Transcript OK - guezouri

‫تصميم األستاذ ‪ :‬صياد محمد و سعيدية علي‬
‫ثانوية األمير خالد الحطاطبة والية تيبازة‬
‫دراسة الظواهر‬
‫الكهربائية‬
‫الو شائع و ثنائي‬
‫القطب ‪.RL‬‬
‫الو شائع و ثنائي القطب ‪.RL‬‬
‫‪ -1‬وصف الو شيعة و تصرفها في جزء من دارة كهربائية‪.‬‬
‫تتألف الو شيعة من سلك طويل من النحاس معزول بطبقة من الورنيش‬
‫(‪ )vernis‬ملفوف حول أسطوانة عازلة‪.‬‬
‫تتميز الو شيعة ب‪:‬‬
‫‪‬بطولها ‪ ℓ‬و نصف قطرها ‪ R‬وعدد حلقاتها ‪.N‬‬
‫‪‬مقاومة سلكها ‪ r‬و تقدر باألوم (‪.)Ω‬‬
‫‪‬معامل تحريضها ‪ L‬ذاتية الو شيعة (هندسة الو شيعة)‪.‬‬
‫ أوجد عبارة الثابت ‪ Κ ,‬ثابت التناسب بين التدفق الذاتي للو شيعة و شدة‬‫التيار ‪.‬‬
‫تصرف الو شيعة‬
‫في جزء من الدارة‬
‫تصرف الو شيعة في جزء من الدارة‬
‫نحقق التركيب التالي؛‬
‫عند غلق الدارة يتوهج المصباح )‪(L1‬قبل المصباح )‪(L2‬بفاصل زمني قصير‪.‬‬
‫عند فتح الدارة ينطفئ المصباح)‪ (L1‬قبل المصباح)‪ (L1‬بفاصل زمني قصير ‪.‬‬
‫التفسير؛‬
‫إن ثبات التيار في الفرعين كان تدريجيا و هي ظاهرة انتقالية سببها الوشيعة حرضت‬
‫تيار يعاكس تيار المولد و هو سبب تأخر ظهور التيار في الوشيعة‪.‬‬
‫نستنتج أن للوشيعة خاصية التحريض لذا نقول أنها و شيعة تحريضية‪.‬‬
‫أما عند ثبات انارة المصباحين (شدة التيار ثابتة في الفرعين)‬
‫تتصرف الوشيعة مثل مقاومة الفرع األول فتصبح ناقل أومي ‪.‬‬
‫عبارة التوتر بين‬
‫طرفي وشيعة‬
‫عبارة التوتر بين طرفي وشيعة‬
‫‪i‬‬
‫الوشيعة تنتج عبر حلقاتها تغير في التدفق الناتج عن فتح أو غلق الدارة ألن التيار المار‬
‫فيها يولد حقال مغناطيسيا و بالتالي تدفقا ذاتيا عبر حلقاتها‪.‬‬
‫فالوشيعة أصبحت مقرا لقوة محركة كهربائية محرضة ذاتيا تنتج أفعال تعاكس السبب‬
‫الذي أدى إلى حدوثها (قانون لنز )‬
‫التوتر بين طرفي الو شيعة ‪:‬‬‫نشاط تجريبي ‪:1‬‬
‫نحقق التركيب التجريبي الممثل في الشكل ‪- 1-‬‬
‫يتكون من ‪:‬مولد التيار المستمر ‪،‬معدلة ‪،‬وشيعة ذاتيتها ‪ L=10mH‬ومقاومتها‬
‫الداخلية ‪ r=8Ω‬مقاومة ‪ R=100‬وأمبيرمتر لقياس شدة التيار الكهربائية‬
‫المار في الدارة ‪.‬‬
‫نضع فولط متر لقياس التوتر ‪UL‬بين طرفي الوشيعة ‪.‬‬
‫نغير قيمة التوتر بواسطة المعدلة ونقيس‪UL‬وشدة التيار‪ I‬المار في الدارة‬
‫فنحصل على الجدول التالي ‪:‬‬
‫‪3.2‬‬
‫‪2.4‬‬
‫‪1.6‬‬
‫‪0.8‬‬
‫‪0‬‬
‫)‪UL(V‬‬
‫‪0.4‬‬
‫‪0.3‬‬
‫‪0.2‬‬
‫‪0.1‬‬
‫‪0‬‬
‫)‪I(A‬‬
‫•مثل المنحنى ‪ UL‬بداللة شدة التيار‪.I‬‬
‫•بين أن الوشيعة تتصرف كناقل أومي ‪.‬‬
