وزارة التربية التوجيه الفني العام للعلوم الفيزياء للصف الثاني عشر العلمي المركزاإلقليمي لتطوير البرمجيات التعليمية العروض التقديمية عرض تقديمي بعنوان : القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على تيار.

Download Report

Transcript وزارة التربية التوجيه الفني العام للعلوم الفيزياء للصف الثاني عشر العلمي المركزاإلقليمي لتطوير البرمجيات التعليمية العروض التقديمية عرض تقديمي بعنوان : القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على تيار.

Slide 1

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 2

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 3

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 4

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 5

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 6

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 7

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 8

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 9

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 10

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 11

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 12

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 13

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 14

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 15

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 16

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 17

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 18

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 19

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 20

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 21

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 22

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 23

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 24

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 25

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 26

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 27

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 28

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 29

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 30

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬


Slide 31

‫وزارة التربية‬
‫التوجيه الفني العام للعلوم‬

‫الفيزياء للصف‬
‫الثاني عشر العلمي‬

‫المركزاإلقليمي‬
‫لتطوير البرمجيات التعليمية‬

‫العروض التقديمية‬
‫عرض تقديمي بعنوان‪:‬‬

‫القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيس ي على‬
‫تيار كهربائي مستمر‬

‫وجدنا في تجربة أورستد أن مرور تيار كهربائي‬
‫باتجاه مواز لمحور إبرة مغناطيسية يحرفها عن‬
‫وضعها األصلي ( بسبب المجال المغناطيسي للتيار )‬
‫وهذا المجال يولد قوى مغناطيسية تؤثر على قطبي‬
‫االبرة وتحرفها ) وحسب القانون الثالث لنيوتن نتوقع‬
‫رد الفعل العكسي لإلبرة على التيار ‪.‬‬

‫ماذا لو كان السلك حر الحركة ‪,‬‬
‫فهل كان باإلمكان أن يتحرك بفعل‬
‫المجال المغناطيسي لإلبرة ؟‬

‫أي سلك موضوع في مجال مغناطيس ي منتظم ويمر به تيار ‪ ،‬فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد‬
‫اتجاهها‬
‫وفق قاعد اليد اليمنى املفتوحة ( املنبسطة ) ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ت‬

‫يشير اإلبهام إلى اتجاه التيار وبقية األصابع تشير الى اتجاه املجال املغناطيس ي أما اتجاه القوة فهو اتجاه سهم خارج‬
‫ً‬
‫من راحة اليد عموديا عليها ‪ ,‬وهذه القوة تسمى القوة املغناطيسية ألنها ناتجه عن مجال مغناطيس ي ‪.‬‬

‫ق‬

‫إذا مر تيار كهربائي مستمر في موصل عمودي على مجال مغناطيسي وكان‬
‫الموصل حر الحركة ‪ ،‬فإنه يتحرك بتأثير قوة مغناطيسية يكون اتجاهها‬
‫عموديا ً على كل من اتجاه التيار واتجاه المجال وهذه القوة تكسب األجهزة‬
‫الكهربائية طاقتها الحركية وهذا ( مبدأ المحرك الكهربائي )‬
‫•‬

‫وقد وجد عمليا ً أن مقدار القوة المغناطيسي المؤثرة على السلك يتناسب طرديا ً مع كل من طول‬
‫السلك ‪L‬وشدة التيار ‪ I‬وشدة المجال المغناطيسي ‪ B‬حيث ‪:‬‬
‫┴‪F α LIB‬‬
‫┴‪F = con LIB‬‬
‫┴‬
‫حيث الثابت = ‪1‬‬

‫•‬

‫أما إذا كان السلك الذي يمر به التيار الكهربائي مائالً على اتجاه المجال المغناطيسي بزاوية ‪θ‬‬
‫فإن‪:‬‬
‫‪F = LIB Sin θ‬‬
‫حيث ‪ θ‬الزاوية بين ‪ B , L‬ولتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على الموصل الذي يمر به‬
‫تيار مستمر نظريا ً نطبق قاعدة اليد اليمنى ‪.‬‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫‪F = LIB‬‬

‫‪ ) -1‬يحدد منحى التيار الكهربائي المار‬
‫‪ )2‬األصابع في اتجاه المجال المغناطيسي ‪B‬‬
‫راحة اليد في اتجاه القوة المغناطيسية ‪.‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ي‬

