تغير المجالات المغناطيسية يولد قوة دافعة كهربائية حثية - فيزياء3-3 - ثالث ثانوي

www.ien.edu.sa 1-2 تغير المجالات المغناطيسية يولد قوة دافعة كهربائية حثية Changing Magnetic Fields Induce EMF يتولد تيار في مولد عندما يدور الملف داخل مجال مغناطيسي. ونتيجة لتوليد التيار في الملف تؤثر قوة في أسلاكه. فما اتجاه القوة المؤثرة في الأسلاك المكونة للملف؟ قانون لنز Lenz's Law تخيل جزءا من سلك أحد الحلقات يتحرك عموديا على مجال مغناطيسي، كما هو موضح في الشكل .110a سيتولد في السلك تيار كهربائي حثي . وإذا كان المجال المغناطيسي خارجا من الصفحة واتجاه السرعة نحو اليمين فسيكون اتجاه التيار الكهربائي الحثي المتولد إلى أسفل ؛ وذلك وفقا للقاعدة الرابعة لليد اليمنى، كما هو موضح في الشكل 100-1. تعلمت أن السلك الذي يسري فيه تيار والموضوع داخل مجال مغناطيسي سيتأثر بقوة وهذه القوة تكون ناتجة عن التفاعل بين المجال المغناطيسي الموجود والمجال المغناطيسي المتولد حول التيارات الكهربائية جميعها. ولتحديد اتجاه هذه القوة نستخدم القاعدة الثالثة الأهداف • تطبق قانون لنز توضح القوة الدافعة الكهربائية العكسية، وكيف تؤثر في عمل المولدات والمحركات. • توضح الحث الذاتي وتأثيره في الدوائر الكهربائية. تحل مسائل متعلقة بالمحولات تتضمن الجهد والتيار ونسب عدد اللفات. المفردات قانون لنز الحث الذاتي لليد اليمنى. فإذا كان التيار 1 متجها إلى أسفل، والمجال المغناطيسي B متجها إلى الخارج التيار الدوامي فعندئذ تكون القوة الناتجة في اتجاه اليسار، كما هو موضح في الشكل 10-1، وهذا يعني أن اتجاه القوة المؤثرة في السلك سيكون معاكسًا لاتجاه حركة السلك الأصلية ، ولذلك المحول الكهربائي تعمل هذه القوة على إبطاء دوران ملف المولد ولقد ظهرت أول طريقة لتحديد اتجاه هذه الملف الابتدائي القوة في عام 1834م عن طريق العالم لنز، ولذا سميت قانون لنز الملف الثانوي الحث المتبادل ينص قانون لنز على أن المجال المغناطيسي الناشئ عن التيار الحثي يعاكس التغير في المجال المغناطيسي الذي سببه. لاحظ أن التأثيرات المغناطيسية الحثية تعاكس التغيرات في المحول الرافع المحول الخافض المجال، وليس المجال نفسه. وزارة التعليم Minist 437ucation 2023-1445 BIL الشكل 10-1 عند تحريك سلك طوله في مجال مغناطيسي B تتولد فيه قوة دافعة كهربائية حثية، وإذا كان السلك جزءا من دائرة فسيتولد فيه تيار حثي مقداره 1. وهذا التيار يتفاعل مع المجال المغناطيسي وينتج قوة مقدارها .. لاحظ أن القوة الناتجة تمانع حركة السلك 10 . EMF = BLV خارجا من الصفحة OB F= BIL

الشكل 11-1 يؤدي اقتراب القطب الشمالي للمغناطيس من الملف إلى مرور تيار حتى في الملف. ويمكن توقع اتجاه هذا التيار المتولد بواسطة قانون لنز تطبيق الفيزياء الطباخ الحثي : ممانعة التغير يبين الشكل 11-1 مثالا على كيفية تطبيق قانون لنز، حيث قُرب القطب عندما يمر تيار كهربائي متردد AC في الشمالي لمغناطيس من الطرف الأيسر لملف. لكي تتولد قوة تمانع اقتراب القطب الشمالي ملف لولبي أسفل موقد فلزي، فإن المجال للمغناطيس يجب أن يصبح الطرف الأيسر للملف قطبا شماليًّا أيضًا؛ أي أن تخرج خطوط المغناطيسي في الملف اللولبي يتغير المجال المغناطيسي من الطرف الأيسر للملف. باستخدام القاعدة الثانية لليد اليمنى ستجد فينشأ تيار كهربائي حتي يستخدم في تسخين قدور الطبخ ومحتوياتها. أنه إذا كان قانون لنز صحيحًا فإن اتجاه التيار الحثي يجب أن يكون في عكس اتجاه حركة عقارب الساعة عند النظر إلى الملف من جهة الطرف الذي قرّب إليه المغناطيس. وقد دلت التجارب على صحة ذلك. وإذا عكس المغناطيس بحيث يقترب القطب الجنوبي له إلى الملف فسيمر التيار الحثي في اتجاه حركة عقارب الساعة. إذا كان التيار الناتج عن المولد الكهربائي صغيرًا فستكون القوة المعاكسة المؤثرة في ملف المولد صغيرة، لذا يدور الملف بسهولة. أما إذا كان التيار الناتج عن المولد كبيرًا فستكون القوة المؤثرة في التيار كبيرة، لذا يكون تدوير الملف أصعب والمولد الذي يولد تيارًا كبيرًا ينتج مقدارًا كبيرًا من الطاقة الكهربائية، وللتغلب على قوة الممانعة المؤثرة في الملف يجب تزويده بطاقة ميكانيكية لإنتاج طاقة كهربائية، وهذا يتفق مع قانون حفظ الطاقة. المحركات وقانون لنز ينطبق قانون لنز أيضًا على المحركات؛ فعندما يتحرك سلك يسري فيه تيار كهربائي داخل مجال مغناطيسي تتولد فيه قوة دافعة كهربائية، تسمى القوة الدافعة الكهربائية الحثية العكسية، ويكون اتجاهها معاكسًا لاتجاه التيار وعند لحظة تشغيل المحرك يسري فيه تيار كبير بسبب صغر مقاومته، ومع دوران المحرك، تعمل حركة أسلاك الملف خلال المجال المغناطيسي على توليد قوة دافعة كهربائية حثية عكسية تعاكس التيار، لذا يقل التيار الكلي في المحرك. وإذا أثر في المحرك حمل ميكانيكي كأن يبذل شغلاً لرفع ثقل - فإن سرعة دوران المحرك تقل. مما يؤدي إلى تقليل القوة الدافعة الكهربائية العكسية، فيسمح ذلك بمرور تيار أكبر خلال ملف المحرك. لاحظ أن هذا يتفق مع قانون حفظ الطاقة؛ فإذا ازداد التيار ازدادت القدرة الواصلة للمحرك. القدرة يُزوّد بها الحملي على شكل قدرة ميكانيكية. إذا أوقف الحمل الميكانيكي المحرك فقد يصبح التيار كبير وإلى درجة تسخن معها أسلاك المحرك كثيرا. وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 438