‫•حدد مقاومة الوشيعة ‪r‬‬
‫استنتج العالقة بين‪I ،r ، UL‬‬
‫الجواب‪:‬‬
‫‪-1‬المنحنى خط مستقيم يمر من مبدأ معادلته ‪.‬‬
‫‪UL=a.I‬‬
‫ حسب المنحنى أن ‪ UL‬يتناسب طردا مع ‪ I‬مما يبين أن الوشيعة تتصرف كناقل أومي ‪.‬‬‫مقاومته ‪.r‬‬
‫‪UL= r.I‬‬
‫تتصرف الوشيعة في التيار المستمر كناقل أ ومي‬
‫نشاط تجريبي ‪:2‬‬
‫نحقق تركيب الدارة التي عناصرها في حالة تسلسل وهي ‪:‬‬
‫ الوشيعة السابقة )‪(L ,r‬‬‫ناقل أومي مقاومته ‪R‬‬‫مولد المناوب المثلثي يغذي الدارة بتوتر‬‫أقصاه ‪ 5v‬تواتره ‪1000Hz‬‬
‫ راسم اهتزاز دو مدخلين ‪.y2،y1‬‬‫ نتحصل على شاشة راسم االهتزاز البيانيين‪.‬‬‫‪-1‬عبر عن‪ UR‬بداللة ‪. I .R‬ماذا تستنتج ؟‬
‫خالل النصف األول من الدور يمكن كتابة‬‫شدة التيار المثلثي على شكل ‪i(t)= at+b‬‬
‫أ ‪-‬حدد قيمة المعاملين‪ a‬و ‪b .‬‬
‫ب ‪-‬حدد قيمة‪ UL‬ثم استنتج النسبة‬
‫ج‪ -‬قارن هذه النسبة مع ‪.L‬‬
‫‪ -3‬استنتج العالقة بين ‪، L،UL‬‬
‫الجواب‪:‬‬
‫‪UR= - 𝑅i‬‬
‫له نفس شكل منحنى تغيرات شدة التيار ‪y2‬المنحنى المتحصل عليه في المدخل‬
‫المار في الدارة ‪(t) i.‬‬
‫وحدة ا لمعامل ‪a‬‬
‫ب‪ -‬قيمة‪UL‬‬
‫عند نصف الدور‬
‫‪V/S.Ω=A/S‬‬
‫في هذه التجربة لم نأخذ ‪ r‬بعين االعتبار ألن تأثيرها مهمال ومنه‬
‫‪+ ri‬‬
‫تطور شدة التيار الكهربائي‬
‫المار في وشيعة تحريضية‬
‫تطور شدة التيار الكهربائي المار في وشيعة تحريضية‬‫نحقق التركيب التالي ؛‬
‫‪ΩL= 0.6н , r =10‬‬
‫‪R1=590 Ω , E =6v‬‬
‫عند وضع القاطعة في الوضع (‪)1‬‬
‫المدخل ‪ y1‬برسم ‪UAM‬‬
‫المدخل ‪ y2‬برسم ‪UBM‬‬
‫يظهر على شاشة راسم االهتزازات البيانات (‪.)2( , )1‬‬
‫البيان (‪.)1‬‬
‫= (‪ƒ )t‬‬
‫= ‪ E‬مقدار ثابت‬
‫البيان (‪.)2‬‬
‫)‪ UAB= ƒ(t‬التوتر بين طرفي المقاومة ‪ R1‬طبقا لقانون أوم‬
‫‪UAB=R1 .I‬‬
‫و عليه يمكن اعتبار و بتقريب جيد أن المنحنى المشاهد على المدخل‬
‫بداللة الزمن ‪ i‬يمثل تغيرات شدة التيار‬
‫شدة التيار تمر بمرحلتين؛‬
‫* مرحلة انتقالية؛ (نضام انتقالي)‬
‫تتزايد شدة التيار المارة بالدارة تدريجيا مقتربة من قيمة ‪ i=I0‬و هدا راجع إلى الخاصية‬
‫التحريضية للو شيعة‪.‬‬
‫عند وضع القاطعة في الوضع (‪)2‬؛‬
‫‪I‬‬
‫يظهر البيانين‬
‫البيان (‪ )1‬؛ تغيرات ‪ = 0 UBM‬الن المولد خارج الدارة‪.‬‬
‫البيان (‪ )2‬؛ تغيرات ‪ UAM‬بين طرفي المقاومة‪.‬‬
‫تتناقص شدة التيار تدريجيا في الدارة وفق نظامين‪.‬‬
‫نضام انتقالي ؛ شدة التيار تتناقص إلى أن تقترب من الصفر‬
‫بسبب ظاهرة التحريض الذاتي للو شيعة‪.‬‬
