الصف الثالث الثانوي - فيزياء
الفصل الثاني: التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي وأجهزة القياس
تطبيقات الربط والتحليل الفيزيائي المتقدم للفصل الثاني
انقر على أي جملة للاستماع إليها مباشرة 👆
تُمثل هذه المراجعة التخصصية الشاملة محطة التتويج المعرفي والتحليلي للفصل الثاني من فيزياء الثانوية العامة، حيث يتم دمج مفاهيم الفيض المغناطيسي وتراكب المجالات الناتجة عن الأسلاك المستقيمة والملفات الدائرية والحلزونية مع قوانين عزم الازدواج والقوة المغناطيسية وأجهزة القياس التناظرية. يركز هذا المستوى على معالجة مسائل التفكير العلمي المركب؛ كمسائل انعدام القوة المغناطيسية والتعليق في الهواء بتأثير الجاذبية الأرضية (اتزان القوى: F_mag = m·g)، ومسائل تعديل أجهزة القياس ثنائية المدى، وتحديد حساسية الأجهزة ونسب الانحراف المعقدة في الأوميتر. كما تتناول المراجعة الرسوم البيانية الدقيقة والعلاقات الطردية والعكسية والميل الفيزيائي لكل منحنى وفق أدق المعايير الوزارية الرسمية.
1. مصفوفة القوانين الفيزيائية الشاملة للفصل الثاني
| الكمية الفيزيائية / الظاهرة | القانون الرياضي الأساسي | العوامل المؤثرة وقواعد الاتجاه |
|---|---|---|
| مجال سلك مستقيم | B = μI / (2πd) |
I طردياً، d عكسياً، قاعدة اليد اليمنى لأمبير |
| مجال ملف دائري | B = μNI / (2r) |
N و I طردياً، r عكسياً، البريمة اليمنى / عقارب الساعة |
| مجال ملف لولبي | B = μNI / L = μ·n·I |
N و I طردياً، L عكسياً، اليد اليمنى لأمبير |
| القوة المغناطيسية | F = BIL sin θ |
B, I, L, sin θ، قاعدة فليمنج لليد اليسرى |
| عزم الازدواج المغناطيسي | τ = BIAN sin θ |
θ بين العمودي على الملف والمجال، نهاية عظمى موازياً |
| مجزئ التيار (الأميتر) | Rs = Ig·Rg / (I - Ig) |
توازي، يقلل المقاومة الكلية ويزيد مدى التيار |
| مضاعف الجهد (الفولتميتر) | Rm = (V - Vg) / Ig |
توالي، يزيد المقاومة الكلية ويزيد مدى الجهد |
| الأوميتر وقانون النسب | I / Ig = R_device / (R_device + Rx) |
عكسي غير منتظم، يحدد Rx بدقة عالية |
المسألة: سلك مستقيم كتلته لوحدة الأطوال (m/L) تساوي 0.04 kg/m يمر به تيار كهربي ومعلق أفقياً بحيث يظل ساكناً في الهواء تحت تأثير مجال مغناطيسي منتظم عمودي عليه كثافة فيضه 0.2 T. احسب شدة التيار المار في السلك (عجلة الجاذبية g = 10 m/s²).
الحل:
شرط الاتزان: القوة المغناطيسية لأعلى = قوة وزن السلك لأسفل ⟹ F_mag = F_g
B · I · L = m · g ⟹ B · I = (m / L) · g
0.2 × I = 0.04 × 10 = 0.4 ⟹ I = 0.4 / 0.2 = 2 A.
الحل:
شرط الاتزان: القوة المغناطيسية لأعلى = قوة وزن السلك لأسفل ⟹ F_mag = F_g
B · I · L = m · g ⟹ B · I = (m / L) · g
0.2 × I = 0.04 × 10 = 0.4 ⟹ I = 0.4 / 0.2 = 2 A.
المسألة: أوميتر انحرف مؤشره إلى 3/4 التدريج عند توصيل مقاومة R1، وانحرف إلى 1/4 التدريج عند توصيل مقاومة أخرى R2. احسب النسبة بين المقاومتين (R1 / R2).
الحل:
عند 3/4 التدريج: R_device + R1 = (4/3) R_device ⟹ R1 = (1/3) R_device.
عند 1/4 التدريج: R_device + R2 = 4 R_device ⟹ R2 = 3 R_device.
النسبة R1 / R2 = [(1/3) R_device] / [3 R_device] = 1 / 9.
الحل:
عند 3/4 التدريج: R_device + R1 = (4/3) R_device ⟹ R1 = (1/3) R_device.
عند 1/4 التدريج: R_device + R2 = 4 R_device ⟹ R2 = 3 R_device.
النسبة R1 / R2 = [(1/3) R_device] / [3 R_device] = 1 / 9.
