الفيزياء – الدينامو للصف الثالث الثانوي 2016

الفيزياء – الدينامو للصف الثالث الثانوي 2016

الغرض منه : تحويل الطاقة الميكانيكية إلي طاقه كهربيه بواسطة الحث الكهرومغناطيسي .

نظرية عمله : عند دوران ملف بين قطبي مغناطيس قوي بحيث يقطع خطوط الفيض المغناطيسي تتولد بين طرفيه e.m.f مستحثه وتيار مستحث متغير الشده والاتجاه .

تركيبه :

1-مغناطيس المجال   :  

وهو مغناطيس قوي جدا علي شكل حذاء فرس أقطابه متقابلة مقعرة  حتي تكون خطوط المجال علي هيئة أنصاف أقطار بحيث تكون متوازية لوجه الملف في معظم حالاته أثناء دورانه وبالتالي تكون عموديه علي العمودي علي الملف (اتجاه السرعة الخطية له ) فيتولد به أكبر  e.m.f  وتيار مستحث وأيضا لتركيز الفيض الذي يدور فيه الملف .

2-  عضو الأنتاج    :

   وهو عبارة عن ملف من سلك نحاسي ( لفه أو عدة لفات معزولة ) يدور بين قطبي المغناطيس في المجال حول  محور يوازي لطوله .

 3-حلقتا إنزلاق   :

هما نهايتي الملف وتدوران مع دورانه ويتصلان بفرشتين من الجرانيت ثابتتين كل واحده تلامس حلقة أثناء الدوران لسحب التيار للدائرة الخارجية .

ملاحظات هامة : 

هنا حركة الملف في المجال حركه دائرية تحسب بدلالة السرعة الزاوية ω

حيث أن :

وكذلك لها علاقة بالسرعة الخطية   v    حيث أن :

 

استنتاج حساب e.m.f  المستحثة المتولدة فى ملف الدينامو

في السلك الواحد الذى يكون عمودى علي المجال يتولد فيه e.m.f  مستحثة تساوى

e.m.f  = – B L v  sin θ

وتكون القوة الدافعة الكهربية الكلية تتعين من العلاقة :-

e.m.f  = -2 B L v  sin θ

 

ولكن تتعين السرعة الخطية للملف من العلاقة :-          v = ωr

حيث ω السرعة الزاوية

فيصبح :-e.m.f  = -2 B L ωr  sin θ

ولكن مساحة الملف تتعين من العلاقة :-

                                              A = 2 L r

ويصبح                                 e.m.f  = – A B ω sin θ

وإذا كانت عدد لفات الملف N فان

 

 

 ملاحظات هامة:

1-   الإشارة السالبة حسب قاعدة لينز .

2-   إذا كانت زاوية الدوران من وضع الصفر = 90   اى أن الملف مواز للفيض فان القوة الدافعة الكهربية فى هذه اللحظة تكون اكبر ما يمكن وتسمى النهاية العظمى للقوة الدافعة الكهربية المستحثة  حيث :-

A B N ω sin θ  =e.m.f

A B N ω sin 90    =e.m.f  _max

A B N ω  =   e.m.f  _max

• يكون اتجاه السرعة الخطية عمودى علي المجال

3-   عند دوران الملف تتغير قيمة الزاوية

e.m.f _max sin θ    =e.m.f

وعلي هذا نستنتج أن قيمة القوة الدافعة الكهربية المستحثة في ملف الدينامو و كذلك شدة التيار الكهربى المستحث به تتغير جيبيا أثناء الدورة الواحدة

ما هى العوامل المؤثرة علي  e.m.f المستحثة المتولدة في ملف الدينامو ؟

e.m.f  = -  A B N ω sin θ

1-     عدد اللفات (N )

2- كثافة الفيض (B)

3-  مساحة وجه الملف

4-   جيب الزاوية المحصورة بين متجة السرعة الخطية                                          (العمودى علي مستوى الملف و المجال )

أى جيب زاوية الدوران للملف بين وضعه في هذه اللحظة ووضعه عندما كان مستواه عمودى علي المجال .

التمثيل البيانى ل  e.m.f  المتولدة في ملف الدينامو خلال دورة كاملة

ونلاحظ انه خلال الدورة الواحدة تصل e.m.f المستحثة إلى القيمة العظمى مرتان والى الصفر ثلاث مرات في الدورة الواحدة

  عدد مرات الوصول للنهاية العظمى =f   2  ( ضعف التردد)

  عدد مرات الوصول للصفر     =1   + 2f ( ضعف التردد +1)

 

مسألة   ملف دينامو تصل e.m.f  به الى الصفر 201  مره فكم يكون تردده  ؟

و هنا نلاحظ ان e.m.f  المتوسطة  المتولدة في الملف لو تم حسابها بطريقة جبرية خلال لفه كاملة تكون :

ولكن كلنا يعلم ان هناك طاقة كهربية وشغل مبذول في تحريك الالكترونات في السلك ولكن أيضا الشغل كمية قياسية ليس لها اتجاه وعلي هذا فإننا نتعامل ب القيمة الفعالة للتيار المتردد

ملاحظات عند حل المسائل:

1- عند حساب القوة الدافعة الكهربية اللحظية اى بعد زمن معين او بعد زاوية معينة :-                      

ويمكن حساب شدة التيار المستحثة بعد زمن معين او بعد زاوية معينة:-

 

2- لحساب القيمة العظمى للقوة الدافعة الكهربية والتيار المستحث

     

حيث R   هىمقاومة ملف الدينامو

3- لحساب القيمة الفعالة للقوة الدافعة الكهربية والقيمة الفعالة للتيار

4- العلاقة بين السرعة الخطية والسرعة الزاوية

 

حيث r    نصف قطر المسار الذى يدور فيه ملف الدينامو ويمكن تعينه من العلاقة

[url=http://cairodar.youm7.com/flashes/PDFfiles/physics arabic ch3 l1.pdf] لتحميل الدرس بصيغة PDF اضغط هنا..[/url]