قانون أمبير لحساب القوة الدافعة الكهربائية المستحثة بواسطة المحول

أمثلة على الأسئلة والصيغ الخاصة بقانون أمبير للقوة الدافعة الكهربائية المستحثة في المحولات

قانون أمبير

1. وفقًا لهانز كريستيان أورستد، يُنتج التيار الكهربائي مجالًا مغناطيسيًا. وبناءً على هذه النظرية، فإن الملف الذي يحمل تيارًا كهربائيًا يُنتج أيضًا مجالًا مغناطيسيًا. والملف الذي يُنتج، عند مرور تيار كهربائي فيه، مجالًا مغناطيسيًا مشابهًا للمجال الذي يُنتجه مغناطيس قضيب هو...

أ. توريد
ب. الملف اللولبي
ج. سلك ملفوف
د. ملف مستطيل

مناقشة

للمغناطيس القضيب قطبان: قطب شمالي وقطب جنوبي. ويتمثل المجال المغناطيسي الناتج عن المغناطيس القضيب بخطوط المجال المغناطيسي، التي تنطلق من القطب الشمالي وتدخل القطب الجنوبي.
إن المجال المغناطيسي الناتج عن مغناطيس قضيب يشبه المجال المغناطيسي الناتج عن ملف لولبي، كما هو موضح في الصورة الجانبية.
الملف اللولبي عبارة عن سلك طويل ملفوف حول عدة لفات. تُظهر الصورة أدناه مثالاً على صنع مغناطيس عن طريق لف سلك يحمل تيارًا كهربائيًا حوله. يمكن تحديد اتجاه الأقطاب المغناطيسية باستخدام قاعدة اليد اليمنى.
مدّ يدك اليمنى بحيث يكون باطنها مواجهًا لوجهك. مدّ إبهامك واثنِ أصابعك الأربعة الأخرى للأمام باتجاه وجهك. يتوافق اتجاه ثني الأصابع الأربعة مع اتجاه تدفق التيار في الملف، بينما يشير الإبهام نحو القطب الشمالي للمجال المغناطيسي. يشير الإبهام نحو المحور N، لذا يمثل N القطب الشمالي للمغناطيس، ويمثل M القطب الجنوبي له.
الإجابة الصحيحة هي ب.

توريد

2. المجال المغناطيسي الناتج عن ملف حلقي يحمل تيارًا كهربائيًا له اتجاه...

أ. عمودي على مستوى الحلقة
ب. دائري
ج. ذهابًا وإيابًا
د. يعتمد على الوقت

مناقشة
الملف الحلقي هو ملف لولبي دائري، لذا باستخدام قاعدة اليد اليمنى، يكون للمجال المغناطيسي الناتج عن الملف الحلقي اتجاه دائري.
الإجابة الصحيحة هي ب.

المجال الكهرومغناطيسي المستحث

3. إذا تم تحريك مغناطيس داخل ملف، فستنشأ قوة دافعة كهربائية مستحثة بين طرفي الملف. ويحدث هذا بسبب...
أ. هناك تغيير في اتجاه المجال المغناطيسي الذي يقطع الملف.
ب. يحدث تغيير في الأقطاب المغناطيسية التي تقطع الملف
ج. هناك تغيير في عدد خطوط القوة المغناطيسية التي تقطع الملف.
د. هناك انخفاض في عدد خطوط القوة المغناطيسية التي تقطع الملف
مناقشة
تتولد القوة الدافعة الكهربائية المستحثة بفعل تغير المجال المغناطيسي. لا يعتمد مقدار القوة الدافعة الكهربائية المستحثة على معدل تغير المجال المغناطيسي، بل على معدل تغير التدفق المغناطيسي. التدفق المغناطيسي هو عدد خطوط المجال المغناطيسي التي تمر عبر ملف. الصيغة الرياضية للتدفق المغناطيسي هي Φ_B = BA cos θ. إذا كانت خطوط المجال المغناطيسي عمودية على مساحة سطح الملف، فإن الزاوية المحصورة بين خطوط المجال المغناطيسي والخط العمودي تساوي صفرًا._o، حيث جيب التمام يساوي 0_o = 1. إذا كانت خطوط المجال المغناطيسي موازية لسطح الملف، فإن الزاوية المتكونة تساوي 90 درجة.^o، حيث جيب التمام يساوي 90^o = 0. لذلك يكون للتدفق المغناطيسي قيمة دنيا عندما تكون خطوط المجال المغناطيسي موازية لمساحة سطح الملف وقيمة قصوى عندما تكون خطوط المجال المغناطيسي عمودية على مساحة سطح الملف.
يتم حساب مقدار القوة الدافعة الكهربائية المستحثة باستخدام صيغة قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي:

تشير الإشارة السالبة إلى أن القوة الدافعة الكهربائية المستحثة تولد تيارًا كهربائيًا في الاتجاه المعاكس لمصدر تغير التدفق. تُعرف هذه العبارة بقانون لينز.
الإجابة الصحيحة هي ج.