تيار دوامي ونتيجة لتغير التيار المسحوب بتغير سرعة المحرك الكهربائي فإن الهبوط في الجهد في مقاومة أسلاك المحرك يتغير أيضًا. وهذا هو سبب ملاحظتك ضعف إضاءة مصابيح المنزل الموصولة على التوازي مع جهاز كهربائي له محرك كبير - مثل أجهزة التكييف والمنشار الكهربائي - لحظة تشغيلها. عند قطع التيار الكهربائي عن المحرك بمفتاح الدائرة الكهربائية، أو بنزع قابس المحرك من المقبس في الحائط، يعمل التغير المفاجئ في المجال المغناطيسي على توليد قوة دافعة كهربائية عكسية، وهذه الفولتية العكسية قد تكون كبيرة بدرجة كافية لإحداث شرارة خلال المفتاح الكهربائي أو بين القابس والمقبس الشكل 12-1 تستخدم الموازين الحساسة التيارات الدوامية المخامدة للتحكم في تذبذب مؤشر الميزان (2). فعندما تتحرك قطعة الفلز المثبتة في نهاية المؤشر داخل المجال المغناطيسي يتولد فيها تيار كهربائي، يولد بدوره مجالاً مغناطيسيا يعاكس الحركة المسببة له، لذا تصبح حركة المؤشر متخامدة (b). تطبيق على قانون لنز يستخدم الميزان الحساس - كالمستخدم في المختبر - قانون لنز لإيقاف تذبذبه عند وضع جسم في كفته . وكما هو موضح في الشكل 12-1 توجد قطعة فلزية متصلة بذراع الميزان موضوعة بين قطبي مغناطيس على شكل حذاء فرس. فعندما يتأرجح ذراع الميزان تتحرك قطعة الفلز داخل المجال المغناطيسي، فتتولد تيارات تسمى تیارات دوامية خلال الفلز ، فتنتج تلك التيارات مجالاً مغناطيسيا يؤثر في عكس الحركة الشكل 13-1 يتولد تيار دوامي في المسببة لها، مما يسبب تباطؤ حركة القطعة الفلزية. وعلى الرغم من أن القوة تعاكس حركة الحلقة الفلزية الكاملة بينما لا يتولد في قطعة الفلز في الاتجاهين إلا أنها لا تؤثر إذا كانت القطعة ساكنة، لذلك فإنها لا تعمل الحلقة المقطوعة على تغيير قراءة الميزان ويسمى هذا التأثير "التيار الدوامي المخامد". وعادة يتركب قلب المحرك أو المحوّل من صفائح حديدية رقيقة معزول بعضها عن بعض للتقليل من دوران التيارات الدوامية. تتولد التيارات الدوامية عندما تتحرك قطعة فلزية داخل مجال مغناطيسي، والعكس صحيح أيضا، حيث تتولد تيارات دوامية إذا وضعت حلقة فلزية داخل مجال مغناطيسي متغير. ووفقا لقانون لنز فإن التيار المتولد يعاكس التغير في المجال المغناطيسي. فمثلا، في الشكل 13-1، يتولد تيار في حلقة الألومنيوم غير المقطوعة يولد بدوره مجالاً مغناطيسيا معاكسا يجعل الحلقة ترتفع، حيث يمر تيار متناوب في الملف، فيتولد مجال مغناطيسي متغير باستمرار يؤدي بدوره إلى توليد قوة دافعة كهربائية حثية في الحلقتين. فإذا كانت هاتان الحلقتان مكونتين من مواد غير موصلة مثل النايلون فلن تتولد قوة دافعة كهربائية وزارة التعليم Minist 439 2023-1445 ucation

الشكل 14- 1 بزيادة التيار في الملف من (a) إلى (C) يزداد المجال المغناطيسي المتولد بواسطة التيار أيضًا. هذه الزيادة حثية فيهما. أما في الحلقة غير المقطوعة فإن القوة الدافعة الكهربائية الحثية تولد تيارا ينتج مجالاً مغناطيسيا معاكسًا للتغير في المجال المغناطيسي الذي ولده، وهذا التفاعل بين هذين المجالين يؤدي إلى دفع الحلقة بعيدًا عن الملف؛ تماما كما يبتعد القطبان الشماليان المغناطيسين أحدهما عن الآخر. وأما الحلقة السفلى التي قطعت خطوط المجال المغناطيسي فيتولد فيها قوة دافعة كهربائية، لكن دون أن يتولد تيار؛ لأن مسار التيار غير مكتمل، ولذلك لا تولد هذه الحلقة مجالًا مغناطيسيا معاكسا. الحث الذاتي Self-Inductance يمكن توضيح القوة الدافعة الكهربائية العكسية بطريقة أخرى. فقد بيّن فاراداي أن قوة دافعة كهربائية تتولد عندما يقطع سلك خطوط مجال مغناطيسي، يوضح الشكل 14-1 أن التيار المار في السلك يتزايد ابتداءً من الشكل 114 حتى الشكل 14-1. حيث يولد التيار مجالاً مغناطيسيا تُظهره خطوط المجال المغناطيسي، وبزيادة كل من التيار والمجال المغناطيسي تنشأ خطوط مجال جديدة. وبزيادة عدد الخطوط تقطع أسلاك الملف خطوطا أكثر، وتولد قوة دافعة كهربائية عكسية مولدة تيارًا حثيا ينشأ عنه مجال مغناطيسي يقاوم تغيرات التيار. وتسمى هذه القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في سلك يسري فيه تيار متغير الحث الذاتي. يتناسب مقدار القوة الدافعة الكهربائية الحثية مع المعدل الزمني للتغير في عدد خطوط المجال المغناطيسي التي تقطعها الأسلاك. وكلما كان التغير في التيار أسرع كانت القوة الدافعة الكهربائية العكسية أكبر. وعندما يكون التيار ثابتًا يصبح المجال المغناطيسي ثابتًا، ويكون مقدار القوة الدافعة الكهربائية العكسية صفرًا. وإذا قل التيار تتولد قوة دافعة كهربائية تعمل على منع ومقاومة النقصان في المجال المغناطيسي والتيار. لذا فإنه بسبب الحث الذاتي يجب أن يبذل شغل لزيادة مقدار التيار المار في الملف، فتختزن طاقة في المجال المغناطيسي. وهذا يشبه عملية تخزين الطاقة في المجال الكهربائي بين لوحي مكثف كهربائي مشحون. في المجال المغناطيسي تولد قوة دافعة كهربائية حثية تعاكس اتجاه التيار قوة دافعة كهربائية حثية 440 وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445

المحولات الكهربائية Electric Transformers تستخدم المحولات لرفع أو خفض الجهد الكهربائي المتناوب AC واستخدام المحولات شائع جداء لأنها تغير الجهد مع فقد قليل من الطاقة. وتحتوي معظم الأجهزة الكهربائية تجربة المحرك والمولد ت في المنزل - ومنها أنظمة الألعاب والطابعات والمسجلات على محولات تكون داخل تختلف المحركات والمولدات بصورة رئيسة في طريقة تحويل الطاقة الكهربائية إلى ميكانيكية مقارنة بتحويل الطاقة صندوق الجهاز أو خارجه. كيف تعمل المحولات؟ يولّد الحث الذاتي للملف قوة دافعة كهربائية حثية عندما يتغير التيار الميكانيكية إلى كهربائية. المار في ملف وللمحول الكهربائي ملفان معزولان كهربائيا أحدهما عن الآخر، وملفوفان 1 ركب دائرة توال تحتوي على حول القلب الحديدي نفسه ويسمى ، أحد الملفين الملف الابتدائي، والآخر الملف الثانوي. محرك DC ومصباح كهربائي وعند وصل الملف الابتدائي بمصدر جهد متناوب، يولّد تغيّر التيار مجالاً مغناطيسيا متغيرا، صغير وأميتر. وينقل هذا التغير عبر القلب الحديدي إلى الملف الثانوي، حيث تتولّد فيه قوة دافعة كهربائية 2. دور المقبض اليدوي للمحرك أو حثية متغيرة بسبب هذا التغير في المجال. ويسمى هذا التأثير الحث المتبادل. عمود دورانه لإضاءة المصباح الكهربائي. تتناسب القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في الملف الثانوي - وتسمى الجهد الثانوي - مع الجهد الابتدائي. ويعتمد الجهد الثانوي أيضًا على النسبة بين عدد لفات الملف الثانوي التحليل والاستنتاج وعدد لفات الملف الابتدائي، كما هو موضح في العلاقة الآتية: الجهد الثانوي عدد لفات الملف الثانوي الجهد الابتدائي عدد لفات الملف الابتدائي 3. ماذا يحدث عندما تغير سرعة دوران المقبض اليدوي للمحرك؟ 4 توقع ماذا يحدث إذا وصلت المحرك بمحرك آخر؟ N V N V P P إذا كان الجهد الثانوي أكبر من الجهد الابتدائي فإن المحول يسمى عندئذ محولا رائعا، كما هو موضح في الشكل 15-1. أما إذا كان الجهد الناتج عن المحول أقل من الجهد الداخل إليه ستي هولا خافضا، كما هو موضح في الشكل 156-1. الشكل 15-1 في المحول، تعتمد النسبة بين الجهد الداخل والجهد الناتج على النسبة بين عدد لفات الملف الابتدائي وعدد لفات الملف الثانوي، ويمكن أن يكون الجهد الناتج أكبر من الجهد الداخل (a)، أو أقل من الجهد الداخل (b). 10.0 A 200 V 2000 W محول خافض ابتدائي ثانوي 10 لغات قلب 50 لفة 2.5 A 2.0 A 400 V 1000 V 2000 W 1000 W محول رافع ابتدائي ثانوي 20 لية 5 لفات 10.0 A 100 V 10000 وزارة ا سليم 441 Minist Education 2023-1445

