج) وتنعكس أقطابها عند عكس التيار .
المجال المغناطيسي للتيار الكهربي :
يختلف شكل المجال المغناطيسي وإتجاهه وكثافته حسب شكل السلك المار فيه التيار 1 المجال المغناطيسي لسلك مستقيم يحمل تيار :
إتجاه التيار
برادة حديد
إتجاه المجال المغنطيسي
++
مفتاح
الشكل (143) : المجال المغنطيسي لسلك مستقيم وقاعدة اليد اليمنى .
ملحوظة: تدل علامة + على أن التيار داخل الورقة
وعلامة ) على أن التيار خارج من الورقة .
• شكل المجال المغناطيسي عباره عن دوائر متحدة المركز مركزها السلك نفسه ، وتتزاحم
بالقرب من السلك ، وتتباعد كلما بعدت عنه
• إتجاه المجال يحدد بقاعدة تسمى بقاعدة أمبير ( قاعدة اليد اليمني )
تنص على : ( فإننا اذا قبضنا على سلك باليد اليمنى بحيث يشير الإبهام الى إتجاه التيار الكهربي ستشير بقية الأصابع لإتجاه خطوط القوى المغناطيسية ) .
{ 14 )
في الفيزياء
إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر ت : 0118404459
. كثافة الفيض المغناطيسي ( ب ) تعتمد على : 1 شدة التيار المار في السلك ، تناسب طردي ، ب ت النقطة 2/ المسافة العمودية بين ومحور السلك ، تناسب عكسي
3 نوع الوسط المحيط بالسلك
من
1 و 2 نجد ان : ب x .
ت
ف
.
يسمى بقانون أمبير الدائري ، حيث :
ثابت × ت
1
α
μ
12
= النفاذية المغنطيسية وقيمتها للفراغ = 4 × 10 7 وبر / امبير . متر
H
الشكل (3-15) : المجال المغنطيسي لسلك دائري
برادة حديد
السلك
1 خطوط المجال تكاد تكون مستقيمة عند مركز دائرة السلك
2 تنحني ويزيد إنحانائها كلما ابتعدنا عن محور السلك فتصبح في شكل حلقة مغلقة قرب السلك 3 خطوط المجال متزاحمة داخل محيط دائرة السلك ( لأن المجال قوي ) ، ومتباعدة خارج محيط دائرة السلك ( لأن المجال ضعيف ) .
4/ إتجاه المجال يحدد بنفس قاعدة أمبير ( قادة اليد اليمنى ) .
المجال المغناطيسي لسلك لولبي يحمل تيار :
السلك
الشكل (163) : المجال المغنط لملف لولبي
{ 15 )
برادة حديد
اذا
في في الفيزياء
إعداد الأستاذ : محمد ميرغني الطاهـ ت : 0118404459
فيكون إتجاه المجال داخل الملف في نفس إتجاه محور الملف ، بينما خارج الملف يشبه المجال المغنطيسي للقضيب المغناطيسي
طرف الملف الذي تخرج منه خطوط القوى المغناطيسية هو القطب الشمالي والذي تخرج منه
.
هو القطب الجنوبي يتم تحديد أوجه الملف كأقطاب مغناطيسية بقاعدة أمبير العكسية والتي تنص على : ( تخيل أنك تقبض على الملف الحامل للتيار بيدك اليمنى بحيث تشير الأصابع ما عدا الإبهام الى إتجاه التيار في الملف فيكون إتجاه الإبهام العمودي على الأصابع يشير موضع القطب
الشمالي ) .
القوى المؤثرة على سلك يحمل تيار في مجال مغناطيسي : وضع سلك يحمل تيار كهربي بداخل مجال مغناطيسي ، وكان إتجاه التيار عمودي على إتجاه المجال ، فإن هذا السلك سيتحرك في إتجاه عمودي عليهما ، طالما هو حر الحركة .
الدوائر تمثل المجال المخ لفتيار في السلك.
