الدرس: 2-10 قانون لنز

أكتب نص قانون لنز، وما هي الفائدة العملية من تطبيقه؟

قانون لنز ينص على أن: "التيار المحثت في دائرة كهربائية مقفلة يمتلك اتجاهاً بحيث أن مجاله المغناطيسي المحتث يكونمعاكس في تأثيره للتغير في الفيض المغناطيسي الذي ولد هذا التيار".

الفائدة العملية من تطبيق قانون لنز:

• تعیین اتجاه التيار المحتث في دائرة كهربائية مغلقة.
• يعد تطبيقاً لمبدأ حفظ الطاقة.

ما الفائدة العملية من تطبيق قانون لنز؟ وكيف يعد تطبيقاً لمبدأ حفظ الطاقة؟

الفائدة العملية من تطبيق قانون لنز:

• تعيين اتجاه التيار المحتث في دائرة كهربائية مغلقة.
• يعد تطبيقاً لقانون حفظ الطاقة.

أما كيف يعد قانون لنز تطبيقاً لقانون حفظ الطاقة (علل)؟

في حالة اقتراب المغناطيس أو ابتعاده نسبة للحلقة الموصلة يتطلب إنجاز شغل ميكانيكي ويتحول هذا الشغل إلى نوع آخر من الطاقة في الحمل، وتحول الطاقة من نوع إلى آخر هو تطبيقاً لمبدأ حفظ الطاقة.

ما هو تأثير المجال المغناطيسي الذي يولده تيار محتث في العامل الأساسي الذي ولد هذا التيار؟

إن المجال المغناطيسي المحتث الذي يولده التيار المحتث يكون معاكساً للمسبب الذي ولد هذا التيار المحنث بحيث يعمل على إعاقة التغير الذي يحدث في الفيض المغناطيسي والتعويض عن الزيادة أو النقصان الذي يحدث فيه.

ماذا يحدث عند تقريب القطب الشمالي للمغناطيس من وجه حلقة موصلة مقفلة وبموازاة محورها العمودي على وجهيها والمار من مركزها؟ وضح ذلك وفق قانون لنز.

عند تقريب القطب الشمالي من وجه الحلقة تحدث زيادة في كثافة الفيض المغناطيسي الذي يخترق الحلقة نحو الأسفل، فيتولد تيار محتث معاكساً لاتجاه دوران عقارب الساعة مولداً بدوره مجالاً مغناطيسياً محتثاً اتجاهه نحو الأعلى، فيكون معاكساً للفيض المغناطيسي الذي ولد التيار لتقليل التغير الحاصل في الفيض وفق قانون لنز.

ملاحظة:

عند حصول زيادة في الفيض المغناطيسي المؤثر يتولد مجال مغناطيسي معاكس في الحلقة أو الملف المواجه له تحصل الزيارة في حالتين:

1. عند اقتراب المغناطيس من الحلقة.
2. لحظة غلق المفتاح في دائرة الابتدائي.

عند حصول النقصان في الفيض المغناطيسي المؤثر يتولد مجال مغناطيسي بنفس الاتجاه في الحلقة أو الملف يحصل النقصان في حالتين،

1. عند ابتعاد المغناطيس عن الحلقة
2. لحظة فتح المفتاح في دائرة الابتدائي.

تغير قياس الزاوية ($\theta$) بين متجه المساحة $\left(\overrightarrow{A}\right)$ ومتجه كثافة النبض المغناطيسي $\left(\overrightarrow{B}\right)$.

عند دوران ملف بسرعة زاوية w يحدث التغير في الفرض المغناطيسي${\mathrm{\Phi }}_B$ المواجه للملف تبعاً للتغير الزاوية $\theta$ حيث أن $\theta =\omega t$ عندما تكون السرعة منتظمة يعطى الفيض المغناطيسي الذي يخترق كل لفة من لفات الملف بالصيغة التالية:

${\mathrm{\Phi }}_B=BA\cos \theta$

والإزاحة الزاوية $\theta$ عندما تكون سرعة دوران السلف منتظمة فإنها تساوي $\theta =\omega t$

عند دوران الملف بسرعة منتظمة يحصل تغير في الفيض المغناطيسي الذي يخترق الملف لوحدة الزمن $\frac{{\mathrm{\Delta \Phi }}_B}{\mathrm{\Delta }t}$

$\begin{array}{r}\frac{{\mathrm{\Delta \Phi }}_B}{\mathrm{\Delta }t}=\frac{BA\mathrm{\Delta }[\cos (\omega t\left)\right]}{\mathrm{\Delta }t}\\ \\ \because \frac{\mathrm{\Delta }[\cos (\omega t\left)\right]}{\mathrm{\Delta }t}=-\omega \sin \left(\omega t\right)\\ \\ \therefore \frac{{\mathrm{\Delta \Phi }}_B}{\mathrm{\Delta }t}=-BA\omega \sin \left(\omega t\right)\\ \\ \because {\epsilon }_{\text{ind }}=-N\frac{{\mathrm{\Delta \Phi }}_B}{\mathrm{\Delta }t}\\ \\ {\epsilon }_{\text{ind }}=-N\{-BA\omega \sin (\omega t\left)\right\}\\ \\ \therefore {\epsilon }_{\text{ind }}=NBA\omega \sin \left(\omega t\right)\\ \\ \because {\epsilon }_{\text{max }}=NBA\omega \\ \\ \therefore {\epsilon }_{\text{ind }}={\epsilon }_{\text{max }}\sin \left(\omega t\right)\end{array}$

علام تعتمد ذروة الفولتية (الفولتية العظمى) المتولدة على طرق ملف يدور بسرعة زاوية منتظمة داخل مجال مغناطيسي منتظم؟

يعتمد على:

1. عدد لفات الملف N.
2. كثافة الفيض المغناطيسي B.

• مساحة اللغة الواحدة الملف A.
• السرعة الزاوية للملف W.

وفق العلاقة:

$\epsilon =NBA\omega$

ما المقصود بـ (ظاهرة الحث الذاتي)؟

ظاهرة الحث الذاتي: هي عملية تولد قوة دافعة كهربائية محتثة في ملف نتيجة تغير التيار المنساب لوحدة الزمن في الملف نفسه، ويعطى بالعلاقة: ${\epsilon }_{\text{ind }}=-L\frac{\mathrm{\Delta }I}{\mathrm{\Delta }t}$