الشكل 16- 1 إذا وصل الجهد الداخل إلى الملف الذي عن اليسار حيث عدد اللغات أكبر عمل المحول بوصفه محولا خافضا للجهد، وإذا وصل الجهد الداخل إلى الملف الذي عن اليمين فسيعمل المحول بوصفه محولا رافعا للجهد 442 في المحول المثالي تكون القدرة الواصلة إلى الملف الابتدائي مساوية للقدرة الخارجة من الملف الثانوي. فالمحول المثالي لا يضيّع أو يبدد أي جزء من القدرة، ويمكن تمثيله بالمعادلة: P, = P, VI=VI وبترتيب المعادلة للحصول على النسبة ٧/٧، ستجد أن التيار في الدائرة الابتدائية يعتمد على مقدار التيار المطلوب في الدائرة الثانوية. وعند ربط هذه العلاقة بالمعادلة السابقة التي تربط الجهد بعدد اللفات نحصل على: I V N معادلة المحول TVN النسبة بين تيار الملف الثانوي وتيار الملف الابتدائي تساوي النسبة بين جهد الملف الابتدائي وجهد الملف الثانوي، وتساوي أيضًا النسبة بين عدد لفات الملف الابتدائي وعدد لفات الملف الثانوي تعرفت من قبل أن المحول الرافع يزيد الجهد ولأن المحول لا يمكنه زيادة القدرة الناتجة لذا يجب أن يكون هناك نقص في التيار المار خلال الملف الثانوي، ويحدث الشيء نفسه في المحول الخافض؛ إذ يكون التيار المار في الملف الثانوي أكبر من التيار المار في الملف الابتدائي؛ فانخفاض الجهد يقابله زيادة التيار كما هو موضح في الصفحة المجاورة في الرياضيات في الفيزياء. يمكن فهم ذلك بطريقة أخرى، وذلك بأن نعتبر أن كفاءة المحول %100، كما يتم افتراضه عادة في الصناعة. وبذلك يمكن - في معظم الحالات - افتراض أن القدرة الناتجة تساوي القدرة الداخلة. ويوضح الشكل 15-1 مبدأ عمل كل من المحولات الرافعة والمحولات الخافضة. ويمكن للمحول نفسه أن يكون رافعًا أو خافضًا، وهذا يعتمد على طريقة توصيله، كما هو موضح في الشكل 16-1. وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445

الرياضيات في الفيزياء تطبيق الفيزياء عدم المساواة ادرس التعابير الآتية لتساعدك على فهم العلاقات بين الجهد والتيار الوحدات الشائعة تقدر قيم المحولات وعدد اللفات في المحول الرافع والمحول الخافض. المثالية عادة بوحدات فولت أمبير) المحول الرافع (VA, kilo VA, Mega VA) المحول الخافض VV I>I وتقنيا، يمكن التعبير عن الأحمال ذات المقاومة النقية فقط أو قياسها بوحدة الواط، والأحمال التفاعلية بوحدة فولت أمبير. V >V I<L N<N N > N مثال 2 المحولات الرافعة محول رافع عدد لفات ملفه الابتدائي 200 لفة، وعدد لفات ملفه الثانوي 3000 لفة. إذا وصل ملفه الابتدائي بجهد متناوب فعّال مقداره 90.0V فأجب عما يلي: .. ما مقدار الجهد في دائرة الملف الثانوي؟ . إذا كان التيار في دائرة الملف الثانوي 2.0A فما مقدار التيار في دائرة الملف الابتدائي ؟ تحليل المسألة ورسمها . ارسم قلبًا حديديا مع لفات من السلك. • حدد المتغيرات N و V و I. المعلوم المجهول V=90.0 V I=2.0 A إيجاد الكمية المجهولة a. حل بالنسبة لـ .V. Np N Vp V =? N =200 I =? N=3000 بالتعويض N=200 ،N=3000 ،V, 90.0 V تكون القدرة الداخلة إلى الملف الابتدائي مساوية للقدرة الخارجة من الملف الثانوي على افتراض أن كفاءة المحول % 100. بالتعويض PV1, VI NV = 3000×90.0V 200 = 1350 V P, = P, VI=VI وزارة التعليم Minist4ucation 2023-1445

VI = V (1350 V) (2.0 A) (90.0 V) 3.0x 10' A بالتعويض 1350 = V, = 90.0 V ،1 = 2.0 AV تقويم الجواب • هل الوحدات صحيحة ؟ يجب أن يكون الجهد مقيسًا بوحدة الفولت والتيار بوحدة الأمبير. • هل الجواب منطقي؟ النسبة الكبيرة لعدد اللفات في المحول الرافع ينتج عنه جهد ثانوي كبير؛ ولذلك سيكون التيار في الملف الثانوي قليلاً. وتتفق الإجابات مع هذا. مسائل تدريبية في المسائل الآتية التيارات والجهود المشار إليها هي التيارات والجهود الفعّالة. 16. محول مثالي خافض عدد لفات ملفه الابتدائي 7500 لفة، وعدد لفات ملفه الثانوي 125 لفة، فإذا كان الجهد في دائرة الملف الابتدائي 7.2kV فما مقدار الجهد في دائرة الملف الثانوي؟ وإذا كان التيار في دائرة الملف الثانوي 364 فما مقدار التيار في دائرة الملف الابتدائي؟ 17. يتكون الملف الابتدائي في محول مثالي رافع من 300 لفة، ويتكون الملف الثانوي من 90000 لفة، فإذا كانت القوة الدافعة الكهربائية للمولد المتصل بالملف الابتدائي 60.0V فما مقدار القوة الدافعة الكهربائية الحثية الناتجة عن الملف الثانوي؟ وإذا كان التيار في دائرة الملف الثانوي 0.50A فما مقدار التيار في دائرة الملف الابتدائي؟ . مسألة تحفيز يتصل الملف الابتدائي لمحوّل توزيع T بمصدر جهد متناوب مقداره 3.0، ويتصل الملف الثانوي له بالملف الابتدائي لمحول آخر T باستخدام وصلات نحاسية، ويتصل الملف الثانوي للمحول T بدائرة حمل (مقاومة) تستخدم قدرة مقدارها 10.0kW. فإذا كانت نسبة عدد لفات المحول هي 1 : 5 وكان فرق جهد الحمل للمحول T يساوي V 120، وكفاءة المحولين 100 و97.0% على الترتيب، فأجب عما يلي: 1 احسب تيار الحمل. 2. ما مقدار القدرة المستهلكة في المحوّل T؟ 3. ما مقدار تيار الملف الثانوي للمحول T؟ 4. ما مقدار التيار الذي يزوده المصدر المتناوب AC للمحول T؟ وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 444

