Transcript الباب السادس (الحث الكهرومغناطيسي)

‫ف‬
‫بسم هللا الرحمن الرحيم‬
‫خ‬
‫ف‬
‫(‪ )6-1‬التيار الكهربائي الناتج عن تغير المجال المغناطيسي‬
‫(‪ )6-2‬تغير المجاالت المغناطيسية يولد قوة دافعة كهربائية حثية‬
‫خ‬
‫ف‬
‫الحث الكهرمغناطيسي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫الحث الكهرمغناطيسي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫وجد العالم مايكل فاراداي والمدرس جوزيف هنري‬
‫أن المجال المغناطيسي يولد تياراً كهربائيا ً‬
‫أي عكس المحرك‬
‫خ‬
‫ف‬
‫الحث الكهرمغناطيسي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫خ‬
‫يتولد تيار كهربائي فقط عندما يقطع السلك خطوط المجال‬
‫المغناطيسي في أثناء الحركة‬
‫الحث الكهرمغناطيسي ‪ :‬هي عملية توليد التيار الكهربائي في‬
‫دائرة كهربائية مغلقة‬
‫لتحديد القوة المؤثرة في الشحنات داخل السلك نستخدم القاعدة‬
‫الرابعة لليد اليمنى‬
‫ف‬
‫الحث الكهرمغناطيسي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫(‪ )1‬اتجاه اإلبهام ‪:‬‬
‫اتجاه حركة السلك‬
‫(‪ )2‬اتجاه االصابع ‪:‬‬
‫اتجاه المجال المغناطيسي‬
‫(‪ )3‬اتجاه باطن الكف نحو الخارج ‪:‬‬
‫اتجاه التيار االصطالحي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫الحث الكهرمغناطيسي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫خ‬
‫القوة الدافعة الكهربائية ‪ :‬هو فرق الجهد المبذول من البطارية‬
‫(‪ . )EMF‬ووحدة قياسه الفولت‬
‫تعمل (‪ )EMF‬على تدفق التيار من الجهد األقل‬
‫إلى الجهد األعلى‬
‫)‪EMF = BLv (sinθ‬‬
‫ف‬
‫الحث الكهرمغناطيسي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫خ‬
‫هو أحد تطبيقات على القوة الدافعة الكهربائية الحثية (‪)EMF‬‬
‫غشاء رقيق يتصل بملف سلكي حر الحركة موضوع داخل‬
‫مجال مغناطيسي‬
‫تتحول موجات الصوت في هذه العملية إلى نبضات كهربائية‬
‫وبكون فرق الجهد المتولد صغيرا‬
‫ف‬
‫الحث الكهرمغناطيسي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫خ‬
‫يحول المولد الكهربائي الذي اخترعه‬
‫مايكل فاراداي الطاقة الميكانيكية إلى‬
‫طاقة كهربائية‬
‫ف‬
‫الحث الكهرمغناطيسي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫خ‬
‫عند وصول المولد الكهربائي بدائرة مغلقة ‪ ،‬تنتج القوة الدافعة‬
‫الكهربائية الحثية (‪ )EMF‬تياراً كهربائيا ً‬
‫يمكن تحديد اتجاه التيار باستخدام القاعدة الثالثة ليد اليمنى‬
‫مع دوران الحلقة يتغير مقدار التيار الكهربائي واتجاهه‬
‫نحصل على أكبر قيمة للتيار عندما تكون حركة الحلقة عمودية‬
‫على اتجاه المجال المغناطيسي‬
‫وتتم هذه العملية عندما تكون الحلقة في وضع أفقي‬
‫ف‬
‫خ‬
‫ومع استمرار دوران الحلقة فإن الجزء الذي كان يتحرك إلى‬
‫أعلى سيتحرك إلى أسفل‬
‫فينعكس اتجاه التيار المتولد في الحلقة‬
‫نستخدم القاعدة الرابعة لليد اليمنى لمعرفة اتجاه التيار‬
‫ف‬
‫خ‬
‫الضلعين (‪ )ab‬و (‪ )cd‬ال يوجد تيار‬
‫السرعة (‪ )V‬إذا تعامدت مع (‪ )B‬فإن (‪ )θ=90‬و (‪)EMF=BLv‬‬
‫السرعة (‪ )V‬إذا توازت مع (‪ )B‬فإن (‪ )θ=0‬و (‪)EMF=0‬‬
