مدونة التربية و التعليم في الجزائر – دروس، فروض، نتائج امتحانات مدونة التربية والتعليم في الجزائر | تحضير الدروس، فروض واختبارات، نتائج البكالوريا وBEM، مسابقات التوظيف، والتوجيه المدرسي للطلاب وأولياء الأمور.
الظواهر الكهربائية — الحث الكهرومغناطيسي وقانون فاراداي — السنة الثالثة ثانوي (بكالوريا) — شعبة علوم تجريبية — العلوم الفيزيائية — المنهاج الجزائري
الحث الكهرومغناطيسي هو ظاهرة فيزيائية يتم فيها توليد قوة محركة كهربائية (توتر) في ناقل نتيجة تغير الحقل المغناطيسي. هذا الدرس من المواضيع الهامة في بكالوريا شعبة العلوم التجريبية.
أولاً: مفهوم الحث الكهرومغناطيسي
التجربة الأساسية: إذا حركنا مغناطيساً داخل وشيعة متصلة بجلفانومتر، نلاحظ انحراف إبرة الجلفانومتر، مما يدل على توليد تيار كهربائي. يتولد التيار فقط أثناء الحركة (عند تغير الحقل المغناطيسي).
الاستنتاج: كل تغير في التدفق المغناطيسي عبر دارة كهربائية يولد قوة محركة كهربائية في الدارة. هذا هو مبدأ الحث الكهرومغناطيسي.
ثانياً: التدفق المغناطيسي (Flux Magnétique)
التدفق المغناطيسي Φ عبر سطح هو عدد خطوط الحقل المغناطيسي التي تخترق هذا السطح. يُعطى بالعلاقة: Φ = B × S × cos(θ) حيث:
- B: شدة الحقل المغناطيسي (T)
- S: مساحة السطح (m²)
- θ: الزاوية بين B والشعاع الناظمي للسطح
وحدة التدفق المغناطيسي: الويبر (Wb) حيث 1 Wb = 1 T × m²
ثالثاً: قانون فاراداي للحث
ينص قانون فاراداي على أن القوة المحركة الكهربائية الحثية e تتولد في دارة مغلقة عندما يتغير التدفق المغناطيسي عبرها:
e = −dΦ/dt
للوشيعة ذات N لفة: e = −N × dΦ/dt
الإشارة السالبة تعبر عن قانون لنز (Lenz): التيار الحثي يولد حقلاً مغناطيسياً يعاكس التغير الذي سببته.
رابعاً: المحولة الكهربائية (تطبيق على الحث)
تعمل المحولة على مبدأ الحث المتبادل بين وشيعتين ملفوفتين على نفس النواة الحديدية.
U₂/U₁ = N₂/N₁
محولة رافعة: N₂ > N₁، محولة خافضة: N₂ < N₁
خامساً: مثال بكالوريا
تمرين بكالوريا (دورة 2022 — شعبة علوم تجريبية): وشيعة مسطحة عدد لفّاتها N = 100 لفة، مساحتها S = 50 cm²، موضوعة في حقل مغناطيسي منتظم B = 0.2T. يدور مستوى الوشيعة بانتظام. احسب متوسط القوة المحركة الكهربائية الحثية عندما تدور الوشيعة من الوضع العمودي إلى الوضع الموازي خلال 0.1s.
الحل:
التدفق الابتدائي (عمودي): Φ₁ = B × S × cos(0°) = 0.2 × 50×10⁻⁴ × 1 = 0.001 Wb
التدفق النهائي (موازٍ): Φ₂ = B × S × cos(90°) = 0.2 × 50×10⁻⁴ × 0 = 0 Wb
التغير في التدفق: ΔΦ = Φ₂ − Φ₁ = −0.001 Wb
متوسط القوة المحركة: eavg = −N × ΔΦ/Δt = −100 × (−0.001)/0.1 = 1V
خلاصة
الحث الكهرومغناطيسي هو أساس عمل المولدات الكهربائية والمحركات والمحولات. فهم هذه الظاهرة ضروري لدراسة الكهرباء الصناعية والطاقة المتجددة. وهي من المواضيع الهامة في بكالوريا علوم تجريبية.
دروس مشابهة
- العلوم الفيزيائية — التوصيل على التفرع (تمارين وحلول) — السنة الثانية متوسط
- التفاعلات الكيميائية في الحياة اليومية — مفهوم التفاعل الكيميائي ومؤشراته ومعادل
- تلوث الهواء والماء — أنواع التلوث وأسبابه وطرق الحد منه مع تمارين — العلوم الفيز