الاستعمالات اليومية للمحولات تكون عملية نقل الطاقة الكهربائية لمسافات طويلة اقتصادية إذا استخدمت تيارات صغيرة وفروق جهد كبيرة جدا. ولذلك تستخدم المحولات الرافعة عند مصادر القدرة للحصول على جهود كهربائية تصل إلى V 480000، وتقلل هذه الجهود الكبيرة التيارات المستخدمة في نقل الطاقة عبر الأسلاك، مما يقلل من الطاقة الضائعة في مقاوماتها الكهربائية. وعندما تصل الطاقة إلى المستهلك تُستخدم محولات خافضة، كتلك الموضّحة في الشكل 117 لتزوده بجهود منخفضة تناس الأجهزة الكهربائية المنزلية الشكل 17-1 تستخدم المحولات الخافضة للتقليل من الجهود الكهربائية تضبط المحولات الموجودة في الأجهزة المنزلية الجهود الكهربائية إلى مستويات قابلة الكبيرة في خطوط نقل القدرة إلى للاستعمال، فإذا أردت شحن لعبة أو تشغيل أداة كهربائية فعليك توصيلها في مخرج مستويات تناسب المستهلكين في أماكن الكهرباء المثبت بالجدار ، حيث يعمل المحوّل الموجود داخل هذه الأداة على تحويل التيار الكهربائي من تيار متردد إلى تيار مستمر ويقلل الجهد من 220V إلى جهد يتراوح بين .26.0 V, 3.0 V ولا تستخدم المحولات لخفض الجهد ورفعه فقط؛ إذ يمكن استخدام المحولات لعزل دائرة عن أخرى، وهذا ممكن لأن سلك الملف الابتدائي لا يتصل بسلك الملف الثانوي. ويوجد هذا النوع من المحولات غالبًا في الأجهزة الإلكترونية الصغيرة. الاستخدام. 1-2 مراجعة 18. السلك الملفوف والمغائط ملف سلكي معلق من 21. المحولات كثيرًا ما يكون السلك المستخدم في ملفات نهايتيه بحيث يتأرجح بسهولة. إذا قربت مغناطيسا إلى الملف فجأة فسيتأرجح الملف. بأي طريقة يتأرجح الملف بالنسبة إلى المغناطيس؟ ولماذا؟ المحوّل المكون من عدد قليل من اللفات سميكا (مقاومته قليلة)، بينما يكون سلك الملف المكون من عدد كبير من اللفات رفيعا. لماذا؟ 19. المحركات إذا نزعت قابس مكنسة كهربائية في أثناء 22. المحولات الرافعة بالرجوع إلى المحوّل الرافع الموضح تشغيلها من المقبس فستلاحظ حدوث شرارة كهربائية، في حين لا تشاهدها عند نزع قابس مصباح كهربائي. لماذا؟ 20. المحولات والتيار وضح لماذا يعمل المحول الكهربائي على تيار متناوب فقط؟ في الشكل 15-1، وضح ما يحدث لتيار الملف الابتدائي إذا أصبحت دائرة الملف الثانوي دائرة قصر. 23. التفكير الناقد هل تصلح المغانط الدائمة لصنع قلب محوّل جيد؟ وضح إجابتك. وزارة التعليم Minist445ucation 2023-1445

مختبر الفيزياء . سؤال التجربة الحث والمحولات المحول جهاز ليس فيه أجزاء متحركة، حيث يتركب من دائرتين كهربائيتين ترتبطان بواسطة مجال مغناطيسي. ويستخدم المحوّل لرفع أو خفض فرق الجهد المتناوب AC والذي يسمى عادة فولتية. وتوجد المحولات في كل مكان؛ فجميع الأجهزة الإلكترونية في المنزل تحتوي على محوّلات، تعمل غالبًا على خفض الفولتية التي تدخل إليها إلا أن لأجهزة التلفاز التي تحتوي على أنبوب أشعة مهبطية لتكوين الصور محولات تنتج فولتية كبيرة؛ إذ تعمل هذه المحوّلات على رفع الفولتية إلى عشرات الآلاف من الفولتات، مما يؤدي إلى مسارعة الإلكترونات من مؤخرة الأنبوب في اتجاه الشاشة. ستستخدم في هذه التجربة ملفين مع قلب حديدي قابل للحركة. يسمّى أحد الملفين الملف الابتدائي، والآخر الملف الثانوي. وعند تطبيق جهد متناوب AC على الملف الابتدائي يعمل المجال المغناطيسي المتغير على توليد تيار وجهد كهربائيين حثيين في الملف الثانوي. ويُعبّر عن هذه الفولتية الحثية بالعلاقة V = N N؛ حيث ترمز N إلى عدد اللفات في الملف. ما العلاقة بين جهدي ملفي المحوّل؟ الأهداف تصف كيف يعمل المحول الكهربائي. تلاحظ أثر الفولتية المستمرة DC في المحوّل تلاحظ أثر الفولتية المتناوبة AC في المحوّل احتياطات السلامة المواد والأدوات ملف ثانوي، وملف ابتدائي بأعداد لفات مختلفة مصدر جهد متناوب AC صغير فولتمتر خاص بالتيار المتناوب AC مصدر جهد مستمر DC (0-60-5) أسلاك توصيل مزودة بمشابك مصباح كهربائي صغير متصل بأسلاك الخطوات 1. قدر عدد لفات كل من الملفين الابتدائي والثانوي، وذلك عن طريق عدّ اللفات في كل cm 1، ثم ضرب ذلك في طول الملف بالسنتمترات. يتكون الملف الابتدائي من طبقة واحدة، أما الملف الثانوي فيتكون من طبقتين من الأسلاك، لذا عليك مضاعفة عدد لفاته. دوّن نتائجك في جدول البيانات 1. 2. صل طرفي التوصيل للمصباح الكهربائي بالملف الثانوي ثم ضع الملف الثانوي داخل الملف الابتدائي بعناية، ثم أدخل قلب الحديد داخل الملف الثانوي بعناية. 3 صل سلكين بمخرج مصدر قدرة DC وصل السلك الموجب لمصدر الجهد بأحد طرفي التوصيل في الملف الابتدائي. والآن شغل مصدر الجهد بقيمته العظمى وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 ...... 446

جدول البيانات 1 عدد لفات الملف الابتدائى عدد لفات الملف الثانوي جهد الملف الابتدائي جهد الملف الثانوي V₁ V N N جدول البيانات 2 ملاحظة الخطوة 3 ملاحظة الخطوة 4 ملاحظة الخطوة 5 ملاحظة الخطوة 6 ملاحظة الخطوة 8 ملاحظة الخطوة 9 تقريبا ، ثم أمسك الطرف الحرّ للسلك الموصول بالطرف السالب للمصدر واجعله يلامس الطرف الثاني لسلك التحليل 1. احسب النسبة / من بياناتك المدوّنة في الجدول 1. الملف الابتدائي. لاحظ المنطقة التي لامست بها السلك بالتوصيلة. دوّن ملاحظاتك في جدول البيانات 2 2. احسب النسبة / من بياناتك المدوّنة في الجدول 1. 4. راقب المصباح الكهربائي في أثناء ملامسة التوصيلة .3 تفسير البيانات كيف تقارن بين N N و / بلطف. ماذا يحدث عند ملامسة السلك للتوصيلة وعند فصله عنها ؟ دوّن ملاحظاتك في جدول البيانات 2. .4 تعرف السبب والنتيجة استنادًا إلى البيانات الخاصة بالخطوة 7 هل هذا المحول رافع أم خافض ؟ ما دليلك على ذلك؟ 5 لامس السلك السالب بتوصيلة الملف الابتدائي مدة 5 ثوان الاستنتاج والتطبيق وراقب المصباح، ودوّن ملاحظاتك في جدول البيانات 2 6 افصل مصدر القدرة DC ، وضعه جانبًا مع الإبقاء على المصباح 1. استنتج كيف تفسر ملاحظاتك على المصباح في الخطوة 4؟ 2. استنتج كيف تفسر الظاهرة التي لاحظتها على التوصيل موصولاً بالملف الثانوي، ثم صل مصدر القدرة AC بطرفي السالب للملف الابتدائي في الخطوة 3؟ التوصيل في الملف الابتدائي، ثم شغل مصدر القدرة AC 3. استنتج كيف تفسر ملاحظاتك حول جهدي الملفين الابتدائي والثانوي عند سحب القلب الحديدي في الخطوة 8 ؟ وراقب المصباح. ودوّن ملاحظاتك في جدول البيانات 2 7. اختر تدريج AC للفولتمتر الذي تستخدمه، وأدخل مجسيه في نقطتي الفولتمتر، ثم لامس طرفي المجسّين الحرين .4 فسر درجة حرارة القلب الحديدي التي لاحظتها في الخطوة 9. الطرفي الملف الابتدائي برفق وقس الجهد المطبق. ثم أبعد التوسع في البحث المجسين عن الملف الابتدائي، ولا مسهما لطرفي الملف لماذا يعمل المحوّل بتيار متناوب فقط، ولا يعمل بتيار مستمر ؟ الثانوي، وقس الجهد. دوّن قراءتي الفولتمتر في جدول البيانات 1. الفيزياء في الحياة 8. أعد الخطوة 7 لكن مع سحب القلب الحديدي تدريجيا من ناقش استخدام المحوّلات في المساعدة على نقل الكهرباء من الملف الثانوي. ماذا يحدث لإضاءة المصباح؟ قس الجهد محطات توليد الكهرباء إلى منزلك. في الملفين الابتدائي والثانوي عند سحب القلب. دوّن قياساتك في جدول البيانات 2 9. تحسّس القلب الحديدي بلطف، ماذا تلاحظ ؟ دوّن ملاحظاتك في جدول البيانات 2. وزارة التعليم Ministration 2023-1445