خطوط المجال بعد. المجانين
كثافة فيض قليلة
إتجاه التيار
إتجاه المجال
سلك يمر به تيار
خارجي
اتجاه القوة
من هندسة الشكل :
إتجاه خطوط مجال السلك هو نفس إتجاه خطوط المجال المغناطيسي في أحد جانبي السلك فتزداد كثافة الفيض المغناطيسي في هذا الجانب ، بينما تكون خطوط مجال السلك إتجاهها معاكس لإتجاه المجال المغناطيسي في الجانب الآخر فتنخفض كثافة الفيض المغناطيسي وتكاد تتلاشى ، وعندئذ يتحرك السلك من المنطقة ذات كثافة الفيض المغناطيسي العالية الى المنطقة ذات كثافة الفيض المغناطيسي المنخفض ، وتدل هذه الحركة على أن السلك قد تعرض لقوة مغناطيسية .
2 طول السلك ( ل ) المار في الدائرة ، تناسب طردي ، ق ه ل
الكافي في الفيزياء
{ 16 }
إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر ت : 0118404459
3 كثافة الفيض المغناطيسي ( ب ) الموضوع بداخله السلك ، تناسب طردي ، ق x
ق
= ت × ل × ب
حيث : ق = القوة المغناطيسية المؤثرة في السلك وتقاس بالنيوتن.
ت = شدة التيار المار في السلك وتقاس بالأمبير
.
ل = طول السلك المتعرض للمجال فقط ويقاس بالمتر
ب = كثافة الفيض المغناطيسي الموضوع فيه السلك ويقاس وبر / متر 2 تختصر ) تسلا ( .
ملاحظات :
• من القانون :
النيوتن = امبير . متر . تسلا ، تسلا
=
نیوتن أمبير . متر
مقدار القوة المغناطيسية يمكن حسابه عن طريق القانون أعلاه أما إتجاه القوة المغناطيسية فعن طريق قاعدة تسمى بقاعدة فلمنج لليد اليسرى
تنص على : ( إتجاه القوة المؤثرة على سلك يمكن معرفتها بفرد أصابع اليد اليسرى بحيث تكون الإبهام والوسطى والسبابة متعامدة في حين تشير السبابة إلى إتجاه المجال ويشير الوسطى إلى إتجاه التيار فإن الإبهام سيشير إلى إتجاه القوة المؤثرة على السلك )
إتجاه التيار
إتجاه القوة
تجاه المجال
إتجاه التيار
إتجاه المجال
إتجاه القوة
الشكل (3-19) : قاعدة فلمنج لليد اليسرى : المجال والتيار والقوة متعامدة مع بعضها . يمثل السبابة المجال والوسطى التيار والإبهام القوة.
القوة المؤثرة على شحنة متحركة في مجال مغناطيسي :
ق
= ت × ل × ب ، ت = - ، ل = ع × ن
سلك
القوة ( إلى أسفل )
ن
ش
× ع × ن × ب
مقطع
الكترونات
المسافة = ع x ثانية واحدة = ع - ل
ش
ق = ش × ب × ع
الشكل (203) : القوة المؤثرة على شحنة متحركة .
{ 17 )
الفيزياء
إعداد الأستاذ : محمد ميرغني الطاهر ت : 0118404459
حيث :
ق = القوة المغنطيسية المؤثرة على شحنة متحركة أو الجسم المشحون وتقاس بالنيوتن . ش = مقدار الشحنة المتحركة في الموصل داخل المجال وتقاس بالكولوم . ع = سرعة الشحنة داخل المجال المغنطيسي وتقاس بالمتر / الثانية . ب= كثافة الفيض المغنطيسي الموضوع بداخله الشحنة وتقاس بالتسلا القوة المؤثرة على شحنة متحركة في مجال مغنطيسي تعتمد على :
1 مقدار شحنة الجسم المشحون 2 سرعة الجسم المشحزن 3 كثافة الفيض المغنطيسي.
ملحوظة من القانون :
نيوتن = كولوم × تسلا × متر / الثانية
القوة المؤثرة على الإلكترون والبرتون :
لأن شحنة الإلكترون مخالفة لشحنة البرتون نجد أن إتجاه القوة المؤثرة على الإلكترون في عكس إتجاه القـ وة المؤثرة على البرتون
القوة المغناطيسية
الكترون
بروتون
شدة المجال
شدة المجال
يروتون
القوة المغناطيسية
سطح الحركة
1/أحسب كثافة الفيض الناتج من سلك مستقيم يحمل تيار شدته 20 أمبير عند نقطة تبعد عنه 2سم
2/ سلك مستقيم طوله 30سم ويحمل تیار شدته 5 امبير وضع في مجال مغنطسي كثافة فيضه 2 وبر /م أحسب القوة المؤثرة .
