فيديو السؤال: حساب التغير في الفيض المغناطيسي في محول كهربي الفيزياء • الصف الثالث الثانوي

نسخة الفيديو النصية

محول كهربي به قلب حديدي عدد لفات ملفه الابتدائي 15 لفة، وعدد لفات ملفه الثانوي أيضًا 15 لفة. خلال زمن مقداره 0.25 ثانية، طبق فرق جهد مقداره 12 فولت على الملف الابتدائي، فاستحث فرق جهد مقداره 12 فولت عبر الملف الثانوي. ما التغير في الفيض المغناطيسي عبر القلب الحديدي؟

لنفترض أن هذا هو القلب الحديدي. وهذا هو الملف الابتدائي للمحول الكهربي ملفوفًا حول القلب، وهذا هو الملف الثانوي. لاحظ أننا لم نرسم للملفين العدد الصحيح من اللفات وهو 15 لفة في كل ملف. بدلًا من رسم كل هذه اللفات لكل ملف، سنستخدم هذا الرسم لتوضيح كيف يبدو الجهاز. لنفترض أن الملف على اليسار هو الملف الابتدائي، وهذا الملف على اليمين هو الملف الثانوي.

نحن نعلم أنه طبق فرق جهد مقداره 12 فولت على الملف الابتدائي، وأن هذا يستحث فرق جهد مماثلًا على الملف الثانوي. عند تطبيق 12 فولت على الملف الابتدائي، ينتج عن هذا تيار في هذا الملف. ويستحث هذا التيار مجالًا مغناطيسيًّا. يوجه القلب الحديدي المجال المغناطيسي بحيث يمر عبر لفات الملف الثانوي. هذه هي الطريقة التي يستحث بها فرق الجهد عبر الملف الثانوي. ويحدث ذلك على وجه التحديد بسبب التغير في الفيض المغناطيسي عبر لفات الملف الثانوي في هذا المحول الكهربي. يمكننا كتابة رمز الفيض المغناطيسي بهذه الطريقة؛ الحرف اليوناني ‪𝜙‬‏ مع الحرف ‪𝐵‬‏.

في هذا المثال، نريد حساب التغير في الفيض المغناطيسي، وسنمثل ذلك على الصورة ‪Δ𝜙𝐵‬‏. إذا ألقينا نظرة فاحصة على واحدة من لفات الملف الثانوي، فسنجد أن هذه اللفة ستتعرض لقدر معين من التغير في الفيض المغناطيسي. وهذا يعني أن الشدة الكلية للمجال المغناطيسي الذي يمر عبر هذه الحلقة ستتغير بمرور الزمن. وهذا التغير الذي لاحظناه هو الذي يستحث فرق الجهد. ويرجع فرق الجهد المستحث عبر هذا الملف الثانوي إلى التأثيرات المضاعفة للتغير في الفيض المغناطيسي خلال كل لفة من لفات هذا الملف.

إذا جعلنا ‪Δ𝜙𝐵‬‏ تمثل التغير في الفيض المغناطيسي في لفة واحدة من الملف، فلا بد من ضرب هذا التغير في الفيض المغناطيسي خلال فترة زمنية معينة، أي ‪Δ𝑡‬‏، في إجمالي عدد اللفات في الملف، وسنطلق على ذلك ‪𝑁‬‏، لكي نحصل على القوة الدافعة الكهربية أو ما يكافئها وهو فرق الجهد عبر الملف الثانوي. في هذه الحالة، نعلم فرق الجهد المحدد عبر الملف، ومقداره 12 فولت.

في هذه المعادلة، ما نريد إيجاد قيمته في هذا المثال هو ‪Δ𝜙𝐵‬‏. وبالبدء بهذه المعادلة العامة، يمكننا إعادة ترتيبها بضرب كلا الطرفين في ‪Δ𝑡‬‏ مقسومًا على ‪𝑁‬‏. ما يعني أن ‪𝑁‬‏ و‪Δ𝑡‬‏ سيحذفان من الطرف الأيمن من التعبير. وهذا يعطينا علاقة يكون فيها ‪Δ𝜙𝐵‬‏ هو المتغير التابع.

بالنظر إلى القيم في الطرف الأيمن، نعرف أن ‪Δ𝑡‬‏ يساوي 0.25 ثانية. وقيمة ‪𝜀‬‏، التي تمثل فرق الجهد المستحث عبر الملف الثانوي، تساوي 12 فولت. ثم ‪𝑁‬‏، وهو عدد اللفات في الملف الثانوي، يساوي 15. عندما نحسب قيمة هذا الكسر، سنحصل على قيمة التغير في الفيض المغناطيسي عبر لفة واحدة في الملف الثانوي. وهذا يساوي التغير في الفيض المغناطيسي في القلب الحديدي. هذا الكسر يساوي 0.2 وبر. ونتذكر أن الوبر هو وحدة النظام الدولي للفيض المغناطيسي. إذن، التغير في الفيض المغناطيسي في القلب الحديدي يساوي 0.2 وبر.