448 كيف يعمل قارئ بطاقات الائتمان؟ How it Works How a Credit - Card Reader Works? أحدثت بطاقات الائتمان ثورة اقتصادية في العالم عن طريق جعل عملية تحويل النقود سريعة وسهلة. يعدّ قارئ بطاقات الائتمان الذي يأخذ البيانات من شريط مغناطيسي موجود على ظهر البطاقة - من أهم الروابط في العملية الإلكترونية لتحويل النقود. 2 يمكن أن يدار المغناطيس لإنتاج مناطق ذات قطبية معكوسة. وتمثل هذه المناطق الترقيم الثنائي المتمثل في 1 و 0، والمعلومات المشفرة مثل اسم حامل البطاقة ورقم البطاقة. 1 المغناطيس الدائم الذي يلامس شريطا بلاستيكيا مطليا بأكسيد الحديد يجعل المنطقة ممغنطة. 00 SNSS SNS NN S S N S 1 1 NN 0 S 3 يحتوي قارئ البطاقة على رأس التقاط، وهو عبارة عن سلك صغير جدا ملفوف على حلقة حديدية ذات فتحة الجهة الخلفية اللبطاقة قارئ البطاقة NS 0 S N 1 1 1 ني 00 التفكير الناقد 1. لاحظ لماذا تتحول الأرقام الثنائية في الخطوة 5 من الشريط المغناطيسي إلى جهد في صورة موجة؟ 2 حلل ماذا يحدث إذا لم يكن لحلقة الحديد الصغيرة فتحة؟ عند إمرار البطاقة عبر القارئ بسرعة، يسحب | الشريط الممغنط خلال رموز البطاقة فتحة رأس الالتقاط مولدا جهدا متغيرا خلال الملف. 00111001 5 تترجم الشفرة الثنائية الموجودة على الشريط إلى فولتية في صورة موجة وتخزن صورة الموجة الناتجة في ذاكرة الحاسوب، ثم ترسل إلى مكتب التحقق في البنك. وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445

الفصل 1 دليل مراجعة الفصل 1-1 التيار الكهربائي الناتج عن تغير المجالات المغناطيسية Electric Current from Changing Magnetic Fields المفردات المفاهيم الرئيسة . التيار الكهربائي الحثي . اكتشف مايكل فاراداي أنه إذا تحرك سلك داخل مجال مغناطيسي فسوف يسري فيه تيار كهربائي. . الحث الكهرومغناطيسي . يعتمد التيار المتولد على الزاوية المحصورة بين متجه سرعة السلك واتجاه المجال المغناطيسي، وتكون أكبر قيمة للتيار عندما يتحرك السلك عموديا على المجال. . القاعدة الرابعة لليد اليمني • القوة الدافعة الكهربائية الحثية . المولد الكهربائي . متوسط القدرة . القوة الدافعة الكهربائية EMF هي فرق الجهد الناتج بين طرفي السلك المتحرك، وتقاس بوحدة الفولت. . القوة الدافعة الكهربائية المتولدة في سلك مستقيم يتحرك داخل مجال مغناطيسي منتظم تساوي حاصل ضرب مقدار المجال المغناطيسي ، في كل من طول السلك . والمركبة العمودية لسرعة السلك على المجال، (0) sin) . EMF = BLv sin 0 . يمكن استعمال التيار والجهد الفعالين لوصف التيار المتناوب والجهد المتناوب. V = 0.707 V = 0.707 I نقال المولد الكهربائي والمحرك الكهربائي جهازان متشابهان؛ إذ يحول المولد الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية، في حين يحول المحرك الكهربائي الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. 1-2 تغير المجالات المغناطيسية يولد قوة دافعة كهربائية حثية Changing Magnetic Fields Induce EMF المفردات . قانون لنز . التيار الدوامي . الحث الذاتي . المحول الكهربائي . الملف الابتدائي . الملف الثانوي . الحث المتبادل . المحول الرافع المحول الخافض • المفاهيم الرئيسة . ينص قانون لنز على أن اتجاه التيار الحثي يكون بحيث إن المجال المغناطيسي الناشئ عنه يعاكس التغير في المجال المغناطيسي الذي سببه. . تتولد قوة دافعة كهربائية عكسية بتحريك سلك يسري فيه تيار داخل مجال مغناطيسي، وتكون معاكسة للتيار. . الحث الذاتي خاصية للسلك الذي يسري فيه تيار متغير، وكلما كان تغير التيار في السلك أسرع زادت القوة الدافعة الكهربائية الحثية العكسية التي تقاوم هذا التغير. . يحتوي المحول على ملفين ملفوفين على القلب نفسه. يولد مرور التيار المتناوب AC في الملف الابتدائي قوة دافعة كهربائية متناوبة EMF في الملف الثانوي والجهود الناتجة عن دوائر التيار المتناوب قد تزداد أو تقل بواسطة المحولات. ! V₁ N زارت ب عليم Ministication 2023-1445