‫نضام دائم ؛ تنعدم شدة التيار ‪I = 0 .‬‬
‫ثابت الزمن ‪τ‬‬
‫هو المدة الالزمة لوصول شدة التيار المار بالدارة بعد غلق القاطعة ‪ 63 %‬أو المدة‬
‫الالزمة لكي تصل شدة التيار المار بالدارة بعد فتح القاطعة إلى القيمة ‪ % 37‬من قيمتها‬
‫االبتدائية ‪ .‬وحدته الثابتة (‪. (s‬‬
‫تحديد ثابت الزمن بيانيا‬
‫•نرسم مماس المنحنى في المبدأ أي )‪ (t=0s‬يتقاطع مع المستقيم‬
‫باإلسقاط على محور األزمنة نعين قيمة ‪. τ‬‬
‫باعتبار ‪ τ‬يوافق ‪ 0.63 I0‬أنضر الشكل‬
‫ظهور التيار‬
‫انقطاع التيار‬
‫عبارة ثابت الزمن ‪τ‬‬
‫نغير قيمة ‪ L‬و نحسب ‪τ‬يوجد تناسب طردي بين ‪τ‬و ‪. L‬‬
‫نغير قيمة 𝑅 و نثبت ‪ L‬يوجد تناسب طردي بين ‪τ‬و‬
‫معادلة االبعاد لثابت الزمن ‪.τ‬‬
‫البعد الزمني لثابت الزمن ‪τ‬؛‬
‫ثابت الزمن ‪ τ‬له بعد زمني وحدته الثانية (‪(s‬‬
‫الدراسة النظرية‬
‫المعادلة التفاضلية‬
‫•‪ -‬القاطعة في الوضع (‪)1‬‬
‫بالقسمة على ‪R‬‬
‫معادلة تفاضلية من الدرجة (‪)1‬‬
‫حلها‬
‫حاالت خاصة‬
‫التوتر بين طرفي المقاومة ‪R1‬‬
‫التوتر بين طرفي الو شيعة ؛‬
‫لقاطعة في الوضع (‪)2‬‬
‫معادلة تفاضلية من الدرجة (‪ )1‬حلها‬
‫حاالت خاصة‪.‬‬
‫الطاقة المخزنة في الوشيعة‬
‫عند غلق القاطعة تخزن الوشيعة طاقة كهرومغناطيسية يمكن أن تفقدها عند فتح القاطعة‬
‫تعطى عبارة الطاقة المخزنة بالعبارة‬
‫طريقة أولر لرسم منحنى‬
‫حل المعادلة التفاضلية‬
‫طريقة أولر لرسم منحنى حل المعادلة التفاضلية‬
‫)‪i(A‬‬
‫‪0,01‬‬
‫‪0,0090‬‬
‫‪0,0081‬‬
‫‪0,0073‬‬
‫‪0,0066‬‬
‫‪0,0059‬‬
‫‪0,0053‬‬
‫‪0,0048‬‬
‫‪0,0043‬‬
‫‪0,0039‬‬
‫‪0,0035‬‬
‫‪0,0031‬‬
‫‪0,0028‬‬
‫‪0,0025‬‬
‫‪0,0023‬‬
‫‪0,0021‬‬
‫‪0,0019‬‬
‫‪0,0017‬‬
‫‪0,0015‬‬
‫‪0,0014‬‬
‫‪0,0012‬‬
‫‪0,0011‬‬
‫‪0,0010‬‬
‫‪0,0009‬‬
‫‪0,0008‬‬
‫‪0,0007‬‬
‫)‪t(s‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0,001‬‬
‫‪0,002‬‬
‫‪0,003‬‬
‫‪0,004‬‬
‫‪0,005‬‬
‫‪0,006‬‬
‫‪0,007‬‬
‫‪0,008‬‬
‫‪0,009‬‬
‫‪0,01‬‬
‫‪0,011‬‬
‫‪0,012‬‬
‫‪0,013‬‬
‫‪0,014‬‬
‫‪0,015‬‬
‫‪0,016‬‬
‫‪0,017‬‬
‫‪0,018‬‬
‫‪0,019‬‬
‫‪0,02‬‬
‫‪0,021‬‬
‫‪0,022‬‬
‫‪0,023‬‬
‫‪0,024‬‬
‫‪0,025‬‬
0
0,001
002
0,003
0
0,005
0,0075
0,00875
0,004
0,009375
0,005
0,009688
0,006
0,009844
0,007
0,009922
0,008
0,009961
0,009
0,01
0,00998
0,00999
0,011
0,009995
0,012
0,009998
0,013
0,009999
0,014
0,009999
0,015
0,016
0,017
0,018
0,019
0,02
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01