الفيزياء فصل ثاني

مراجعة الدرس

1. الفكرة الرئيسة: كيف أحسب القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في ملف؟ وكيف أحدد اتجاه التيار الكهربائي الحثي المار فيه؟

الجواب:

تحسب القوة الدافعة الحثية المتولدة في ملف باستخدام قانون فارداي، ويحدد اتجاه التيار الحثي باستخدام قانون لنز.

 
2. أستنتج: قطعتا نيوديميوم متماثلتان، إحداهما ممغنطة والأخرى غير ممغنطة، وأُنبوب نحاسيّ طوله ( ℓ). عندما أُمسك بالقطعة الممغنطة على ارتفاع معيّن فوق الأنبوب النحاسيّ، ثم أُسقطها بداخله فإنّها تستغرق زمنًا ( t) لتخرج من فوّهته المقابلة.

إذا أسقطت قطعة النيوديميوم غير الممغنطة خلال الأنبوب نفسه من الارتفاع نفسه، فهل تستغرق زمنًا أكبر من الزمن (t) أم أقلّ منه لتخرج من فوّهته المقابلة؟ أُفسّر إجابتي.

 

عند إسقاط القطعة الممغنطة، في الأنبوب النحاسي، يُولِد المجال المغناطيسي للقطعة تيار حثي في الحلقة، فينشأ مجال مغناطيسي حثي باتجاه معاكس للمجال المغناطيسي للقطعة لمقاومة زيادة  التدفق المغناطيسي على الأنبوب حسب قانون لنز، و اتجاه هذه المقامة معاكس لاتجاه الجاذبية  الأرضية،مما يبطئ حركة القطعة نحو الأسفل.

كما ألاحظ في الشكل (أ) المجاور.

بينما عند اسقاط القطعة غير الممغنطة، فإنها تتأثر فقط بقوة الجاذبية نحو الأسفل، وقد يكون هناك احتكاك مع جدار الأنبوب،لذلك ستسغرق القطعة غير الممغنطة زمن أقل للسقوط داخل الانبوب. كم ألاحظ في الشكل (ب) المجاور.

             

---

3. أستنتج: ملفّ لولبيّ ملفوف على قلب حديديّ، وفوقه حلقة فلزيّة حرّة الحركة، على نحو ما هو موضّح في الشكل االتالي:

                                                 

عند إغلاق المفتاح ( S) تقفز الحلقة الفلزيّة إلى أعلى. أُفسِّر هذا السلوك للحلقة.

الجواب: 

عند غلق المفتاح  يولد الملف  تدفق مغناطيسي متزايد على الحلقة الفلزية، بالتالي يتكون فيه تيار حثي يُنشئ  مجال  مخناطيسي  حثي يقاوم الزيادة في  التدفق المغناطيسي، حسب قانون لنز، لذلك يتكون في الحلقة قطب مغناطيسي  شمالي، يتنافر مع القطب الشمالي للملف ( حسب قاعدة اليد اليمنى).  

---

4. أتوقّع: يوضّح الشكل التالي دارة كهربائيّة مغلقة.

      

أتوقّع ما يحدث لإضاءة المصباح في أثناء:

أ. تقريب القطب الشمالي للمغناطيس من المحثّ.

ب. تقريب القطب الجنوبي للمغناطيس من المحثّ.

الحل: 

أ. عند  تقريب القطب الشمالي، يتكون على الملف قطب مغناطيسي شمالي ليقاوم الزيادة في الدفق المغناطيسي، حسب قانون لنز، ويكون اتجاه التيارالحثي باتجاه التيار الناشئ  عن البطارية، بالتالي يزداد إضاءة المصباح.  

ب. عند  تقريب القطب الجنوبي، يتكون على الملف قطب مغناطيسي جنوبي ليقاوم الزيادة في الدفق المغناطيسي، حسب قانون لنز، ويكون اتجاه التيار الحثي بعكس التيار الناشئ  عن البطارية، بالتالي تقل إضاءة المصباح.

---

5. أستنتج: يبين الشكل المجاور دارتان موضوعتان في مجال مغناطيسي منتظم مقداره ( B)، الموصل المستقيم في الدارة (1) طوله (2l) وفي الدارة (2) طوله (l).

