اطلاع رسانی

فصل الكترو مغناطيس از فيزيك سال سوم دبيرستان

1-القاي الكترو مغناطيسي را تعريف كنيد؟

ايجاد جريان الكتريكي را در يك رسانا(مدار بسته) توسط تغييرات مغناطيسي  را  القاي الكترومغناطيسي مينامند.

2- ازمايشي طراحي كنيد كه پديده القاي الكترو مغناطيسي را نشان دهد؟

يك سيم پيچ را به گالوانومتر متصل ميكنيم انگاه آهنربايي را به درون سيم پيچ وارد ميكنيم. مشاهده ميشود كه عقربه گالوانومتر جرياني را نشان ميدهد يعني با تغيير ميدان مغناطيسي در سيم پيچ جريان الكتريكي ايجاد كرده ايم( نزديك شدن اهنربا = افزايش شار = استفاده از خلاف قاعده دست راست يا  استفاده از دست چپ)

3-اگر در ازمايش بالا اهنربا را از سيم پيچ دور كنيم چه تغييري مشاهده خواهد شد؟

جريان ايجاد شده در سيم پيچ در خلاف جهت آزمايش قبلي خواهد بود و عقربه گالوانومتر به سمت ديگر حركت ميكند( دور شدن اهنربا = كاهش شار= استفاده از قاعده دست راست)

.

4-آهنربا را از قطب N وارد سيم پيچ كنيد بطوري كه از درون سيم پيچ عبور كرده و از سمت ديگر خارج شود . مشاهدات خود را بنويسيد؟

مشاهده ميشود كه در هنگام ورود آهنربا به سيم پيچ عقربه گالوانومتر منحرف شده و وجود جريان را نشان ميدهد ..... در هنگام خروج اهنربا از سيم پيچ عقربه گالوانومتر  در جهت مخالف حالت اول منحرف ميشود .يعني جرياني در خلاف جريان اوليه در سيم پيچ ايجاد ميگردد.

5-چرا جهت جريان القا شده هنگام وارد كردن اهنربا به سيم پيچ  در خلاف جهت جريان القا شده در هنگام خروج آهنربا از پيچه است؟

زيرا در هنگام ورود اهنربا ميدان دايما در حال افزايش است ولي هنگام خروج ميدان مغناطيسي در حال كاهش ميباشد . در ضمن هنگام ورود قطب N نزديك ميشود و هنگام خروج قطب S دور ميشود  كه بنا بر قانون لنز تعيين جهت ميكنيم.

6-چه عواملي در ايجاد جريان القايي نقش دارند؟

الف تغييرات ميدان مغناطيسي     ب- تغييرات مساحت حلقه بسته  تغيير زاويه بين بردار عمود بر سطح حلقه و ميدان مغناطيسي

7-منظور از شار مغناطيسي چيست؟

در حقيقت عامل اصلي ايجاد جريان القايي را تغييرات شار مغناطيسي ميناميم كه در بر گيرنده سه عامل تغييرات ميدان . تغييرات مساحت . و تغييرات زاويه ميباشد

AB.COSθ =Φ

8-سه روش جهت ايجاد جريان القايي ( يا تغيير شار ) در يك پيچه بيان كنيد؟

الف-پيچه را در يك ميدان مغناطيسي يكنواخت ولي متغير با زمان قرار ميدهيم    =A  .∆B .COSθ Φ∆  مانند نزديك  كردن اهنربا به پيچه يا بالعكس.

ب- پيچه را در يك ميدان مغناطيسي يكنواخت و ثابت قرار ميدهيم ولي سطح پيچه را دايما تغيير ميدهيم .Φ = ∆A.  B .COSθ ∆  مثلا با دست دو طرف پيچه را ميكشيم تا مساحت پيچه تغيير كند

ج-پيچه را در يك ميدان مغناطيسي ثابت با مساحت مقطع ثابت قرار ميدهيم ولي آنرا دايما ميچرخانيم       ( ₁ Φ = AB(.COSθ₂ _ COSθ  

9-آزمايشي طراحي كنيد كه نشان دهد هر چه تغييرات شار سريعتر شود جريان القايي  بيشتر ميشود؟

آهنربا را از قطب N به اهستگي به سيمپيچ نزديك ميكنيم و عددي را كه گالوانومتر نشان ميدهد را يادداشت ميكنيم  I₁

دوباره همان اهنربا را از همان فاصله قبلي از قطب N با سرعت به سيم پيچ نزديك ميكنيم و عددي را كه گالوانومتر نشان ميدهد را يادداشت ميكنيم I₂

با مقايسه اين دو جريان ايجاد شده در سيم پيچ متوجه ميشويم كه جريان دومي بيشتر از اولي ميباشد زيرا در حالت دوم تغييرات شار نسبت به زمان سريهتر بوده است

پس هر گاه آهنگ تغييرات شار نسبت به زمان افزايش يابد . اندازه جريان القايي هم بيشتر ميشود.