التقويم الفصل 1 خريطة المفاهيم 30 فيم تتشابه نتائج كل من أورستد وفاراداي؟ وفيم تختلف؟ (1-1) 24. أكمل خريطة المفاهيم أدناه باستخدام المصطلحات التالية المولد الكهربائي، القوة الدافعة الكهربائية 31. لديك ملف سلكي وقضيب مغناطيسي صف كيف يمكنك استخدامهما في توليد تيار كهربائي؟ (1-1) العكسية، قانون لنز. محرك كهربائي إتقان المفاهيم EMF 000 فاراداي 25. ما الجزء المتحرك في المولد الكهربائي؟ (1-1) 26. لماذا يستخدم الحديد قلبا للملف؟ (1-1) للإجابة عن الأسئلة 29-27 ارجع إلى الشكل 18-1. 32. ما الذي ترمز إليه EMF؟ وما سبب عدم دقة الاسم؟ (1-1) 33. ما الفرق بين المولد الكهربائي والمحرك الكهربائي؟ (1-1) .34 اكتب الأجزاء الرئيسة لمولد التيار المتناوب AC (1-1) 35. لماذا تكون القيمة الفعالة للتيار المتناوب أقل من القيمة العظمى له؟ (1-1) 36. الكهرومائية يدير الماء الذي كان محجوزا خلف السد التوربينات التي تدوّر المولدات. أعد قائمة بجميع أشكال الطاقة وتحولاتها منذ كان الماء محجوزا إلى أن تولدت الكهرباء. (1-1) 27. يتحرك موصل داخل مجال مغناطيسي ويتولد جهد 37. اكتب نص قانون لنز (2-1) كهربائي بين طرفيه في أي اتجاه يجب أن يتحرك الموصل بالنسبة إلى المجال المغناطيسي دون أن يتولد جهد ؟ (1-1) 38. ما الذي يسبب تولد القوة الدافعة الكهربائية العكسية في المحرك الكهربائي؟ (2-1) 28. ما قطبية الجهد الحثي المتولد في ملف لولبي 39. لماذا لا تحدث شرارة كهربائية عندما تغلق مفتاحًا عند تقريب القطب الجنوبي المغناطيس؟ (1-1) 29. ما أثر زيادة الطول الكلي للموصل داخل مولد كهربائي ؟ (1-1) خارجا من B • الشكل 18-1 كهربائيا لتمرير تيار إلى محث، في حين تحدث الشرارة عند فتح ذلك المفتاح ؟ (2-1) 40. لماذا يكون الحث الذاتي في ملف عاملاً رئيسًا عندما يمر فيه تيار متناوب AC في حين يكون عاملاً ثانويا عندما يمر فيه تيار مستمر DC (1-2) 41 وضح لماذا تظهر كلمة "تغير" في هذا الفصل بكثرة؟ (1-2) القوة الدافعة 42 علام تعتمد النسبة بين القـ الكهربائية في كل من دائرتي افلمين الابتدائي . والثانوي للمحول نفسه ؟ (2-1) وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 450

تطبيق المفاهيم 43. استخدم الوحدات لإثبات أن الفولت هو وحدة قياس للمقدار BL. 44. عندما يتحرك سلك داخل مجال مغناطيسي فهل تؤثر مقاومة الدائرة المغلقة في التيار فقط، أم في القوة الدافعة الكهربائية فقط، أم في كليهما، أم لا يتأثر أي منهما ؟ 45. الدراجة الهوائية عندما يُبطئ أحمد من سرعة تقويم الفصل 1 49 تتحرك قطعة من حلقة سلكية إلى أسفل بين قطبي مغناطيس، كما هو موضح في الشكل 21-1. ما اتجاه التيار الحثي المتولد؟ الشكل 21-1 دراجته الهوائية ماذا يحدث للقوة الدافعة الكهربائية 50 وصل محول مع بطارية بواسطة مفتاح كهربائي الناتجة عن مولد دراجته؟ استخدم مصطلح الملف ذو القلب الحديدي خلال التوضيح 46. يتغير اتجاه الجهد المتناوب (AC) 120 مرة في كل ثانية، فهل يعني ذلك أن الجهاز الموصول بجهد متناوب AC يفقد الطاقة ويكتسبها بالتناوب؟ 47. يتحرك سلك بصورة أفقية بين قطبي مغناطيس كما هو موضح في الشكل 19-1. ما اتجاه التيار الحثي فيه؟ ووصلت دائرة الملف الثانوي مع مصباح كهربائي كما في الشكل 22-1. هل يضيء المصباح ما دام المفتاح مغلقا، أم عند لحظة الإغلاق فقط، أم عند لحظة فتح المفتاح فقط ؟ وضح إجابتك. ثانوي ابتدائي الشكل 19-1 48. عملت مغناطيسا كهربائيا بلف سلك حول مسمار طويل كما هو موضح في الشكل 120 ثم وصلته مع بطارية، فهل يكون التيار أكبر بعد التوصيل مباشرة، أم بعد التوصيل بعدة أعشار من الثانية، أم يبقى التيار نفسه دائما ؟ وضح إجابتك. الشكل 22-1 51. المجال المغناطيسي الأرضي اتجاه المجال المغناطيس الأرضى في النصف الشمالي في اتجاه الأسفل ونحو الشمال، كما هو موضح في الشكل 23-1. إذا تحرك سلك أفقي يمتد من الشرق إلى الغرب) من الشمال إلى الجنوب فما اتجاه التيار المتولد؟ الشمالي. القطب الجنوبي المغناطيسي الشكل 20-1 القطب الشمالي المغناطيسي الشكل 23 القطب الجنوبي ... وزارة التعليم Minist 451 2023-1445 Jucation

تقويم الفصل 1 52 . إذا حركت سلكًا نحاسيا إلى أسفل خلال مجال 55. وضح لماذا يكون التيار الابتدائي عند تشغيل مغناطيسي B كما في الشكل 21-1 فأجب عما يلي: a. هل يسري التيار الحثي المتولد في قطعة السلك إلى اليسار أم إلى اليمين؟ b. عندما يتحرك السلك داخل المجال المغناطيسي سيسري فيه تيار، وعندها تكون القطعة عبارة عن سلك يسري فيه تيار كهربائي وموضوع المحرك كبيرًا. وضح أيضًا كيف يمكن تطبيق قانون لنز عند اللحظة 0< t؟ 56. بالرجوع إلى الشكل 12-1 وبالربط مع قانون لنز، وضح لماذا يتكون قلب المحول الكهربائي من شرائح معزولة ؟ داخل مجال مغناطيسي، ويجب أن تؤثر فيه 57. يصنع محول كهربائي عملي بحيث يحتوي قلبه على قوة مغناطيسية. ما اتجاه القوة التي ستؤثر في السلك نتيجة سريان التيار الحثي؟ 53. أسقط مدرس الفيزياء مغناطيسا قويا في أنبوب نحاسي، كما في الشكل 24-1، فتحرك المغناطيس ببطء شديد، فاعتقد الطلبة في الصف أنه يجب أن تكون هناك قوة معاكسة لقوة الجاذبية. شرائح ليست فائقة التوصيل. ولأنه لا يمكن التخلص من التيارات الدوامية نهائيا فإنه يكون هناك فقد قليل للقدرة في قلب المحول. وهذا يعني وجود فقد مستمر للقدرة في قلب المحول ما القانون الأساسي الذي يكون من المستحيل معه جعل الطاقة المفقودة صفرا؟ 58. اشرح كيفية حدوث الحث المتبادل في المحول؟ a. ما اتجاه التيار الحثي المتولد في الأنبوب بسبب سقوط المغناطيس إذا كان القطب الجنوبي 59. أسقط طالب قضيبا مغناطيسيا بحيث كان قطبه للمغناطيس هو القطب المتجه إلى أسفل ؟ b. ينتج التيار الحثي مجالاً مغناطيسيا. ما اتجاه هذا المجال؟ .. كيف يعمل المجال المغناطيسي على تقليل تسارع المغناطيس الساقط ؟ الشكل 24-1 54. المولدات لماذا يكون دوران المولد أكثر صعوبة الشمالي إلى أسفل في أنبوب نحاسي رأسي. a. ما اتجاه التيار الحثي المتولد في الأنبوب النحاسي في أثناء مرور قطبه الجنوبي ؟ b. ينتج التيار الحثي المتولد مجالاً مغناطيسيا ما اتجاه هذا المجال؟ إتقان حل المسائل 1-1 التيار الكهربائي الناتج عن تغير المجالات المغناطيسية 60. يتحرك سلك طوله 20.0m بسرعة m/s 4.0 عموديا على مجال مغناطيسي. فإذا تولدت قوة دافعة كهربائية حثية خلاله مقدارها 40 فما مقدار المجال المغناطيسي؟ عندما يكون متصلا بدائرة كهربائية يُزودها 61. الطائرات تطير طائرة بسرعة km/h 10×9.50 بالتيار، مقارنة بدورانه عندما لا يكون متصلاً بدائرة ما ؟ وتمر فوق منطقة مقدار المجال المغناطيسي !! الأرضية فيها T 10× 4.5، والمجال المغناطيسي في تلك وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 452