                              

الموصلان المستقيمان تحركا بمقدار السرعة نفسه ( v)، فتولد في الدارة ( 1) تيار كهربائي حثّي  باتجاه حركة عقارب الساعة. أُجيب عمّا يأتي:

أ. ما اتجاه المجال المغناطيسي (B)؟

الجواب: (باتجاه+z) بعكس اتجاه المجال المغناطيسي الحثي(-z).

ب. ما اتجاه التيار الكهربائي الحثي في الدارة (2)؟.

الجواب: باتجاه حركة عقارب الساعة، حيث التدفق متزايد.

ج. هل مقدار القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في الدارة ( 1)، أكبر أم أقل أم مساويًا لمقدار  القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في الدارة ( 2)؟ أفسر إجابتي.

الجواب: القوة الدافعة  الكهربائية الحثية المتولدة في الدارة (1) لأن مساحته أكبر،فيكون التغير في التدفق المغناطيسي أكبرز

6. أستخدم الأرقام: محثّ معامل حثّه الذاتيّ ( 4x10^-4H )، موصول في دارة كهربائيّة. إذا تغيّر مقدار التيار الكهربائيّ المارّ فيها

من (0.0A) إلى (8.0A) خلال (0.10s)، أحسب القوة  الدافعة الكهربائيّة الحثّية الذاتيّة المتوسطة المتولّدة في المحثّ.

الجواب:

              ${{\epsilon }^{\text{'}}}_L=-L\frac{∆I}{∆t}=-4\times {10}^{-4}\frac{(8-0)}{0.1}=-3.2\times {10}^{-3}$              

7. أضع دائرة حول رمز الإجابة الصحيحة لكل جملة مما يأتي:

1. وَحْدة قياس معامل الحثّ الذاتيّ لمحثّ بحسب النظام الدوليّ للوَحْدات، هي:

أ. V.A/s           ب. A .s/V           ج. V.A.s            د. V.s/A

 

2. مِلفّ مستطيل الشكل يتكوّن من لفة واحدة ومساحة سطحه (A)، مغمور في مجال مغناطيسي (B)، بحيث تكون الزاوية بين مستوى المِلفّ وخطوط المجال (30˚). إذا تضاعف مقدار المجال المغناطيسي خلال مدّة زمنية مقدارها (Δt)،فإن التغير في التدفق المغناطيسي الذي يخترق المِلفّ خلال تلك المدّة يساوي:

أ. BA cos 30         ب. 2BA cos 30           ج. BA cos 60           د. 2BA cos 60

 

3. في أثناء دخول الحلقة المبينة في الشكل إلى منطقة مجال مغناطيسي منتظم ( B) يتولد في الحلقة تيار كهربائي حثّي بالاتجاه المبين في الشكل، فيكون المجال المغناطيسي (B) باتجاه محور:

أ. z+               ب.  z-                ج. x +          د. x -

 

4. يبيّن الشكل المجاور حلقة تتصل ببطاريّة، ونصفها السفلي موضوع في مجال مغناطيسي منتظم، اتجاهه عمودي على مستوى الصفحة قد يكون للداخل أو للخارج، ومقداره قد يتزايد أو يتناقص. في أي الحالات الثلاث يكون اتجاه القوة الدافعة الكهربائية الحثّيّة المتولِّدة في الحَلْقة باتجاه القوة الدافعة الكهربائية للبطارية؟

أ. (b) فقط                ب.  (c) فقط               ج. (b) و (a)          د. (b) و (c) 

5. موصل مستقيم طوله (ℓ) مغمور داخل مجال مغناطيسي منتظم. عند سحب الموصل بسرعة ثابتة مقدارها (v) على مجرًى فلزّيّ باتجاه محور ( x+)، يمرّ في المقاومة (R) تيار كهربائي حثّيّ (I) بالاتجاه المبين في الشكل. إنّ مقدار المجال المغناطيسي واتجاهه:

أ. $\frac{lv}{IR}$، باتجاه (Z+)                 ب. $\frac{IR}{lv}$ باتجاه (Z+)

ج. $\frac{lv}{IR}$ ، باتجاه (Z-)                 د. $\frac{IR}{lv}$ باتجاه (Z-)