مذكرة فيزياء للصف الثاني عشر اعداد حسن عطية الفصل الثاني
نقدم لكم مذكرة لمادة الفيزياء الصف الثاني عشر للفصل الدراسي الثاني من إعداد الأستاذ حسن عطية، تتضمن المذكرة شرح مبسط في موضوع الحث الكهرومغناطيسي في مادة الفيزياء الثاني عشر الفترة الدراسية الثانية، وهذه المذكرة خاصة بمناهج الكويت
مذكرة فيزياء للصف الثاني عشر اعداد حسن عطية الفصل الثاني: بإمكانكم تحميل هذا الملف على شكل بي دي أف جاهز للتشغيل على أي جهاز لوحي أو الكتروني أو كمبيوتر عن طريق زر التحميل في الأعلى، كما يمكنكم تصفح الملف فقط من خلال هذه الصفحة من الموقع مباشرة.
التدفق وشدة المجال المغناطيسي
بعد دراسة الجدول السابق أجب عن ما يلي :
- تصل قيمة التدفق المغناطيسي الذي يخترق أي سطح أكبر قيمة لها عندما تكون زاوية السقوط مساوية ...............
- عندما تكون خطوط المجال المغناطيسي عمودية على السطح فإن قيمة التدفق ...............
- عندما تكون خطوط المجال المغناطيسي موازية للسطح، فإن قيمة التدفق ...............
- كلما زادت زاوية سقوط المجال المغناطيسي على سطح فإن قيمة التدفق المغناطيسي الذي يجتازه ...............
- تتساوى قيمة التدفق مع شدة المجال الذي يجتاز سطح مساحته الوحدة عندما تكون زاوية السقوط مساوية ...............
س : اكتب العوامل التي يتوقف عليها مقدار التدفق المغناطيسي الذي يخترق سطح ما، موضحا العلاقة البيانية بين التدفق
توليد القوة الدافعة الكهربائية الحثية ( التأثيرية ) عن طريق تغيير زاوية السقوط
زاوية السقوط الزاوية بين متجه مساحة السطح العمود المقام على السطح وخط المجال المغناطيسي
نتعرف أولا على وظيفة وتركيب المولد الكهربائي (الدينامو)
1) وظيفة المولد الكهربائي (الدينامو):
جهاز يحول جزء من الطاقة ............... إلى طاقة ............... في وجود طاقة ...............
2) تركيب المولد الكهربائي :
- قطبي مغناطيس له مجال مغناطيس منتظم شدته B
- ملف مستطيل الشكل قابل للدوران حول محور ثابت
- حلقتان موصلتان معزولتان تتصلان بطرفي الملف وتدوران معه حول نفس المحور
- فرشاتان تلامسان الحلقتين وتتصلان بالدائرة الخارجية (دائرة الحمل)
3) فكرة عمل المولد الكهربائي :
عندما يدور الملف بوساطة طاقة حركية خارجية - داخل المجال المغناطيسي المنتظم (B)، فإنه يقطع باستمرار خطوط المجال، فتتغير زاوية الدوران ما يؤدي إلى تغير معدل التدفق ما يؤدي إلى توند قوة محركة كهربائية تاثيرية تعمل على مرور تيار تاثيري متردد في الملف i فإذا كانت الدائرة الخارجية متصلة إلى مقاومة حمل (R)، فإن هذا التيار يولد مجالا مغناطيسيا يقاوم حركة الملف، وكلما زاد معدل استهلاك الطاقة الناتجة زادت شدة التيار، فيزداد العزم المقاوم لحركة الملف، فيحتاج لعزم أكبر لإدارته، وإذا كانت الدائرة الخارجية مفتوحة لن يتولد تيار ويكون العزم المقاوم أقل ما يمكن فيمكن إدارة الملف بسهولة أكثر.
4) ملاحظات هامة خاصة بالمولد الكهربائي :
- تردد القوة المحركة الكهربائية التأثيرية يساوي المجال المغناطيسي داخل الملف.
- يجب أن تحدث حركة نسبية بين الملف والمجال المغناطيسي {أي يتحرك أيا منهما بالنسبة للآخر).
المحول الكهربائي
فكرة (مبدأ) العمل : ظاهرة الحث المتبادل بين ملفين لولبيين معزولين عن بعضهما كهربائيا
الوظيفة : جهاز يعمل على رفع أو خفض (تغيير) القوة الدافعة الكهربائية المترددة الناتجة عن مصدر جهد كهربائي متردد دون أن يحدث أي تعديل على مقدار التردد
أهم استخدامات المحول : يستخدم في : تشغيل بعض الأجهزة الكهربائية. وفي نقل الطاقة الكهربائية من محطات توليدها إلي أماكن الاستهلاك بدون خسارة تذكر.
تركيب المحول الكهربائي
- قلب ( نواة ) من الحديد المطاوع : عبارة عن شرائح أو صفائح من الحديد المطاوع (يتمغنط بسهولة، ويفقد المغنطة بسهولة) يعمل على نقل التدفق المغناطيسي الذي يتولد عند الملف الابتدائي للمحول إلى ملفه الثانوي.