 10-قانون القاي الكترو مغناطيسي فارادي  را بيان كنيد و رابطه آنرا بنويسيد؟

هرگاه شار مغناطيسي كه از هر مدار بسته اي عبور ميكند تغيير كند . نيروي محركه اي در آن القا ميشود كه بزرگي آن با آهنگ تغيير شارمغناطيسي متناسب است

  N  ∆Φ/ ∆t    =  -ε

11-يكاي شار مغناطيسي در SI  چيست؟

 يكاي شار  را (وبر) ميخوانيم و آنرا با نماد wb نشان ميدهيم يك وبر معادل يك تسلا .متر مربع ميباشد.

1wb  =  1T × 1M²

12-علامت منفي در فرمول نيرو محركه القايي   N  ∆Φ/ ∆t    =  -ε     نشان دهنده چيست؟

نشان دهنده آن است كه طبق قانون لنز جهت نيرو محركه القايي همواره با تغييرات شار مخالفت ميكند

13-جريان القايي چيست؟

نيرو محركه القايي در پيچه ( با شار متغيير)  جرياني توليد ميكند كه به آن جريان القايي ميگوييم

14-فرمول جريان القايي چيست؟

 N  ∆Φ/ ∆t=  - ε           I = E/R         

       (I = _ (N/R).(  ∆Φ/ ∆t 

15-قانون لنز را بيان كنيد؟

جهت جريان القايي در مدار همواره با عامل ايجاد كننده خود (تغييرات شار) مخالفت ميكند.

16-آزمايشي طراحي كنيد كه بيانگر قانون لنز باشد؟

سيم پيچي را به گالوانومتر متصل ميكنيم . آهنربايي را از قطب N به سيم پيچ نزديك ميكنيم( افزايش ميدان و در نتيجه افزايش شار خواهيم داشت ). مشاهده ميشود كه عقربه گالوانو متر به سمت راست منحرف ميشود.( جهت جريان بر خلاف قاعده دست راست است)

حال  همان اهنربا را با سرعت قبلي از پيچه دور ميكنيم ( كاهش ميدان در نتيجه كاهش شار را خواهيم داشت) . مشاهده ميشود كه عقربه گالوانومتر در خلاف جهت قبلي و به سمت چپ متمايل ميشود .( جهت جريان مطابق قاعده دست راست است)

نكته:

نزديك شدن آهنربا—افزايش ميدان مغناطيسي—افزايش شار – علامت نيرو محركه منفي – جريان منفي

دور شدن اهنربا – كاهش ميدان مغناطيسي –كاهش شار – نيرو محركه مثبت – جريان مثبت

17-آيا با تغيير جريان در سيم لوله . اندازه ميدان مغناطيسي هم تغيير ميكند؟( به بيان ساده تر آيا در سيملوله يا القاگر با تغيير جريان اصلي . تغييرات ميدان مغناطيسي را خواهيم داشت؟)

بله زيرا ميدان مغناطيسي سيم لوله از فرمول    B= μ₀ n I   به دست  مي آيد در نتيجه با تغيير دادن I ميزان B  هم تغيير خواهد كرد. يا بهتر بگوييم  شار عبوري از سيملوله متغيير خواهد بود

18-ايا با تغيير جريان در سيم لوله(القاگر) ميتوانيم جريان القايي در مدار به وجود بياوريم؟

 بله با توجه به سوال قبلي. با تغيير جريان در حقيقت يك ميدان  مغناطيسي متغيير ايجاد كرده ايم كه سيم لوله در اين ميدان قرار گرفته است .پس بايد طبق فرمول    N  ∆Φ/ ∆t    =  -ε     شاهد تغيير شار و ايجاد نيرو محركه خود القايي و در نهايت  ايجاد يك جريان خود القايي در مدار سيم لوله باشيم.

19-خود القايي چيست؟

هرگاه جرياني كه از يك سيم لوله يا پيچه ميگذرد. تغيير كند  در آن نيرو محركه اي به وجود مي آيد كه با عامل تغيير جريان مخالفت ميكند و به آن نيرو محركه خود القايي گفته ميشود . اين پديده را خود القايي ميگويند.

به بيان ساده تر:

به اين پديده كه تغيير جريان در يك مدار باعث ايجاد نيرو محركه القايي در همان مدار ميشود . خود القايي ميگوييم.

20-آيا اگر جريان گذرنده از يك سيم لوله را ثابت و بدون تغيير كنيم .نيرو محركه خود القايي ايجاد ميشود؟

 خير زيرا جريان اصلي مدار ثابت است .پس تغييرات ميدان مغناطيسي و در نتيجه تغييرات شار را نخواهيم داشت و طبق فرمول   N  ∆Φ/ ∆t    =  -ε   نيرو محركه اي هم در مدار ايجاد نخواهد شد .