4. تزداد القوة الدافعة الكهربائية المستحثة في ملف بشكل خطي مع الزمن. إذا بقيت مساحة سطح الملف ثابتة وكان المجال المغناطيسي عموديًا على سطح الملف، فإن الرسم البياني المحتمل للمجال المغناطيسي في هذه الحالة هو...

مناقشة
يتم حساب مقدار القوة الدافعة الكهربائية المستحثة باستخدام صيغة قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي:

إذا كان المجال الكهربائي عموديًا على سطح الملف، فإن:

المعلومات:

إذا كان المجال المغناطيسي عموديًا على سطح الملف، فإن صيغة التدفق المغناطيسي هي:

B = المجال المغناطيسي، A = مساحة سطح الملف.
مساحة سطح الملف لها قيمة ثابتة والمجال المغناطيسي عمودي على سطح الملف لذلك له قيمة ثابتة.
وبناءً على الصيغة أعلاه، يمكن استنتاج أن ما يؤثر على قيمة القوة الدافعة الكهربائية المستحثة هو معدل تغير التدفق، فإذا كان معدل تغير التدفق أكبر فإن القوة الدافعة الكهربائية المستحثة تكون أكبر.
الإجابة الصحيحة هي ب.

محول

5. انتبه إلى العبارة التالية!
1. عدد اللفات الأولية أقل من عدد اللفات الثانوية
2. الجهد الابتدائي أكبر من الجهد الثانوي
3. التيار الابتدائي أكبر من التيار الثانوي
4. الطاقة الأولية أصغر من الطاقة الثانوية
العبارة التي تتوافق مع خصائص محول رفع الجهد هي...
أ. البيانان 1 و 2
ب. البيانان 1 و3
ج. البيانان 2 و3
د. البيانان 2 و 4
مناقشة
المحول الكهربائي هو جهاز لتغيير جهد التيار المتردد. يوجد نوعان من المحولات: محولات رفع الجهد ومحولات خفض الجهد. تزيد محولات رفع الجهد الجهد، بينما تخفض محولات خفض الجهد الجهد.
يعمل محول رفع الجهد على زيادة الجهد بحيث تكون خصائصه كالتالي:
1. الجهد الابتدائي أصغر، والجهد الثانوي أكبر
2. يكون التيار الكهربائي الابتدائي أكبر، ويكون التيار الكهربائي الثانوي أصغر.
3. عدد الدورات الأساسية أقل، وعدد الدورات الثانوية أكثر

تتمثل خصائص محول خفض الجهد في تقليل الجهد بحيث تكون الخصائص كالتالي:
1. الجهد الابتدائي أكبر، والجهد الثانوي أصغر
2. يكون التيار الكهربائي الابتدائي أصغر، ويكون التيار الكهربائي الثانوي أكبر.
2. كلما زاد عدد الدورات الأولية، قل عدد الدورات الثانوية.

الطاقة الكهربائية هي الطاقة الكهربائية المستخدمة خلال فترة زمنية محددة. الطاقة محفوظة، وبالتالي فإن القدرة الكهربائية محفوظة أيضاً. لذلك، فإن الطاقة الكهربائية في الملف الابتدائي تساوي الطاقة الكهربائية في الملف الثانوي، وبالتالي فإن القدرة الكهربائية متساوية.
معادلة الطاقة الكهربائية:
P = VI
الوصف: P = القدرة الكهربائية، V = الجهد الكهربائي، I = التيار الكهربائي
وبالتالي، بناءً على هذه الصيغة، يتم استنتاج أنه إذا كان الجهد الكهربائي كبيرًا، فإن التيار الكهربائي يكون صغيرًا بحيث يكون حاصل ضرب الجهد الكهربائي والتيار الكهربائي ثابتًا.
الإجابة الصحيحة هي ب.