الحث الذاتي والتيارات الدوامية ومولد التيار المتردد
Week 9 · Chapter 3 (B): self-induction (emf = −L ΔI/Δt, the henry), what the self-inductance depends on, eddy currents and induction furnaces, the emf in a straight wire moving across a field (emf = Bℓv sin θ), and the construction and emf of the AC generator · 3 lessons
2
الهنري والتيارات الدوامية
Physics Sec 3 Term 1, Chapter 3: pp. 67–72
الهدفأستخدم الهنري بوصفه V·s/A وأذكر ما يتوقف عليه معامل الحث الذاتي وأشرح التيارات الدوامية.
كلمات جديدة
الهنري (H) · وحدة L وM: 1 H = 1 V·s/A = 1 Ω·sالتيارات الدوامية · حلقات مغلقة من التيار تتولد داخل قطعة معدنية صماء بفعل فيض متغير؛ وتسخّن المعدنالشرائح الرقيقة · صفائح رقيقة من الحديد معزولة بعضها عن بعض تُصنع منها القلوب لتبقى التيارات الدوامية صغيرة
الشرح
يكون معامل الحث الذاتي لملف 1 هنري إذا تولدت فيه قوة دافعة 1 فولت عندما يتغير تياره بمعدل 1 أمبير في الثانية: 1 H = 1 V ÷ (A/s) = 1 V·s/A. وتتوقف قيمة L على الملف نفسه: تزداد بزيادة عدد اللفات وبكبر الملف وبتقارب اللفات، وتزداد كثيرًا إذا لُف الملف على قلب من الحديد المطاوع لأن نفاذية القلب عالية. والتيارات الدوامية هي الأثر نفسه داخل المعدن الصلد. يولّد الفيض المتغير قوًى دافعة في كتلة معدنية، والمعدن نفسه يغلق الدائرة، فتدور حلقات تيار داخله وتسخنه (التسخين I²R). وتستغل أفران الحث ذلك عمدًا: ملف يمر فيه تيار سريع التغير يحيط بالمعدن فيسخن دون أن يلمسه لهب. أما في المحولات والمحركات فالحرارة ضياع، ولذلك تصنع قلوبها من صفائح رقيقة معزولة تقطع الحلقات إلى حلقات صغيرة.
التغيير في الملف
أثره في L
عدد لفات أكبر
L أكبر
قلب حديد مطاوع بدل الهواء
L أكبر بكثير
لفات متباعدة
L أصغر
تغيير التيار أسرع
L لا تتغير (القوة الدافعة فقط تزداد)
أمثلة محلولة
تتولد قوة دافعة 12 V في ملف بينما يتغير تياره بمعدل 4 A/s. L = 12 ÷ 4 = 3 H.
قلبان من الحديد نفسه لهما الشكل نفسه: أحدهما كتلة صماء والآخر حزمة صفائح رقيقة معزولة. يمر فيهما فيض متغير. تتكون في الكتلة الصماء حلقات دوامية كبيرة فترتفع حرارتها؛ أما في الحزمة فكل حلقة محصورة في صفيحة رقيقة، فتكون صغيرة وتنتج حرارة قليلة.
نشاط الفصل
تدريب على الورق. رتّب الملفات الثلاثة التالية حسب L من الأصغر إلى الأكبر مع التعليل: (أ) 500 لفة على قلب هوائي؛ (ب) 250 لفة على قلب هوائي بالحجم نفسه؛ (ج) 500 لفة على قلب حديد مطاوع بالحجم نفسه. ثم قل لماذا يُصنع قلب المحول من صفائح رقيقة معزولة.
تدرّب
1
تتولد قوة دافعة 36 V في ملف بينما يتغير تياره بمعدل 9 A/s. أوجد L.