تقويم الفصل 1 المنطقة رأسي تقريبا. احسب مقدار فرق الجهد بين طرفي جناحيها إذا كانت المسافة بينهما 75m. b. إذا كانت مقاومة عنصر التشغيل 112 فما مقدار التيار الفعّال؟ 62. يتحرك سلك مستقيم طوله 0.75m إلى أعلى 67. إذا أردت توليد قوة دافعة كهربائية مقدارها بسرعة m/s 16 في مجال مغناطيسي أفقي مقداره 0.30T، كما هو موضح في الشكل 25-1. a. ما مقدار القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في السلك ؟ . إذا كان السلك جزءًا من دائرة كهربائية مقاومتها 112 فما مقدار التيار المار فيها ؟ الشكل 25-1 63. ما السرعة التي يجب أن يتحرك بها سلك طوله V 4.5 عن طريق تحريك سلك بسرعة m/s 4.0 خلال مجال مغناطيسي مقداره T 0.050 فما طول السلك اللازم؟ وما مقدار الزاوية بين المجال واتجاه الحركة لكي نستخدم أقصر سلك ؟ 68. يتحرك سلك طوله cm 40.0 عموديا على مجال مغناطيسي مقداره T 0.32 بسرعة 1.3m/s، فإذا اتصل السلك بدائرة مقاومتها 10.000 فما مقدار التيار المار فيها ؟ 69. إذا وصلت طرفي سلك نحاسي مقاومته 12 0.10 بطر في جلفانومتر مقاومته 8752، ثم حركت 10.0cm من السلك إلى أعلى بسرعة m/s 1.0 عموديا على مجال مغناطيسي مقداره 102T×2.0، فما مقدار التيار الذي سيقيسه الجلفانومتر ؟ 0.20m داخل مجال مغناطيسي مقداره T 2.5 70. تحرك سلك طوله 2.5m أفقيا بسرعة m/s 2.4 لكي تتولد فيه قوة دافعة كهربائية EMF مقدارها V 10؟ 64 مولد كهربائي AC يولد قوة دافعة كهربائية عظمى مقدارها 565. ما مقدار القوة الدافعة الكهربائية الفعالة التي يزود بها المولد دائرة خارجية؟ داخل مجال مغناطيسي مقداره T 0.045 في اتجاه يصنع زاوية مقدارها 60 فوق الأفقي، احسب: المركبة الرأسية للمجال المغناطيسي. b. القوة الدافعة الكهربائية الحثية EMF المتولدة في السلك. 65 مولد كهربائي AC يولد فولتية عظمى مقدارها 71. السدود ينتج مولد كهربائي على سد قدرة كهربائية مقدارها MW 375، إذا كانت كفاءة المولد V 150، ويزود دائرة خارجية بتيار قيمته العظمى A 30.0، احسب a. الجهد الفعّال للمولد. b. التيار الفعال الذي يزود به المولد الدائرة الخارجية. . القدرة الفعّالة المستهلكة في الدائرة. 66. الفرن الكهربائي يتصل فرن كهربائي بمصدر تيار متناوب AC جهده الفعّال 240V احسب القيمة العظمى للجهد خلال أحد أجزاء الفرن عند تشغيله. والتوربين 85% فأجب عما يلي: a. احسب معدل الطاقة التي يجب أن يزود بها التوربين من المياه الساقطة. طاقة الماء الساقط تكون نتيجة للتغير في طاقة الوضع mgh = .. ما مقدار التغير في طاقة الوضع اللازمة في كل ثانية؟ وزارة التعليم Minist 453 2023-1445 ucation

تقويم الفصل 1 . إذا كان الماء يسقط من ارتفاع 22m فما مقدار 75 محول مثالي رافع يتكون ملفه الابتدائي من 80 لفة كتلة الماء التي يجب أن تمر خلال التوربين في كل ثانية لتعطي هذه القدرة؟ 72. يتحرك موصل طوله cm 20 عموديا على مجال مغناطيسي مقداره T 4.0 بسرعة m/s 1. احسب فرق الجهد المتولد. 73. ارجع إلى المثال 1 والشكل 26-1 لإيجاد ما يلي: a الجهد الحثي المتولد في الموصل. b. مقدار التيار 1. ت. اتجاه دوران المجال المغناطيسي المتولد حول الموصل. d قطبية النقطة A بالنسبة إلى النقطة B. • v = 3.6 m/s • . • • EMF . R = 1.0 2 • . L = 0.50 m • . • • • • خارجا من الصنمد B • B = 7.0×10 T الشكل 26-1 • 2- 1 تغيّر المجالات المغناطيسية يولد قوة دافعة كهربائية حثية 74. يتكون الملف الابتدائي في محول مثالي من 150 لفة ويتصل بمصدر جهد مقداره 120V، احسب عدد لفات الملف الثانوي الضرورية للتزويد بالجهود التالية: 625 V .a 35 V .b 6.0V .c ويتكون ملفه الثانوي من 1200 لفة، إذا زوّدت دائرة الملف الابتدائي بفرق جهد متناوب مقداره V 120، فأجب عما يلي: a ما مقدار فرق الجهد في الملف الثانوي؟ . إذا كان تيار الملف الثانوي 2.04 فما مقدار تيار الملف الابتدائي؟ . ما مقدار القدرة الداخلة والقدرة الناتجة عن المحول؟ 76 الحواسيب الشخصية محول مثالي في حاسوب شخصي يحتاج إلى جهد فعال مقداره 9.0 من مصدر جهد مقداره V 120 a ما عدد لفات الملف الثانوي إذا كان عدد لفات الملف الابتدائي 475 لفة ؟ . إذا كان التيار المار في الحاسوب يساوي 125mA فما مقدار التيار المار في دائرة الملف الابتدائي للمحول؟ 77. مجففات الشعر صنع مجفف شعر ليعمل على تيار مقداره 104 وفرق جهد V 120 في بلد ما. إذا أريد استخدام هذا الجهاز في بلد آخر مصدر الجهد فيه 240V فاحسب a النسبة التي يجب أن تكون بين عدد لفات ملفه الابتدائي وعدد لفات ملفه الثانوي. b. مقدار التيار الذي يعمل عليه في البلد الجديد. 78 محول مثالي قدرته 150W يعمل على جهد 9.07 لينتج تيارا A 5.0 .. هل المحول رافع أم خافض للجهد؟ . ما النسبة بين جهد الملف الثانوي وجهد الملف الابتدائي؟ 79. وصل أحمد محولا مثاليا بمصدر جهد مقداره 24V وقاس 8.0V في الملف الثانوي، إذا عكست دائرتا الملف الابتدائي والثانوي في مهد او الجهد العامج : في هذه الحالة؟ وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 454

