☰ Year plan · Physics (Arabic)

فاراداي ولنز والحث المتبادل

Week 8 · Chapter 3 Electromagnetic Induction (A): Faraday’s experiment and the induced emf, Faraday’s law emf = −N ΔΦ/Δt, Lenz’s rule, Fleming’s right-hand rule, mutual induction (M, the henry as V·s/A) and the two-coil experiments · 3 lessons
2

قاعدة لنز وقاعدة اليد اليمنى لفلمنج

Physics Sec 3 Term 1, Chapter 3: pp. 60–67
الهدفأحدد اتجاه التيار المستحث بقاعدة لنز وبقاعدة اليد اليمنى لفلمنج.
كلمات جديدة
قاعدة لنز · يسري التيار المستحث في الاتجاه الذي يعاكس تأثيره المغناطيسي التغير الذي سبّبهقاعدة اليد اليمنى لفلمنج · لسلك مستقيم يتحرك عبر مجال: السبابة = المجال، والإبهام = الحركة، والوسطى = التيار المستحثيعاكس التغير · المجال المستحث يقاوم الحركة أو تغير الفيض الذي يولّده؛ ولا يقاوم المغناطيس ذاته
الشرح

قاعدة لنز: يسري التيار المستحث في الاتجاه الذي يعاكس مجاله المغناطيسي تغير الفيض الذي ولّده. وهذا هو معنى الإشارة السالبة في −N ΔΦ ÷ Δt. عندما يُدفع قطب شمالي نحو ملف يصبح الوجه القريب من الملف قطبًا شماليًا فيصد المغناطيس؛ وعندما يُسحب القطب الشمالي بعيدًا يصبح الوجه القريب قطبًا جنوبيًا فيجذبه إلى الخلف. وفي الحالتين يلزم بذل شغل، وهذا الشغل يتحول إلى طاقة كهربية، فالطاقة محفوظة. ونستخدم قاعدة البريمة في الأسبوع الرابع لإيجاد التيار: عند النظر إلى وجه يجعله التيار مع عقارب الساعة قطبًا جنوبيًا ويجعله التيار عكس عقارب الساعة قطبًا شماليًا. وقاعدة اليد اليمنى لفلمنج تعطي الاتجاه نفسه بسرعة لسلك مستقيم يتحرك عبر مجال: السبابة في اتجاه المجال، والإبهام في اتجاه الحركة، والوسطى في اتجاه التيار المستحث، وهي متعامدة معًا. نستخدم اليد اليسرى لقوة على تيار (المحرك) واليد اليمنى لتيار مستحث (المولد).

المغناطيس وحركتهالوجه القريب من الملفالتيار كما يُرى من جهة المغناطيسالقوة على المغناطيس
قطب N يقتربNعكس عقارب الساعةتنافر
قطب N يبتعدSمع عقارب الساعةتجاذب
قطب S يقتربSمع عقارب الساعةتنافر
قطب S يبتعدNعكس عقارب الساعةتجاذب
أمثلة محلولة
يُدفع قطب S لمغناطيس نحو وجه ملف. بحسب قاعدة لنز يجب أن يصد الوجهُ القطبَ، فيصبح الوجه القريب قطبًا S. والتيار مع عقارب الساعة كما يُرى من جهة المغناطيس يجعل الوجه قطبًا S، إذن التيار المستحث مع عقارب الساعة كما يُرى من جهة المغناطيس.
يُسحب قطب N بعيدًا عن وجه ملف. يحاول الملف أن يحافظ على الفيض، فيجذب الوجه القريب المغناطيس المبتعد ويصبح قطبًا S. فالتيار المستحث مع عقارب الساعة كما يُرى من جهة المغناطيس. (قارن بالمثال الأول: قطب مختلف وحركة مختلفة ومع ذلك التيار نفسه.)
الحركة (الإبهام)المجال (السبابة)التيار (الوسطى)
الشرقالشمالأعلى
أعلىالغربالجنوب
سلك مستقيم يتحرك نحو الشرق عبر مجال يتجه نحو الشمال. قاعدة اليد اليمنى: السبابة نحو الشمال والإبهام نحو الشرق، فتشير الوسطى نحو أعلى. إذن يسري التيار المستحث نحو أعلى في السلك.
نشاط الفصل

استخدم يدك اليمنى. اجعل السبابة نحو الشمال والإبهام نحو الشرق والوسطى عمودية عليهما. إلى أين تشير الوسطى؟ ثم أدر الإبهام ليشير إلى أعلى وبقيت السبابة نحو الشمال: إلى أين تشير الوسطى الآن؟ تحقق من الإجابتين بالجدول أعلاه وبالبوصلة.

تدرّب
1
يُدفع قطب N نحو وجه ملف. أي قطب يصبح الوجه القريب؟ وهل التيار المستحث مع عقارب الساعة أم عكسها كما يُرى من جهة المغناطيس؟
2
يُسحب قطب S خارج ملف. أي قطب يصبح الوجه القريب؟ وما اتجاه التيار كما يُرى من جهة المغناطيس؟
3
يتحرك سلك إلى أعلى عبر مجال يتجه نحو الغرب. في أي اتجاه يسري التيار المستحث؟
4
يتحرك سلك نحو الشمال عبر مجال يتجه إلى أسفل. في أي اتجاه يسري التيار المستحث؟