3 جسم مشحون بشحنة سالبة ولج في مجال مغناطيسي كتلفة فيضه 10 4 تسلا بسرعة 10 6
متر/ث فكانت القوة المؤثره عليه 32 × 310 نيوتن أحسب عدد إلكترونات هذا الجسم
. لأنه تيار شحنات موجبة .
8
}
الفيزياء
وحدات القياس
إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر ت : 0118404459
فولت = جول كولوم = نيوتن . متر/كولوم = أوم . أمبير الأوم = فولت / أمبير = جول. ثانية كولوم2
= نيوتن متر . ثانية كولوم2 = كجم. متر 2/ثانية. كولوم2 أمبير = كولوم ثانية = فولت / أوم
أوم . متر = فولت . متر / أمبير
الكمية الفيزيائية فرق الجهد الكهربي
المقاومة الكهربية
شدة التيار الكهربي المقاومة النوعية
تمرین اولي
-1- أحسب الزمن اللازم لمرور عدد من الإلكترونات قدره 2105 إلكترون يمر مقطع معين من موصل وشدة التيار الناتج واحد أمبير.
-2- سلكان من النحاس طول الأول 20 متر والثاني 60 متر ومساحة مقطع الأول ضعف مساحة مقطع الثاني إذا كانت مقاومة الأول 10 أوم أحسب مقاومة الثاني.
3- ثلاثة أعمدة كهربية متماثلة ق.د.ك لكل عمود 5 فولت والمقاومة الداخلية لكل عمود =1أوم أ- وضح بالرسم كيف يمكن توصيلها للحصول على:
i - قوة دافعة كهربية تعادل 10 فولت
ii- قوة دافعة كهربية تعادل 5 فولت
ب- جد المقاومة الداخلية في (أ).
4- سلكان من نفس المادة ولهما نفس المقاومة طول أحدهما 10سم ومساحة مقطعه 2سم2 فما طول الآخر إذا كانت مساحة مقطعه 0,02سم2.
5- في الدائرة الكهربية إذا كان التيار ت = 3 أمبير وكلا المفتاحين مغلقان.
أحسب:-
1- المقاومة المكافئة للدائر كاملة.
ii- احسب شدة التيار في المقاومة 6 أوم.
iii- فرق الجهد في المقاومة 12 أوم.
iv- شدة التيار في المقاومة 12 أوم. - كم المقاومة الداخلية للبطارية.
قدك ٢٤
ت - ٣ أمير
vi فرق الجهد عبر البطارية عندما يكون المفتاحان مغلقان vii فرق الجهد عبر البطارية عندما يكون المفتاحان مفتوحان 6 في الدائرة الموضحة أدناه أحسب:
أ - قراءة الأميتر . ب قراءة الفولتميتر .
قد ك ١٢ فولت
[ 12 }
ww
٢٢ أوم
الباب الثالث - الفصل الرابع
المجال المغناطيسي للتيار الكهربي
تجربة أورستد :
اكتشف اورستد وعن طريق الصدفة أن الإبره المغناطيسية تنحرف وتستقر في وضع عمودي على
سلك عند مرور تيار كهربي بسبب تولد مجال مغناطيسي حول السلك
J +
(4)
(ب)
الشكل (3-13) : (أ) الأبرة المغنطيسية تظل ثابتة في حالة عدم وجود تيار
(ب) وتنحرف عموديا عند مرور التيار . (ج) وتنعكس أقطابها عند عكس التيار .
المجال المغناطيسي للتيار الكهربي :
يختلف شكل المجال المغناطيسي وإتجاهه وكثافته حسب شكل السلك المار فيه التيار 1 المجال المغناطيسي لسلك مستقيم يحمل تيار :
إتجاه التيار
برادة حديد
إتجاه المجال المغنطيسي
++
مفتاح
الشكل (143) : المجال المغنطيسي لسلك مستقيم وقاعدة اليد اليمنى .
ملحوظة: تدل علامة + على أن التيار داخل الورقة
وعلامة ) على أن التيار خارج من الورقة .
