الحث الكهرومغناطيسي – مغناطيس وملف وغلفانومتر
الفيزياءالمجالات الكهربائية والمغناطيسية17–18 سنة
جارٍ التحميل…
سجّل الدخول للتشغيلاسحب مغناطيسًا مستقيمًا إلى داخل ملف من N لفة موصول بغلفانومتر أو أخرجه منه، أو اترك المغناطيس يتحرك وحده. ينحرف المؤشر بما يتناسب مع معدل تغيّر الفيض المغناطيسي، وينعكس اتجاهه عند عكس اتجاه الحركة أو القطب؛ وحين يسكن المغناطيس يعود المؤشر إلى الصفر. يُرسم منحنيا الفيض Φ(t) والقوة الدافعة الكهربائية المستحثة e = −N·ΔΦ/Δt باستمرار، ويظهر على الملف اتجاه التيار المستحث وفق قانون لنز.
الدرس: الحث الكهرومغناطيسي، قانون فاراداي وقانون لنز
ماذا تعرض
يحدث الحث الكهرومغناطيسي كلما تغيّر الفيض المغناطيسي عبر ملف. هنا يتحرك مغناطيس مستقيم على محور ملف موصول بغلفانومتر صفره في منتصف التدريج. يتوقف الفيض Φ عبر اللفات N على مدى دخول المغناطيس في الملف، ويعطي قانون فاراداي القوة الدافعة الكهربائية المستحثة e = −ΔΦ/Δt، لذلك يستجيب المؤشر لسرعة تغيّر الفيض لا لمقداره. ويحدد قانون لنز الاتجاه: يجعل التيار المستحث طرف الملف القريب قطبًا يتنافر مع المغناطيس المقترب ويتجاذب مع المغناطيس المبتعد.
طريقة الاستخدام
ابدأ بزر «حركة تلقائية» لترى نمطًا منتظمًا، ثم اسحب المغناطيس بيدك: أدخله بسرعة ثم ببطء، وأبقِه ساكنًا داخل الملف وأنت تراقب الغلفانومتر ومنحنى القوة الدافعة. استخدم «قلب المغناطيس» لتوجيه القطب الآخر نحو الملف وقارن اتجاه المؤشر. وأخيرًا زد «عدد اللفات N» أو شدة المغناطيس وكرر الحركة نفسها لتعرف العوامل التي تزيد القوة الدافعة الكهربائية المستحثة.
المعاملات القابلة للتغيير
- عدد اللفات N 50–1000 لفة
- شدة المغناطيس (كثافة الفيض المتبقي) 0.1–1.2 T
- سرعة المغناطيس في الوضع التلقائي 5–60 cm/s
- القطب المواجه للملف القطب الشمالي (N), القطب الجنوبي (S)
- يدخل المغناطيس ويخرج تلقائيًا
أسئلة للاستكشاف
- لماذا يشير الغلفانومتر إلى الصفر حين يسكن المغناطيس داخل الملف مع أن المجال المغناطيسي هناك قوي؟
- عند اقتراب القطب الشمالي من الملف، أي قطب يتكوّن عند طرف الملف القريب، وكيف يتفق ذلك مع قانون لنز؟
- ما التغييرات الثلاثة التي تزيد القوة الدافعة الكهربائية المستحثة، وكيف يؤكد منحنى القوة الدافعة كلًّا منها؟