‫من أمثلة التيار الناتج من مولد (المولدات الكهربائية خلف السدود)‬
‫ف‬
‫الحث الكهرمغناطيسي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫خ‬
‫التيار الذي تردده (‪ )60 Hz‬أي ينعكس‬
‫التيار ‪ 60‬مرة في الثانية الواحدة‬
‫ونرمز للتيار المتناوب بالرمز (‪)AC‬‬
‫ف‬
‫الحث الكهرمغناطيسي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫خ‬
‫متوسط القدرة (‪ )PAC‬يمثل نصف القدرة العظمى ‪:‬‬
‫‪1‬‬
‫)‪PAC = __ PAC(MAX‬‬
‫‪2‬‬
‫ف‬
‫الحث الكهرمغناطيسي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫خ‬
‫يوصف التيار المتناوب والجهد المتناوب غالبا ً بداللة التيار الفعال والجهد الفعال‬
‫ويشار أيضا ً إلى الجهد الفعال بمتوسط الجذر التربيعي للجهد (‪)RMS‬‬
‫الجهد الذي يتم تزويد المنازل به قد يكون جهداً مزدوجا ً (‪)220 V – 110 V‬‬
‫‪P=I2R‬‬
‫‪,‬‬
‫)‪PAC=1/2PAC(MAX‬‬
‫‪2 I‬‬
‫__ = ‪Ictv‬‬
‫‪MAX‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2 v‬‬
‫__ = ‪vctv‬‬
‫‪MAX‬‬
‫‪2‬‬
‫ف‬
‫الحث الكهرمغناطيسي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫الحث الكهرمغناطيسي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫خ‬
‫ينتج التيار في المولد عندما يدور داخل المجال‬
‫المغناطيسي وأثر التيار يولد قوة‬
‫ف‬
‫الحث الكهرمغناطيسي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫خ‬
‫بتطبيق القاعدة الرابعة لليد اليمنى والقاعدة الثالثة لليد اليمنى‬
‫على سلك يتحرك خالل مجال مغناطيسي‬
‫قانون لنز ‪ :‬إن اتجاه التيار الحثي يعاكس التغير في المجال‬
‫المغناطيسي الذي بسبب ذلك التيار الحثي‬
‫ف‬
‫الحث الكهرمغناطيسي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫خ‬
‫عند تقريب القطب الشمالي للمغناطيس من الطرف األيسر‬
‫للملف تتولد قوة تمانع اقتراب القطب الشمالي للمغناطيس‬
‫لذلك يجب أن يصبح الطرف األيسر للملف قطبا ً شماليا ً أيضا ً‬
‫وإذا عكس المغناطيس بحيث يقترب القطب الجنوبي للمغناطيس إلى‬
‫الملف مرور التيار الحثي في اتجاه حركة عقارب الساعة‬
‫وإذا كان التيار الناتج عن المولد كبيراً فستكون القوة المؤثرة‬
‫في التيار كبيرة لذا يكون تدوير الملف اصعب‬
‫ف‬
‫الحث الكهرمغناطيسي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫خ‬
‫عندما يتحرك سلك يحمل تياراً كهربائيا ً داخل مجال‬
‫مغناطيسي تتولد فيه قوة دافعة كهربائية‬
‫تسمى القوة الدافعة الكهربائية العكسية ويكون اتجاهها‬
‫معاكسا ً التجاه التيار‬
‫ف‬
‫خ‬
‫وعندما يتغير التيار المسحوب بتغير سرعة المحرك الكهربائي‬
‫يتغير هبوط الجهد في مقاومة أسالك المحرك أيضا ً‬
‫وهذا هو سبب ضعف إضاءة مصابيح المنزل عند‬
‫تشغيل جهاز كهربائي له محرك كبير‬
‫عند قطع التيار تتولد قوة دافعة كهربائية عكسية ‪ ،‬وهذه‬
‫الفولتية العكسية قد تكون كبيرة بدرجة كافية إلحداث شرارة‬
‫ف‬
‫الحث الكهرمغناطيسي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫خ‬
‫(‪ )1‬الميزان الحساس ‪:‬‬
‫عندما يتأرجح ذراع الميزان الحساس تتحرك قطعة الفلز داخل‬
‫المجال المغناطيسي‬
‫فتتولد تيارات تسمى (تيارات دوامية) خالل الفلز‬