• شكل المجال المغناطيسي عباره عن دوائر متحدة المركز مركزها السلك نفسه ، وتتزاحم
بالقرب من السلك ، وتتباعد كلما بعدت عنه
• إتجاه المجال يحدد بقاعدة تسمى بقاعدة أمبير ( قاعدة اليد اليمني )
قاعدة أمبير (قاعدة اليد اليمنى ) :
تنص على : ( فإننا اذا قبضنا على سلك باليد اليمنى بحيث يشير الإبهام الى إتجاه التيار الكهربي ستشير بقية الأصابع لإتجاه خطوط القوى المغناطيسية ) .
{ 14 )
في الفيزياء
إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر ت : 0118404459
. كثافة الفيض المغناطيسي ( ب ) تعتمد على : 1 شدة التيار المار في السلك ، تناسب طردي ، ب ت النقطة 2/ المسافة العمودية بين ومحور السلك ، تناسب عكسي
3 نوع الوسط المحيط بالسلك
من
1 و 2 نجد ان : ب x .
ت
ف
.
يسمى بقانون أمبير الدائري ، حيث :
ثابت × ت
1
α
μ
12
= النفاذية المغنطيسية وقيمتها للفراغ = 4 × 10 7 وبر / امبير . متر
المجال المغناطيسي لسلك دائري يحمل تيار :
H
الشكل (3-15) : المجال المغنطيسي لسلك دائري
برادة حديد
السلك
1 خطوط المجال تكاد تكون مستقيمة عند مركز دائرة السلك
2 تنحني ويزيد إنحانائها كلما ابتعدنا عن محور السلك فتصبح في شكل حلقة مغلقة قرب السلك 3 خطوط المجال متزاحمة داخل محيط دائرة السلك ( لأن المجال قوي ) ، ومتباعدة خارج محيط دائرة السلك ( لأن المجال ضعيف ) .
4/ إتجاه المجال يحدد بنفس قاعدة أمبير ( قادة اليد اليمنى ) .
المجال المغناطيسي لسلك لولبي يحمل تيار :
السلك
الشكل (163) : المجال المغنط لملف لولبي
{ 15 )
برادة حديد
اذا
في في الفيزياء
إعداد الأستاذ : محمد ميرغني الطاهـ ت : 0118404459
فيكون إتجاه المجال داخل الملف في نفس إتجاه محور الملف ، بينما خارج الملف يشبه المجال المغنطيسي للقضيب المغناطيسي
طرف الملف الذي تخرج منه خطوط القوى المغناطيسية هو القطب الشمالي والذي تخرج منه
.
هو القطب الجنوبي يتم تحديد أوجه الملف كأقطاب مغناطيسية بقاعدة أمبير العكسية والتي تنص على : ( تخيل أنك تقبض على الملف الحامل للتيار بيدك اليمنى بحيث تشير الأصابع ما عدا الإبهام الى إتجاه التيار في الملف فيكون إتجاه الإبهام العمودي على الأصابع يشير موضع القطب
الشمالي ) .
القوى المؤثرة على سلك يحمل تيار في مجال مغناطيسي : وضع سلك يحمل تيار كهربي بداخل مجال مغناطيسي ، وكان إتجاه التيار عمودي على إتجاه المجال ، فإن هذا السلك سيتحرك في إتجاه عمودي عليهما ، طالما هو حر الحركة .
الدوائر تمثل المجال المخ لفتيار في السلك.
خطوط المجال بعد. المجانين
كثافة فيض قليلة
إتجاه التيار
إتجاه المجال
سلك يمر به تيار
خارجي
اتجاه القوة
من هندسة الشكل :
إتجاه خطوط مجال السلك هو نفس إتجاه خطوط المجال المغناطيسي في أحد جانبي السلك فتزداد كثافة الفيض المغناطيسي في هذا الجانب ، بينما تكون خطوط مجال السلك إتجاهها معاكس لإتجاه المجال المغناطيسي في الجانب الآخر فتنخفض كثافة الفيض المغناطيسي وتكاد تتلاشى ، وعندئذ يتحرك السلك من المنطقة ذات كثافة الفيض المغناطيسي العالية الى المنطقة ذات كثافة الفيض المغناطيسي المنخفض ، وتدل هذه الحركة على أن السلك قد تعرض لقوة مغناطيسية .
