فصل سوم فیزیک یازدهم به دو بخش مغناطیسی و القای الکترومغناطیسی تقسیم میشه…
بخش اول مغناطیس :
- میدان اطراف آهنربا
- نیروی وارد بر ذره باردار متحرک در میدان مغناطیسی
- نیروی وارد بر سیم راست حامل جریان
- میدان مغناطیسی حاصل از سیم حامل جریان
- میدان مغناطیسی درون پیچه حامل جریان
- میدان مغناطیسی درون سیم لوله حامل جریان
میدان اطراف آهنربا
همانطور که می دونیم اکثر فلزات مثل آهن جذب آهنربا می شوند ، هر آهنربا از دو قطب N و S تشکیل شده که به صورت قراردادی فرض شده است که میدان در فضای اطراف آهنربا از قطب N به قطب S وارد می شود و در داخل آهنربا میدان از قطب S به سمت قطب N می رود. دلیل آنکه یک فلز مثل آهن جذب آهنربا می شود این است که در فضای اطراف آهنربا خاصیتی وجود داره که به اون خاصیت میدان مغناطیسی می گوییم.
نیروی وارد بر ذره باردار متحرک در میدان مغناطیسی
بر هر ذره باردار متحرک از طرف میدان مغناطیسی نیرو وارد می شود که جهت این نیرو مطابق قاعده ای به نام قاعده دست راست بدست می آید.
F = q V B Sin(α)
در فرمول بالا F نماینده نیرو ، q نماینده بارالکتریکی ، V نماینده سرعت ، B نماینده میدان مغناطیسی و α زاویه میان جهت میدان مغناطیسی و سرعت است.
نیروی وارد بر سیم راست حامل جریان
همانند ذره باردار متحرک ، بر هر سیم حامل جریان از طرف میدان مغناطیسی نیرو وارد می شود که فرمول اون برابر است با :
F = I L B Sin(α)
در رابطه بالا F نماینده نیرو ، I نماینده جریان الکتریکی ، L نماینده طول سیم ، B نماینده میدان مغناطیسی و α زاویه میان جهت میدان مغناطیسی و جهت جریان سیم است.
میدان مغناطیسی حاصل از سیم حامل جریان
هر سیم حامل جریان در فضای اطراف خودش میدان مغناطیسی تولید می کند که برای تعیین جهت میدان مغناطیسی انگشت شست رو در جهت جریان قرار می دیم و مچ دست رو میچرخونیم. توجه کنین که این فصل به شدت شکلی و تجسمیه برای درک بهتر به ویدئوهای آموزشی این دوره پایین همین صفحه رجوع کنید.
میدان مغناطیسی درون پیچه حامل جریان
در مرکز یک پیچه مطابق شکل روبرو میدان مغناطیسی تولید می شود برای تعیین جهت میدان مغناطیسی درون پیچه باید از قاعده دست راست استفاده کرد.
میدان مغناطیسی درون سیم لوله حامل جریان
همانند پیچه درون یک سیم لوله حامل جریان میدان مغناطیسی تولید می شه که فرمول اون برابر است با :
بخش دوم القای الکترومغناطیسی :
- تعریف شار مغناطیسی ( قانون القای الکترومغناطیسی )
- نیروی محرکه القایی ، جریان القایی
- انرژی ذخیره شده در القاگر
- جریان متناوب
تعریف شار مغناطیسی ( قانون القای الکترومغناطیسی )
از هر سطحه بسته ای درون میدان مغناطیسی شار عبور می کند که فرمول شار برابر است با :
Φ = B A Cos(θ)
در فرمول بالا نماد Φ ( بخوانید فی ) معرف شار عبوری از سطح بسته است و A مساحت سطح بسته و θ زاویه میان نیم خط عمود بر سطح بسته و میدان مغناطیسی (B) است
نیروی محرکه القایی
با تغییر شار از هر سطح بسته مطابق قانون لنز درون سطح بسته نیروی محرکه القا می شود که رابطه آن به صورت روبرو است.
انرژی ذخیره شده در القاگر
وقتی توسط مولد درون القاگر ( سیم لوله ) جریان برقرار بشه در این صورت درون مولد انرژی ذخیره می شود. فرمول انرژی ذخیره شده درون القاگر ( سیم لوله ) به صورت زیر است.
U = 1/2 L I2
در رابطه بالا پارامتر U نماد انرژی ، پارامتر L نماد ضریب القاوری و پارامتر I نماد جریان در مدار است.
جریان متناوب
اگر مانند تصویر زاویه یک حلقه بسته درون میدان مغناطیسی دائما تغییر کند ، در این صورت فرمول شار عبوری به صورت زیر خواهد بود.
Φ = B A Cos(2π/T t)
در فرمول بالا T نماد دوره است. ( دوره یعنی زمان یک دور چرخیدن کامل حلقه به دور محور خودش )
از رابطه بالا می توان با کمی مشتق گیری به فرمول جریان متغیر رسید.
I = Im Sin(2π/T t)
سلام وقت بخیر ببخشید یه سوال داشتم اگه تو سوال ۲۰صفحه ۱۳۰فیزیک یازدهم ما یک آهنربای نعلی شکل بسیار قوی با تعداد دور بیشتر سیم داشته باشیم چون جریان متناوب است پس در سیم لوله به ما کسینوس( ۱۸۰)و(صفر) میده و تغییرات شار افزایش پیدا میکنه و جریان قوی تری به ما میده.آیا میشه به عنوان مولد برق (ژنراتور) ازش استفاده کرد؟
سلام وقت بخیر در مقیاس صنعتی چیزی که واقعا بتونه توان لازم رو داشته باشه ، خیر نمیشه ولی شاید به صورت تئوری روی کاغذ تعداد سیم پیچ زیاد باشه بشه …. سیستم برق متناوب و ژنراتور پیچیده تر از یک یک سیم پیچ ساده هست و با اندگی سرچ براحتی پیدا میکنید.
سلام کلی مطلب که اصلا برام درک شون سخت بود تو یه نگاه ازتون آموختم شما آموزگاری بی نظرید تحت تاثیر این آموزش های عالی تون قرار گرفتم.
سلام واقعا ازتون تشکر میکنم قدردان زحمت های شما هستیم .واقعا بی نظیر تدریس تون محشر فوق العاده عالی .