اضغط على أي بطاقة لاكتشاف المعنى الدقيق، واضغط على أيقونة الصوت للاستماع للنطق:
الاتزان الكهرومغناطيسي
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
حالة اتزان ميكانيكي يتساوى فيها وزن السلك مع القوة المغناطيسية
💡 إضاءة وتوضيح: F_mag = m·g
النسبة المئوية للحساسية
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
نسبة الحساسية بعد تعديل الجهاز بمجزئ أو مضاعف إلى قيمته الأصلية
💡 إضاءة وتوضيح: Ig/I للأميتر أو Vg/V للفولتميتر
كثافة الفيض المشتركة
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
محصلة كثافة الفيض المتعامدة الناتجة عن مصدرين متعامدين
💡 إضاءة وتوضيح: B_total = √(B1² + B2²)
سلك التعليق الحر
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
سلك يتزن في الهواء أفقياً دون دعامات ميكانيكية بفعل المجال المغناطيسي
💡 إضاءة وتوضيح: تطبيقات اتزان القوى المغناطيسية
الميل الفيزيائي
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
القيمة الفيزيائية الناتجة عن قسمة المحور الصادي على المحور السيني للرسم
💡 إضاءة وتوضيح: يمثل ثابت القانون الفيزيائي
مفتاح تبديل المدى
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
مفتاح في أجهزة القياس يربط مقاومات مجزئة مختلفة لاختيار مدى القياس
💡 إضاءة وتوضيح: Multi-range selector
خطوط أنصاف الأقطار
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
توزيع شعاعي منتظم لخطوط الفيض المغناطيسي داخل ثغرة هوائية دائرية
💡 إضاءة وتوضيح: Radially symmetric flux lines
أجهزة القياس التناظرية
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
أجهزة تدل على القيمة المقاسة بحركة مؤشر على تدريج مدرج
💡 إضاءة وتوضيح: تعتمد على عزم الازدواج المغناطيسي
أجهزة القياس الرقمية
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
أجهزة تعرض القيمة المقاسة مباشرة على شاشة رقمية بالأرقام
💡 إضاءة وتوضيح: تعتمد على الدوائر الإلكترونية الرقمية
عزم القصور الذاتي للملف
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
مقاومة ملف الجلفانومتر لتغير حالته الحركية الدورانية
💡 إضاءة وتوضيح: Rotational inertia
تخميد الحركة الاهتزازية
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
آلية إخماد تذبذب مؤشر الجلفانومتر لسرعة الاستقرار بالقراءة
💡 إضاءة وتوضيح: Damping system بواسطة التيارات الدوامية
الخطأ الصفري للجهاز
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
انحراف مؤشر جهاز القياس عن وضع الصفر قبل توصيل أي تيار كهربي
💡 إضاءة وتوضيح: Zero error calibration
اضغط على الإجابة لتتحقق من فهمك وتكتشف التفسير النموذجي فورياً:
1
سلك مستقيم وزنه W موضوع أفقياً في مجال مغناطيسي عمودي عليه، لكي يظل السلك معلقاً في الهواء متزناً يجب أن تكون القوة المغناطيسية المؤثرة عليه:
2
إذا كان عزم ثنائي القطب المغناطيسي لملف موازٍ لمجال مغناطيسي 0.5 T يساوي 4 A·m²، فإن عزم الازدواج المؤثر عليه يكون:
3
سلكان مستقيمان متوازيان البعد بينهما d يمر بالأول تيار I وبالثاني تيار 2I، فإن القوة المغناطيسية التي يؤثر بها السلك الأول على الثاني:
4
أميتر مقاومة ملفه Rg، وُصل معه مجزئ تيار مقاومته 0.25 Rg، فإن أقصى تيار يمكن أن يقيسه الأميتر الجديد يساوي:
5
في جهاز الأوميتر، إذا كانت R1 تجعل المؤشر ينحرف لـ (1/2 Ig) و R2 تجعله ينحرف لـ (1/4 Ig)، فإن قيمة المقاومة R2 بدلالة R1 تساوي:
6
أي من الأجهزة التالية يُوصل في الدوائر الكهربية على التوازي وتكون مقاومته الكلية كبيرة جداً:
7
ملفان لولبيان أحدهما داخل الآخر بحيث ينطبق محورهما، إذا مَرّ بهما تياران في نفس الاتجاه، فإن محصلة كثافة الفيض عند نقطة على المحور المشترك داخلهما:
8
إذا تضاعفت المساحة المقطعية لسلك مستقيم يمر به نفس التيار الكهربي، فإن كثافة الفيض عند نقطة تبعد مسافة d عن محوره:
🎉 تهانينا يا بطل! أتممت جميع محطات الدرس بنجاح باهر وتستحق وسام التميز!