القوة المغناطيسية المؤثرة على سلك يحمل تيار تعتمد على ثلاثة عوامل :
1 شدة التيار ( ت ) المار في السلك ، تناسب طردي ، ق × ت2 طول السلك ( ل ) المار في الدائرة ، تناسب طردي ، ق ه ل
الكافي في الفيزياء
{ 16 }
إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر ت : 0118404459
3 كثافة الفيض المغناطيسي ( ب ) الموضوع بداخله السلك ، تناسب طردي ، ق x
ق
= ت × ل × ب
حيث : ق = القوة المغناطيسية المؤثرة في السلك وتقاس بالنيوتن.
ت = شدة التيار المار في السلك وتقاس بالأمبير
.
ل = طول السلك المتعرض للمجال فقط ويقاس بالمتر
ب = كثافة الفيض المغناطيسي الموضوع فيه السلك ويقاس وبر / متر 2 تختصر ) تسلا ( .
ملاحظات :
• من القانون :
النيوتن = امبير . متر . تسلا ، تسلا
=
نیوتن أمبير . متر
مقدار القوة المغناطيسية يمكن حسابه عن طريق القانون أعلاه أما إتجاه القوة المغناطيسية فعن طريق قاعدة تسمى بقاعدة فلمنج لليد اليسرى
قاعدة فلمنج لليد اليسرى :
تنص على : ( إتجاه القوة المؤثرة على سلك يمكن معرفتها بفرد أصابع اليد اليسرى بحيث تكون الإبهام والوسطى والسبابة متعامدة في حين تشير السبابة إلى إتجاه المجال ويشير الوسطى إلى إتجاه التيار فإن الإبهام سيشير إلى إتجاه القوة المؤثرة على السلك )
إتجاه التيار
إتجاه القوة
تجاه المجال
إتجاه التيار
إتجاه المجال
إتجاه القوة
الشكل (3-19) : قاعدة فلمنج لليد اليسرى : المجال والتيار والقوة متعامدة مع بعضها . يمثل السبابة المجال والوسطى التيار والإبهام القوة.
القوة المؤثرة على شحنة متحركة في مجال مغناطيسي :
ق
= ت × ل × ب ، ت = - ، ل = ع × ن
سلك
القوة ( إلى أسفل )
ن
ش
× ع × ن × ب
مقطع
الكترونات
المسافة = ع x ثانية واحدة = ع - ل
ش
ق = ش × ب × ع
الشكل (203) : القوة المؤثرة على شحنة متحركة .
{ 17 )
الفيزياء
إعداد الأستاذ : محمد ميرغني الطاهر ت : 0118404459
حيث :
ق = القوة المغنطيسية المؤثرة على شحنة متحركة أو الجسم المشحون وتقاس بالنيوتن . ش = مقدار الشحنة المتحركة في الموصل داخل المجال وتقاس بالكولوم . ع = سرعة الشحنة داخل المجال المغنطيسي وتقاس بالمتر / الثانية . ب= كثافة الفيض المغنطيسي الموضوع بداخله الشحنة وتقاس بالتسلا القوة المؤثرة على شحنة متحركة في مجال مغنطيسي تعتمد على :
1 مقدار شحنة الجسم المشحون 2 سرعة الجسم المشحزن 3 كثافة الفيض المغنطيسي.
ملحوظة من القانون :
نيوتن = كولوم × تسلا × متر / الثانية
القوة المؤثرة على الإلكترون والبرتون :
لأن شحنة الإلكترون مخالفة لشحنة البرتون نجد أن إتجاه القوة المؤثرة على الإلكترون في عكس إتجاه القـ وة المؤثرة على البرتون
القوة المغناطيسية
الكترون
بروتون
شدة المجال
شدة المجال
يروتون
القوة المغناطيسية
سطح الحركة
تمارين باب المجال المغناطيسي للتيار الكهربي
1/أحسب كثافة الفيض الناتج من سلك مستقيم يحمل تيار شدته 20 أمبير عند نقطة تبعد عنه 2سم
2/ سلك مستقيم طوله 30سم ويحمل تیار شدته 5 امبير وضع في مجال مغنطسي كثافة فيضه 2 وبر /م أحسب القوة المؤثرة .
3 جسم مشحون بشحنة سالبة ولج في مجال مغناطيسي كتلفة فيضه 10 4 تسلا بسرعة 10 6
متر/ث فكانت القوة المؤثره عليه 32 × 310 نيوتن أحسب عدد إلكترونات هذا الجسم
![]() |
الباب الثاث – الفصل الثالث الكهربية التيارية الباب الثالث - الفصل الرابع المجال المغناطيسي للتيار الكهربي |