‫ق‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية المتبادلة بين مجال‬
‫مغناطيسي وتيار كهربائي مستمر‬

‫• أوالً ‪ :‬المحرك الكهربائي‬

‫• ‪ .‬مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابالن‬
‫‪ .2‬ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير‬
‫ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص‬
‫رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب‬
‫الحديدي قابالن للدوران بين قطبي المغناطيس‬
‫‪ .3‬اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصالن‬
‫بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار‬
‫بالشق الفاصل لنصفي االسطوانة عموديا على مستوى الملف‬
‫‪ .4‬فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتالمسان نصفي‬
‫االسطوانة أثناء دورانهما وتتصالن بقطبي البطارية‬

‫• نظرية عمله‬
‫إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان‬
‫السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من‬
‫اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل‬
‫متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على‬
‫دورانه حول محوره ‪.‬‬

‫• ‪ -‬المحرك الكهربائي‬

‫فكرة عمله ‪ :‬تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة‬
‫حركية في وجود المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫استخداماته ‪ :‬في إدارة المراوح الكهربائية‬
‫والغساالت الكهربائية وآالت المصانع وغيرها ‪.‬‬

‫كيف نزيد مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫كل من جانبي الملف ليصبح مالئما ً لألغراض‬
‫العملية ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬
‫•‬

‫زيادة شدة التيار الكهربائي‬
‫زيادة عدد لفات الملف الدوار ويعمل له نواة من الحديد‬
‫المطاوع أسطوانية الشكل ويفضل أن تكون النواة مؤلفة من‬
‫صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض ‪.‬‬
‫كيف يمكن التحكم في شدة المجال المغناطيسي ؟‬
‫استبدال المغناطيس الدائم بآخر كهربائي كما يحدث في‬
‫المحركات الحديثة ‪.‬‬

‫تابع ‪ /‬تطبيقات‬
‫• ‪ -2‬الميتر الكهربائي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫جهاز يستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي ‪ ،‬وفرق الجهد‬
‫الكهربائي ‪.‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من الميترات الكهربائية وهي ‪:‬‬
‫الجلفانومتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي منخفض القيمة ‪.‬‬
‫األميتر ‪ :‬لقياس شدة التيار الكهربائي المرتفع القيمة‬
‫‪.‬‬
‫الفولتميتر ‪ :‬لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة‬
‫الكهربائية ‪.‬‬

‫تطبيقات‬
‫جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك‬
‫وظيفته ‪:‬‬
‫يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة‬
‫التي تصل إلى ‪ 10 - ^ 10‬أمبير ‪ ،‬مع تحديد اتجاهها‪.‬‬
‫فكرة عمله‪:‬‬
‫عزم االزدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي‬

‫تابع ‪ /‬الجلفانومتر‬
‫• تركيبه‪:‬‬
‫• مغناطيس قوي على شكل حرف‪ U ,‬ملف قابل للدوران ‪ ,‬نابض خفيف( زنبرك‬
‫يعمل على إعادة الملف لوضعه األصلي) ‪ ,‬مؤشر متصل بالملف‪.‬‬
‫طريقة عمله ‪:‬‬
‫عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي‬
‫يعمل على دوران الملف ‪ ،‬وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا‬
‫الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة‬
‫التيار المراد قياسها‪.‬‬
‫شرط اتزانه‪:‬‬
‫تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض)‬

‫• عيوبه‪:‬‬

‫تابع الجلفانومتر‬

‫التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض‬
‫فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )‬

‫مميزاته‪:‬‬
‫‪1‬يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير‬‫‪2‬ال يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخالفه ) وال يتأثر‬‫بالمغناطيس القريب منه‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه‬
‫هو الملف ‪ ,‬وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس‬
‫المتحرك ال يستخدم في الوقت الحاضر ‪ ,‬وفيه يكون الجزء المتحرك‬
‫هو إبرة مغناطيسية ‪.‬‬

‫حركة الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم ( قوة لورنتز )‬
‫–‬

