نسخة الفيديو النصية
يوضح الشكل محرك تيار مستمر. اتجاه التيار في الملف موضح في الشكل. أي من الشكلين الآتيين يوضح بشكل صحيح اتجاه التيار خلال الملف عندما يدور عكس اتجاه عقارب الساعة بزاوية 90 درجة؟
يمكننا أن نرى ثلاثة أشياء في الشكل. نرى أولًا أن ملف المحرك يدور في عكس اتجاه عقارب الساعة. ثانيًا، يمكننا أن نرى أن المجال المغناطيسي يتجه من اليسار إلى اليمين؛ لأنه يتجه من القطب الشمالي، الذي يقع على اليسار، إلى القطب الجنوبي، الذي يقع على اليمين. ثالثًا، اتجاه التيار في ملف المحرك داخل إلى الملف على اليسار وخارج من الملف على اليمين. وهذا لأن الطرف الموجب للمحرك يقع على اليسار والطرف السالب يقع على اليمين.
بعد ذلك عرض أمامنا شكلان محتملان، (أ) و(ب). لا تزال حركة الملف في الشكلين في عكس اتجاه عقارب الساعة، ويتجه المجال المغناطيسي فيهما من اليسار إلى اليمين؛ لأن القطبين الشمالي والجنوبي موجودان في الموضع نفسه في الشكلين. والطرفان الموجب والسالب للمحرك في الموضع نفسه في الشكلين بحيث يقع الطرف الموجب على اليسار والطرف السالب على اليمين. الشيء الذي تغير هو اتجاه الملف، الذي يخبرنا السؤال أنه أدير عكس اتجاه عقارب الساعة بزاوية 90 درجة. إذن فقد بدأ الملف بهذا الاتجاه على اليسار، ثم دار الآن عكس اتجاه عقارب الساعة بزاوية 90 درجة ليصل إلى ما نراه في الشكلين على اليمين.
والمطلوب منا في السؤال هو تحديد أي من هذين الشكلين يوضح اتجاه التيار المار خلال ملف المحرك بشكل صحيح. الشكل (أ) يوضح أن التيار يدخل الملف من اليمين ويخرج من الملف من اليسار، في حين يوضح الشكل (ب) أن التيار يدخل الملف من اليسار ويخرج منه من اليمين. ويمكننا أن نلاحظ على الفور في الشكل (أ) أنه إذا كان التيار يدخل ملف المحرك من اليمين ويخرج منه من اليسار فإن اتجاه التيار في هذا الشكل سيكون من الطرف السالب إلى الموجب. وكما نعلم فهذا لا يمكن أن يكون صحيحًا، لذا يمكننا أن نكون واثقين من أن الشكل (أ) غير صحيح.
ولكن لفهم السبب، دعونا نفحص المحرك عن قرب أكثر. يوضح هذا الشكل منظورًا طرفيًّا لمقوم التيار وفرشاتي المحرك. نصفا الدائرة هذان يمثلان مقوم التيار، وهما يدوران مع الملف. وهذان المستطيلان يمثلان الفرشاتين، ويظلان في حالة سكون. وكما نرى، فأيًّا كان نصف مقوم التيار الواقع على اليسار فسيكون ملامسًا للفرشاة الموجبة، وأيًّا كان النصف الواقع على اليمين فسيكون ملامسًا للفرشاة السالبة. لذا إذا افترضنا دوران الملف بزاوية تساوي 45 درجة مثلًا، فسيظل اتجاه التيار يدخل إلى الملف من اليسار ويخرج منه من اليمين.
إذا واصلنا تدوير الملف، فعلى الرغم من تغير نصفي مقوم التيار المتصلين بالفرشاتين الموجبة والسالبة، فإن اتجاه التيار يظل يدخل إلى الملف من اليسار ويخرج من الملف من اليمين. إذن فعلى الرغم من دوران الملف فإن اتجاه التيار يظل كما هو. وهكذا عندما ننظر إلى هذا السؤال، نجد أنه على الرغم من دوران الملف عكس اتجاه عقارب الساعة بزاوية 90 درجة، يظل اتجاه التيار داخلًا من اليسار وخارجًا من اليمين، من الموجب إلى السالب. وهذا يتطابق مع الشكل (ب).
إذن، الشكل الذي يوضح بشكل صحيح اتجاه التيار خلال الملف عندما يدور عكس اتجاه عقارب الساعة بزاوية 90 درجة هو الشكل (ب).