- ملف ابتدائي 1 : ملف المحول الكهربائي الذي يتصل طرفاه بمصدر التيار المتردد المراد تغيير فرق جهده الكهربائي أو شدة تياره المتردد، ويمربه تيار متغير الشدة والاتجاه، فيتولد حوله وبداخله مجال مغناطيسي متغير الشدة والاتجاه.
- ملف ثانوي 2 : ملف المحول الكهربائي الذي يتصل طرفاه بالدائرة الكهربائية المراد إمدادها بالقوة المحركة الكهربائية الناتجة من المحول، وتتولد فيه قوة محركة كهربائية تأثيرية نتيجة تغير في التدفق المغناطيسي الذي يجتازه.
كفاءة المحول : هي النسبة بين الطاقة المستهلكة في الملف الثانوي) إلى الطاقة المغذية (للملف الابتدائي) أوهي النسبة بين القدرة الكهربائية للملف الثانوي إلى القدرة الكهربائية للملف الابتدائي.
المحول المثالي : المحول الذي لا يحدث فيه أي فقد في القدرة الكهربائية ( معدل نقل الطاقة ) بين الملفين ( تهمل القدرة الضئيلة المفقودة )
نقل القدرة الكهربائية
تنشأ محطات إنتاج وتوليد القدرة الكهربائية المترددة غالبا في الأماكن البعيدة عن تجمعات السكان، ولذلك يجب نقل القدرة من هذه المحطة باستخدام المحولات الكهربائية التي تعمل بمصدر جهد متردد عبر أسلاك النقل.
- محطة إنتاج القدرة الكهربائية ( الشعيبة ) محطة يوجد بها مولد كهربائي يعمل على تحويل جزء من الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية
- محول رافع للجهد ترسل المحطة الطاقة الكهربائية المتولدة إلى المحول الرافع للجهد لكي تقل شدة التيار في أسلاك النقل، وبالتالي تقل الطاقة الضائعة على شكل حرارة في الأسلاك وبالتالي تزيد القدرة الواصلة لأماكن الاستهلاك
- أسلاك نقل القدرة الكهربائية يتم بوساطتها نقل القدرة الكهربائية من المحول رافع للجهد (شدة تيار منخفضة) إلى المحول الخافض للجهد قبل وصوله إلى المدينة
- محول خافض للجهد يستقبل القدرة ذات الجهد العالي جدا فيعمل على خفض الجهد ورفع شدة التيار للقيمة المناسبة للاستهلاك.
ملاحظات هامة :
- محطة توليد القدرة الكهربائية تنتج قدرة كهربائية مترددة (ليس تيار مستمر).
- تحتاج محطة إنتاج القدرة الكهربائية إلى مصدر طاقة حركية (بخار ماء، شلالات مياه، ریاح، ...).
- نقل القدرة الناتجة عبر أسلاك، ويفقد جزء منها على صورة حرارة تعتمد قيمتها على مقاومة هذه الأسلاك.
- خلال أسلاك النقل كون الجهد عال جدا، وشدة التيار منخفضة جدا لكي تقل القدرة الضائعة، فتزيد القدرة الواصلة.
حل أسئلة الكتاب - مراجعة الدرس 1-3
اولا : كيف تنتقل القوة الدافعة من الملف الابتدائي إلى الملف الثانوي من دون تلامس بينهما ؟
عن طريق الحث الكهرومغناطيسي المتبادل بين الملفين.
ثانيا- عرف الحث المتبادل بين ملفين.
ظاهرة تحدث بين ملفين متجاورين ( أو متداخلين ) يؤدي التغير في شدة التيار المار في الملف الابتدائي إلى تولد قوة محركة كهربائية تأثيرية في الملف الثانوي الذي يقاوم هذا التغير.
ثالثا- عرف المحول الكهربائي المثالي
المحول الذي لا يحدث فيه أي فقد في القدرة الكهربائية (معدل نقل الطاقة بين الملفين (تهمل القدرة الضئيلة المفقودة)
رابعا - لماذا تقوم النواة الحديدية الملفوف حولها الملفان الابتدائي والثانوي والتي تربط بينهما في المحول الكهربائي بزيادة الحث الكهرومغناطيسي.
يعمل الحديد على تكاثف وزيادة عد خطوط المجال المغناطيسي
خامسا : أشرح كيف تؤثر نسبة عدد الملفات بين الملف الابتدائي والملف الثانوي في نوع المحول الكهربائي
إذا كان عدد لفات الملف الثانوي أكبر من عدد لفات الملف الابتدائي يكون المحول رافع للجهد ( خافض لشدة التيار ) وعندما يكون عدد لفات الملف الثانوي أقل من عدد لفات الملف الابتدائي يكون المحول خافض للجهد ( رافع لشدة التيار )
سادسا : يتطلب نقل القدرة مسافات طويلة رفع الجهد إلي مقدار عال جدا اشرح السبب في ذلك.
لأنه عندما يرتفع الجهد بوساطة المحول بشكل كبير تقل شدة التيار المرسلة .. فتقل القدرة الضائعة في أسلاك النقل، وبالتالي تزداد القدرة الكهربائية الواصلة إلى أماكن الاستهلاك.