‫فتنتج مجاالً مغناطيسيا ً يؤثر في عكس الحركة المسببة لتلك التيارات‬
‫مما يسبب تباطؤ حركة القطعة الفلزية‬
‫إما إذا كانت القطعة ساكنة فال تؤثر على القراءة وتسمى‬
‫(التيار الدوامي الخامد)‬
‫ف‬
‫خ‬
‫(‪ )2‬ارتفاع حلقة األلمنيوم ‪:‬‬
‫والعكس صحيح ‪ ،‬حيث تتولد تيارات حثية إذا وضعت حلقة‬
‫فلزية داخل مجال مغناطيسي متغير‬
‫ووفقا ً لقانون لنز فإن التيار المتولد يعاكس التغير في المجال‬
‫المغناطيسي ويولد مجاالً مغناطيسيا ً معاكسا ً‬
‫لذلك حلقة األلمنيوم غير المقطوعة ترتفع‬
‫أما الحلقة المقطوعة فلن ترتفع بسبب عدم وجود تيار وعدم‬
‫اكتمال المسار‬
‫ف‬
‫الحث الكهرمغناطيسي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫خ‬
‫يمكن توضيح توضيح القوة الدافعة الكهربائية العكسية بطريقة أخرى‬
‫بزيادة عدد الخطوط تقطع أسالك الملف خطوط أكثر‬
‫وتولد قوة دافعة كهربائية لتقاوم تغيرات التيار‬
‫وتسمى هذه القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في السلك‬
‫الذي يحمل تيارا متغيراً (الحث الذاتي)‬
‫وإذا قل التيار تتولد قوة دافعة كهربائية (‪ )EMF‬تعمل علة منع‬
‫النقصان في المجال المغناطيسي والتيار‬
‫ف‬
‫الحث الكهرمغناطيسي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫تستخدم المحوالت لرفع أو خفض الجهد‬
‫الكهربائي المتناوب (‪)AC‬‬
‫خ‬
‫ف‬
‫الحث الكهرمغناطيسي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫•للمحول الكهربائي ملفان معزوالن كهربائيا ً أحدهما عن‬
‫اآلخر‬
‫•وملفوفان حول القلب الحديدي نفسه‬
‫•يسمى أحد الملفين الملف االبتدائي اآلخر الملف الثانوي‬
‫•وعند وصل الملف االبتدائي بمصدر جهد متناوب يولد تغير‬
‫التيار مجاالً مغناطيسيا ً متغيراً‬
‫•ونقل هذا التغير عبر القلب الحديدي إلى الملف الثانوي‬
‫•فتتولد فيه قوة دافعة كهربائية متغيرة (‪ )EMF‬بسبب هذا‬
‫التغير في المجال ويسمى هذا التأثير الحث المتبادل‬
‫خ‬
‫ف‬
‫الحث الكهرمغناطيسي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫خ‬
‫إذا كان الجهد الثانوي أكبر من الجهد االبتدائي‬
‫يسمى المحول عندئذ المحول الرافع‬
‫إذا كان الجهد الناتج عن المحول أقل من الجهد‬
‫الداخل إليه يسمى محوالً خافضا‬
‫‪N‬‬
‫‪V‬‬
‫___ = ‪s‬‬
‫‪s‬‬
‫___‬
‫‪Np‬‬
‫‪Vp‬‬
‫ف‬
‫في المحول تكون القدرة الواصلة إلى الملف االبتدائي‬
‫مساوي للقدرة المأخوذة من الملف الثانوي‬
‫‪Vp Ip = Vs Is‬‬
‫‪,‬‬
‫‪Pp = Ps‬‬
‫‪I‬‬
‫‪N‬‬
‫‪V‬‬
‫___ = ‪p‬‬
‫___ = ‪s‬‬
‫‪s‬‬
‫___‬
‫‪Is‬‬
‫‪Np‬‬
‫‪Vp‬‬
‫خ‬
‫ف‬
‫الحث الكهرمغناطيسي‬
‫خ‬
‫ف‬
‫خ‬
‫تكون عملية نقل الطاقة الكهربائية لمسافات طويلة اقتصادية‬
‫إذا استخدمت تيارات صغيرة وفروق جهد كبيرة جداً‬
‫لذلك تستخدم المحوالت الرافعة عند مصادر القدرة للحصول‬
‫على جهود كهربائية تصل إلى (‪ )480‬الف فولت‬
‫وعندما تصل الطاقة إلى المستهلك تستخدم محوالت خافضة لتزويد‬
‫المستهلك بجهود منخفضة تناسب األجهزة الكهربائية المنزلية‬
‫ويمكن استخدام المحوالت لعزل دائرة عن أخرى كما في‬
‫األجهزة اإللكترونية الصغيرة‬
‫ف‬
‫تم بحمد هللا‬
‫خ‬