وزا ر ة التربية التوجيه الفني العام للعلوم

1. المركزالإقليمي لتطوير البرمجياتالتعليمية الفيزياء للصف الثاني عشر العلمي وزارة التربية التوجيه الفني العام للعلوم العروض التقديمية عرض تقديمي بعنوان: القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيسي على تيار كهربائي مستمر

2. وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن وضعها الأصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي الابرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع رد الفعل العكسي للإبرة على التيار .

3. ماذا لو كان السلك حر الحركة , فهل كان بالإمكان أن يتحرك بفعل المجال المغناطيسي للإبرة ؟

4. تأثير مجال مغناطيسي منتظم على تيار مستقيم أي سلك موضوع في مجال مغناطيسي منتظم ويمر به تيار ، فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد اتجاهها وفق قاعد اليد اليمنى المفتوحة ( المنبسطة ) . حم ت ق ت قاعدة اليد اليمنى المفتوحة : يشير الإبهام إلى اتجاه التيار وبقية الأصابع تشير الى اتجاه المجال المغناطيسي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج من راحة اليد عمودياً عليها , وهذه القوة تسمى القوة المغناطيسية لأنها ناتجه عن مجال مغناطيسي .

5. إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان الموصل حر الحركة ، فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها عمودياً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب الأجهزة الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي ) • وقد وجد عملياً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طردياً مع كل من طول السلكL وشدة التيارI وشدة المجال المغناطيسي B حيث : • F α LIB┴ • F = con LIB┴ • حيث الثابت = 1 • أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائلاً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية θ فإن: • F = LIB Sin θ • حيث θ الزاوية بين B , L ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به تيار مستمر نظرياً نطبق قاعدة اليد اليمنى . F = LIB┴

6. 1- ) يحدد منحى التيار الكهربائي المار2) الأصابع في اتجاه المجال المغناطيسي Bراحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية . حم ت ق ي

8. تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر • أولاً : المحرك الكهربائي

9. . مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابلان 2. ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب الحديدي قابلان للدوران بين قطبي المغناطيس 3. اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصلان بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار بالشق الفاصل لنصفي الاسطوانة عموديا على مستوى الملف 4. فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتلامسان نصفي الاسطوانة أثناء دورانهما وتتصلان بقطبي البطارية

10. نظرية عمله إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على دورانه حول محوره .

11. فكرة عمله : تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية في وجود المجال المغناطيسي .استخداماته : في إدارة المراوح الكهربائية والغسالات الكهربائية وآلات المصانع وغيرها . • - المحرك الكهربائي

12. كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على كل من جانبي الملف ليصبح ملائماً للأغراض العملية : • زيادة شدة التيار الكهربائي • زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض . • كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟ • استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في المحركات الحديثة .

13. تابع / تطبيقات • 2- الميتر الكهربائي • جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ، وفرق الجهد الكهربائي . • هناك ثلاثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي : • الجلفانومتر : لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة . • الأميتر : لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة • . • الفولتميتر : لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة الكهربائية .

14. تطبيقات وظيفته : يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة التي تصل إلى 10 ^ - 10 أمبير ، مع تحديد اتجاهها .فكرة عمله :عزم الازدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك

15. تابع / الجلفانومتر • تركيبه : • مغناطيس قوي على شكل حرف U ,ملف قابل للدوران , نابض خفيف (زنبرك يعمل على إعادة الملف لوضعه الأصلي) , مؤشر متصل بالملف .طريقة عمله : عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي يعمل على دوران الملف ، وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة التيار المراد قياسها .شرط اتزانه :تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض )

16. تابع الجلفانومتر • عيوبه :التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض فيتلف النابض وبالتالي الجهاز ) مميزاته :1- يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير2- لا يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخلافه ) ولا يتأثر بالمغناطيس القريب منه .ملاحظة : سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه هو الملف , وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس المتحرك لا يستخدم في الوقت الحاضر , وفيه يكون الجزء المتحرك هو إبرة مغناطيسية .

17. حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز ) • نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة . يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي : إذا تحرك جسم يحمل شحنة q بسرعة متوسطة v فقطع مسافة L خلال زمن مقداره t فإنه ينتج عن هذه الحركة تيار كهربائي شدته ( I ) تعطى شدته بالعلاقة : I = q / t t = L/v I = q v/L q v = I L ( 1 ) وهذه العلاقة الأخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي . بفرض أن جسيما ً كتلته m يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها q يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة مقدارها v دخل مجالاً مغناطيسياً منتظماً كثافة تدفقه B فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟ علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عمودياً على مجال مغناطيسي منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العلاقة : F = ILB Sin θ ( 2 ) ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائياً كما في المعادلة ( 1 ) وبالتعويض في المعادلة ( 2 ) نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية F = q v B Sin θ ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )

18. ما المقصود بقوة لورنتز ؟ • هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم . يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الجسيم المشحون بقاعدة R.H.R 1)) حم ت ق

19. بما أن q, v , B ثابتة المقدار فإن قوة لورنتز ثابتة أيضاً و أنها ثابتة القيمة وعمودية على متجه السرعة . إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم المشحون على تغيير مساره المستقيم ليصبح مساراً دائرياً عند دخوله المجال المغناطيسي .ma c = q v B┴ac = v2 / r = w 2 rm v2 / r = q v B┴ = m w2 r

20. تطبيقات على القوة المغناطيسية المؤثرة على جسيم مشحون ( قوة لورنتز )

21. السيكلوترون • استخداماته : تعجيل البروتونات والديوترونات وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )

22. 1- السيكلوترون • فكرة عمله : • المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها • تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي لا يغير من سرعتها  و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي

24. مطياف الكتلة

25. كيف يعمل مطياف الكتلة ؟

27. القوة المتبادلة بين تيارين متوازيين

28. القوة المتبادلة بين تيارين مستقيمين متوازيين ماذا يحدث عندما يمر تيار كهربائي في سلكن متوازيين ؟ 1- يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد . 2- يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين . التياران في اتجاه واحد (تجاذب ) التياران متعاكسين ( تنافر )

29. القوة المتبادلة بين تيارين مستقيمين متوازيين كيف نحسب مقدار القوة المتبادلة بين سلكن متوازيين ؟

31. انتهى الدرس