Page 18 - المجالات المغناطيسية

‫ال�ش��كل ‪ 1-21‬ي�س�مح عاك��س التي�ار‬ ‫مغناطيس‬
‫(حلق�ة فلزي�ة م�ش�قوقة) في المح�رك‬
‫الكهربائ�ي بتغي�ير اتج�اه التي�ار الم�ار في‬ ‫محور دوران‬
‫الحلق�ات ال�س�لكية‪ ،‬وبذلك تتمكن الحلقات‬
‫حلقة دائرية‬
‫في المحرك من الدوران ◦‪.360‬‬ ‫مقسمومة‬

‫فرشاة‬

‫محور دوران‬

‫للتيار بالمرور خلال الحلقة الســلكية‪ .‬عند دوران الحلقة الســلكية يدور عاكس التيار أي ًضا‪،‬‬
‫ويترتب نصفا عاكس التيار بحيث تتغير الفرشــاة الملامســة لكل نصف منهما عندما تصل‬
‫الحلقة الســلكية إلى وضعها الرأسي‪ .‬ويؤدي تغير تلامس الفرشــاتين إلى عكس اتجاه التيار‬
‫المار في الحلقة الســلكية‪ ،‬مما يؤدي إلى عكــس اتجاه القوة المؤثر في جانبي الحلقة الســلكية‪،‬‬
‫ف ُتواصل دورانها‪ .‬ويتكرر ذلك كل نصف دورة‪ ،‬مما يجعل الحلقة تستمر في دورانها في المجال‬
‫المغناطيسي‪ .‬والناتج هو المحرك الكهربائي‪ ،‬وهو جهاز يســتخدم لتحويل الطاقة الكهربائية‬

‫إلى طاقة حركية دورانية‪.‬‬

‫على الرغم من أن الشكل ‪ 1-21‬محدد بحلقة سلكية واحدة إلا أن المحرك الكهربائي يتكون من‬
‫لفات عديدة تثبت على محور دوران وتســمى الملف ذا القلب الحديدي‪ .‬والقوة الكلية المؤثرة‬
‫فيه تتناسب طـــرد ًّيا مع ‪nILB‬؛ حيث تمثـــل ‪ n‬عدد لفات الملف‪ ،‬و‪ B‬المجـال المغناطيسي‪،‬‬
‫و‪ I‬التيار الكهـربائي‪ ،‬بينما تمثل ‪ L‬طول السلك في كل لفة تتحرك في المجال المغناطيسي‪ .‬ويتم‬
‫إنتاج المجال المغناطيسي إما بمغناطيس دائم‪ ،‬أو بمغناطيس كهربائي‪ .‬ويتم التحكم في العزم‬

‫المؤثر في الملف‪ ،‬ومن ثم التحكم في سرعة المحرك‪ ،‬بتغيير التيار المار في المحرك‪.‬‬

‫يبين الشــكل المجاور محركين كهربائيين متماثلين مســتطيلي الشــكل طول كل منهما ‪ 35 cm‬وعرضــه ‪ ،17 cm‬ومقاومته‬

‫‪ ،12 Ω‬وعدد لفاته ‪ 48‬لفة‪ ،‬على محور دوران واحد في مجال مغناطيسي شــدته‬

‫‪( .0.21 T‬لتبسيط الرسم لم يرسم عاك َسا التيار)‪ُ .‬وصل السلك الأحمر بأقصى ‪S‬‬
‫يسارالضلعالذييمثلعرضالملف‪،‬ثمعادإلىمؤخرةالمحركعلىالضلعالذي ‪N‬‬

‫‪S‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪S2‬‬ ‫يمثل طول الملف‪ .‬ولتعمل جاذبية الأرض على منع محور المحرك من الدوران‬
‫‪‬‬ ‫‪N‬‬ ‫‪35 V‬‬
‫‪‬‬ ‫تم تثبيت بكرة قطرها ‪ 7.2 cm‬على المحور‪ ،‬و ُم ِّرر عليها حبل كما في الشــكل‪.‬‬
‫‪S1‬‬ ‫ ‪. 1‬اشتق علاقة للعزم المؤثر في الملف وفق الوضع المبين باستخدام ‪.F=ILB‬‬
‫ ‪. 2‬أوجد مقدار العزم المؤثر في المحــور عند إغلاق المفتاح ‪ S1‬وفتح المفتاح‬
‫‪120 V‬‬
‫‪ ،S2‬وأوجد مقدار القوة المؤثرة في الميزان النابضي‪.‬‬
‫ ‪. 3‬أوجد مقدار العــزم المؤثر في المحور عند إغلاق المفتاحين‪ ،‬ومقدار القوة‬

‫المؤثرة في الميزان النابضي‪.‬‬

‫ ‪. 4‬ماذا يحدث للعزم عند دوران الملف؟‬

‫‪25‬‬