‫نعلم أن التيار الكهربائي يكافئ شحنة متحركة ‪.‬‬

‫يمكن إثبات ذلك واستنتاج تعبير كمي ‪:‬‬
‫إذا تحرك جسم يحمل شحنة ‪ q‬بسرعة متوسطة ‪ v‬فقطع مسافة ‪ L‬خالل زمن مقداره ‪ t‬فإنه ينتج عن هذه‬
‫الحركة تيار كهربائي شدته ) ‪ ( I‬تعطى شدته بالعالقة ‪:‬‬
‫‪I=q/t‬‬
‫‪t = L/v‬‬
‫‪I = q v/L‬‬
‫‪qv = IL‬‬
‫)‪(1‬‬
‫وهذه العالقة األخيرة هي التعبير الكمي للتكافؤ بين الشحنة المتحركة والتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫بفرض أن جسيما ً كتلته ‪ m‬يحمل شحنة كهربائية موجبة مقدارها ‪ q‬يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة‬
‫‪ B‬فما تأثير المجال المغناطيسي على حركته ؟‬
‫مقدارها ‪ v‬دخل مجاالً مغناطيسيا ً منتظما ً كثافة تدفقه‬
‫علمنا أنه عند مرور تيار كهربائي مستمر في موصل موضوع عموديا ً على مجال مغناطيسي‬
‫منتظم فإن الموصل يتأثر بقوة مغناطيسية تحسب من العالقة ‪:‬‬
‫‪F = ILB Sin θ‬‬
‫)‪(2‬‬
‫ولما كانت حركة الجسيم المشحون تكافئ تياراً كهربائيا ً كما في المعادلة ( ‪ ) 1‬وبالتعويض في المعادلة ( ‪) 2‬‬
‫نستنتج أن المجال المغناطيسي سوف يؤثر على الجسيم المشحون بقوة مغناطيسية‬
‫‪ F = q v B Sin θ‬ويطلق على هذه القوة ( قوة لورنتز )‬

‫ما المقصود بقوة لورنتز ؟‬
‫• هي القوة المغناطيسية التي تؤثر على جسيم‬
‫مشحون يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم ‪.‬‬
‫يتحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على‬
‫الجسيم المشحون بقاعدة )‪)R.H.R 1‬‬
‫حم‬

‫ت‬

‫ق‬

‫بما أن ‪ q, v , B‬ثابتة المقدار فإن‬
‫قوة لورنتز ثابتة أيضا ً و أنها ثابتة‬
‫القيمة وعمودية على متجه السرعة ‪.‬‬
‫إذاً هي قوة مركزية تجبر الجسيم‬
‫المشحون على تغيير مساره المستقيم‬
‫ليصبح مساراً دائريا ً عند دخوله‬
‫المجال المغناطيسي ‪.‬‬
‫┴‪m a c = q v B‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ac=v /r =w r‬‬

‫┴‪m v2 / r = q v B‬‬

‫=‬

‫‪m w2 r‬‬

‫تطبيقات على القوة المغناطيسية‬
‫المؤثرة على جسيم مشحون‬
‫( قوة لورنتز )‬

‫السيكلوترون‬

‫• استخداماته ‪:‬‬
‫تعجيل البروتونات والديوترونات‬
‫وجسيمات ألفا ( القذائف النووية )‬

‫‪ -1‬السيكلوترون‬
‫• فكرة عمله ‪:‬‬
‫• المجال الكهرساكن المنتظم و المحدث بين الصفيحتين يمكن تسريع‬
‫الدقائق المشحونة التي تدخل المجال و بالتالي يغير من سرعتها‬
‫• تدخل الدقائق المشحونة المجال المغناطيسي الذي ال يغير من‬
‫سرعتها و لكن يجعلها تتبع مسارا دائريا مرتبطا بالسرعة التي‬
‫تدخل بها الدقائق المجال المغناطيسي‬
‫•‬

‫مطياف الكتلة‬

‫كيف يعمل مطياف الكتلة ؟‬

‫‪ -1‬يحدث ( تجاذب ) بين السلكين إذا كان التياران في اتجاه واحد ‪.‬‬
‫‪ -2‬يحدث ( تنافر ) بين السلكين إذا كان التياران متعاكسين ‪.‬‬
‫التياران متعاكسين ( تنافر )‬

‫التياران في اتجاه واحد (تجاذب )‬