تقويم الفصل 1 مراجعة عامة 80 عدد لفات الملف الابتدائي في محول مثالي رافع 500 لفة وعدد لفات الملف الثانوي 15000 لفة. كهربائية فرعية يساوي 240000V فما النسبة بين عدد لفات المحول المستخدم إذا كان الجهد الخارج من المحطة يساوي 4407؟ إذا وصلت دائرة الملف الابتدائي بمولد تيار متناوب 88. يزود مولد تيار متناوب سخانًا كهربائيا بقدرة مقدارها 45 ، فإذا كان جهد النظام يساوي فعال V 660 فما القيمة العظمى للتيار المزوّد للنظام؟ قوته الدافعة الكهربائية 120V، فأجب عما يلي: a احسب القوة الدافعة الكهربائية في دائرة الملف الثانوي. . إذا كان تيار دائرة الملف الثانوي يساوي 3.0A، فاحسب تيار دائرة الملف الابتدائي. . ما مقدار القدرة المسحوبة بواسطة دائرة الملف الابتدائي؟ وما مقدار القدرة التي تُزودها دائرة الملف الثانوي؟ 81. ما مقدار السرعة التي يجب أن يقطع فيها موصل طوله 0.20m مجالا مغناطيسياً مقداره T 2.5 عموديا عليه لتكون القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة فيه 10V؟ 82 ما مقدار السرعة التي يجب أن يتحرك بها موصل 89. يتكون الملف الابتدائي في محول مثالي خافض من 100 لفة، ويتكون الملف الثانوي من 10 لفات. فإذا وصل بالمحول مقاومة حمل قدرتها kW 2.0 فما مقدار التيار الفعّال الابتدائي؟ افترض أن مقدار الجهد في الملف الثانوي يساوي 60.0V. 90. قدرة محول 100kVA، وكفاءته %98. ه. إذا استهلك الحمل الموصول به kW 98 فما مقدار القدرة الداخلة إلى المحول؟ . ما مقدار أكبر تيار في الملف الابتدائي الضروري لجعل المحول يستهلك قدرته الفعالة؟ افترض أن V = 600 V. طوله cm 50 عموديا على مجال مغناطيسي مقداره 91. يقطع سلك طوله 0.40m عموديا خطوط مجال T 0.20 لكي تتولد فيه قوة دافعة كهربائية حثية مقدارها 1.0V؟ 83. دائرة إنارة منزلية تعمل على جهد فعال مقداره 120V، ما أكبر قيمة متوقعة للجهد في هذه الدائرة ؟ 84. محمصة الخبز تعمل محمصة خبر بتيار متناوب مغناطيسي شدته 2.0T، بسرعة m/s 8.0 a. ما مقدار القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في السلك ؟ b. إذا كان السلك جزءا من دائرة مقاومتها 6.42 فما مقدار التيار المار فيه ؟ مقداره 2.5A، ما أكبر قيمة للتيار في هذا الجهاز ؟ 92. يتحرك ملف سلكي طوله 7.50m عموديا على 85. يحدث تلف للعزل في مكثف إذا تجاوز الجهد اللحظي المقدار V 575، ما مقدار أكبر جهد متناوب فعّال يمكن استخدامه في المكثف؟ 86. المنصهر الكهربائي يعمل قاطع الدائرة المغناطيسي على فتح دائرته إذا بلغ التيار اللحظي فيها 21.25A ما مقدار أكبر تيار فعّال يمكن أن يمر بالدائرة ؟ 87. إذا كان فرق الجهد الكهربائي الداخل إلى محطة المجال المغناطيسي الأرضي بسرعة m/s 5.50، إذا كانت المقاومة الكلية للسلك 102×5.0، فما مقدار التيار المار فيه ؟ افترض أن المجال المغناطيسي للأرض يساوي T 10×5. 93. القيمة العظمى للجهد المتناوب، الذي يطبق على مقاومة مقدارها 1440 هي 1.00X10V، ما مقدان . القدرة التي يمكن أن تعطيها المقاومة الكهربائية ؟ : وزارة التعليم Minist 455ducation 2023-1445

تقويم الفصل 1 94. التلفازيستخدم محول رافع في أنبوب الأشعة مراجعة تراكمية المهبطية CRT في التلفاز لتحويل الجهد من 99. ما مقدار الشحنة على مكثف سعته HF 22 عندما 120 إلى V 48000 ، إذا كان عدد لفات الملف الثانوي للمحول 20000 لفة، وكان الملف يعطي تیارا مقداره mA 1.0، فأجب عما يلي: . ما عدد لفات الملف الابتدائي؟ . ما مقدار التيار الداخل إلى الملف الابتدائي؟ التفكير الناقد 95 تطبيق المفاهيم افترض أن هناك معارضًا لقانون لنز يقول إن القوة تعمل على زيادة التغير في المجال المغناطيسي. لذلك عندما تحتاج إلى طاقة أكبر فإنه تلزمنا قوة أقل لتدوير المولد. فما قانون الحفظ الذي ينتهكه هذا القانون الجديد؟ وضح إجابتك. 96. حلل لا تصل كفاءة المحولات العملية إلى %100 اكتب تعبيرًا يمثل كفاءة المحول بدلالة القدرة. إذا استخدم محول خافض كفاءته %92.5، وعمل على خفض الجهد في المنزل من V 125 إلى 28.00، وكان التيار المار في دائرة الملف الثانوي يساوي 25.04 فما مقدار التيار المار في دائرة الملف الابتدائي؟ 97 حلل واستنتج محول كهربائي كفاءته % 95 يزود ثمانية منازل. وكل منزل يشغل فرنا كهربائيا يسحب تيارًا مقداره 35A بفرق جهد مقداره V 240، ما مقدار القدرة التي تزود بها الأفـــران الثمانية؟ وما مقدار القدرة المستنفدة في المحول في صورة حرارة؟ الكتابة في الفيزياء 98. صممت الأجهزة الشائعة مثل المثقب الكهربائي بصورة مثالية بحيث يحتوي على محرك توال. ارجع إلى مكتبتك وبعض المصادر الأخرى لتوضح كيف يمكن لهذا النوع من المحركات استخدام تيار متناوب أو تيار مستمر. يكون فرق الجهد بين لوحيه V 48؟ (فيزياء (2-3) 100. ما مقدار فرق الجهد بين طرفي مقاومة كتب عليها 222 و W 5.0 عندما تصبح القدرة نصف قيمتها العظمى؟ (فيزياء (2-3) 101. احسب المقاومة المكافئة للمقاومات الموضحة في الشكل 27-1 فيزياء (2-3) 85 85 85 0 w 8552 ww 85 الشكل 27-1 102. يتحرك إلكترون بسرعة m/s 100×2.1 عمودياً على مجال مغناطيسي مقداره T 0.81، ما مقدار القوة المؤثرة في الإلكترون؟ وما مقدار تسارعه؟ علما بأن كتلته kg 10×9.11. (الفصل (1) وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 456

اختبار مقنن أسئلة الاختيار من متعدد اختر رمز الإجابة الصحيحة فيما يلي: 1. أي تحليل للوحدات يعد صحيحًا لحساب القوة الدافعة الكهربائية EMF ؟ (N.A.m) (J) A J.C B (N/A.m)(m) (m/s) © (N.m.A/s)(1/m) (m/s) D 2. تولدت قوة دافعة كهربائية حثية مقدارها V 102×4.20 الدافعة الكهربائية الحثية EMF المتولدة فيه؟ OV A 0.018 V B 0.025 V 2.5 V D 5. يستخدم محول مثالي مصدرًا للجهد مقداره 91V لتشغيل جهاز يعمل بجهد مقداره 13. فإذا كان عدد لفات ملفه الابتدائي 130 لفة، والجهاز يعمل على تيار مقداره 1.9 A فما مقدار التيار المعطى للملف الابتدائي؟ 0.27 AA 0.70 A B 4.8 A C 13.3 AD في سلك طوله mm 427 ، يتحرك بسرعة cm / s 18.6 6. مولد تيار متناوب يعطى جهدًا مقداره V 202 بوصفه عموديا على مجال مغناطيسي. ما مقدار هذا المجال؟ قيمة عظمى لسخان كهربائي مقاومته 22 480. ما مقدار 2.38 AC 3.37 A D التيار الفعال في السخان؟ 0.298 A A 3.34 x10 T 5.29 x10 T D 4.80×10222 202 V 1.68 A B الأسئلة الممتدة 7. قارن بين القدرة الضائعة في المحول عند نقل قدرة مقدارها W 800 بفرق جهد مقداره V 160 في سلك والقدرة الضائعة عند نقل القدرة نفسها بفرق جهد مقداره V 960، افترض أن مقاومة السلك 22 ما الاستنتاج الذي يمكن التوصل إليه ؟ إرشاد استقص 5.29 TA 1.89 TB 3 في أي الأشكال التالية لا يتولد تيار حثي في السلك ؟ N 4. يتحرك سلك طوله 15cm بسرعة m/s 0.12 عمودياً استفسر من معلمك عن نوع الأسئلة المتوقعة في الاختبار، واطلب إليه أيضًا تزويدك باختبارات تدريبية حتى تصبح مواد الاختبار مألوفة لك : على مجال مغناطيسي مقداره 1.4T، ما مقدار القوة وزارة التعليم Minist45ucation 2023-1445