فيديو السؤال: تحديد إمكانية حث فرق جهد في سلك موضوع في مجال مغناطيسي منتظم الفيزياء • الصف الثالث الثانوي

نسخة الفيديو النصية

الأجزاء ‪A‬‏، و‪B‬‏، و‪C‬‏، و‪D‬‏ في الشكل توضح قطعة مستقيمة من سلك نحاسي تتحرك عبر مجال مغناطيسي. المجال المغناطيسي منتظم، وفي كل جزء يتحرك السلك في اتجاهات مختلفة عبر المجال المغناطيسي. أي من الأجزاء ‪A‬‏، و‪B‬‏، و‪C‬‏، و‪D‬‏ يوضح حركة السلك التي يمكن أن تؤدي إلى حث فرق جهد كهربي في السلك؟

للإجابة عن هذا السؤال، علينا التوصل إلى كيفية تأثير اتجاه حركة السلك النحاسي على مقدار فرق الجهد المستحث في السلك. دعونا نبدأ بإفراغ بعض المساحة على الشاشة والتفكير في الكيفية التي يمكن أن يستحث بها فرق جهد عبر السلك.

تخيل أن لدينا قطعة مستقيمة من سلك نحاسي. يمكننا أن ننظر إلى السلك من زاوية مختلفة، مثل هذه؛ بحيث يكون طول السلك عموديًّا على الشاشة. حاليًّا، لا يوجد فرق جهد بين طرفي السلك. وذلك لأن السلك غير موصل بدائرة كهربية، ولا يوجد شيء آخر بالقرب من السلك يمكن أن يؤدي إلى حث فرق جهد كهربي.

والآن، دعونا نتناول ما سيحدث إذا وضع السلك بعد ذلك داخل مجال مغناطيسي منتظم. عندما يكون السلك ساكنًا في المجال المغناطيسي، لن يستحث فرق جهد كهربي بين طرفيه أيضًا. ولكن إذا بدأ السلك في التحرك بعد ذلك عبر المجال المغناطيسي، فمن الممكن أن يستحث فرق جهد عبر السلك. دعونا نتخيل أن السلك يبدأ التحرك في هذا الاتجاه. يمكننا ملاحظة أنه بينما يتحرك السلك، فإنه سيقطع خطوط المجال المغناطيسي هذه. وعندما يتحرك السلك بمثل هذه الطريقة التي تجعله يقطع خطوط المجال المغناطيسي، سيستحث فرق جهد عبره. هذا ما يسمى بالحث الكهرومغناطيسي.

يطلب منا هذا السؤال تحديد أي من أجزاء الشكل توضح تحرك السلك بطريقة تؤدي إلى حث فرق جهد عبره. لفعل ذلك، علينا فقط معرفة الأجزاء التي توضح تحرك السلك قاطعًا خطوط المجال المغناطيسي. دعونا نلق نظرة أقرب إذن.

في الجزء ‪A‬‏، يتحرك السلك قطريًّا، إلى أعلى وإلى اليمين. وإذا رسمنا امتدادًا للسهم لتوضيح المسار الذي سيسلكه السلك، نلاحظ أن السلك سيقطع العديد من خطوط المجال المغناطيسي. ومن ثم، نعلم أن فرق جهد سيستحث عبر السلك.

أما في الجزء ‪B‬‏، فيتحرك السلك في الاتجاه الموازي المعاكس لخطوط المجال المغناطيسي، متبعًا هذا المسار. هذا يعني أن السلك لن يقطع أيًّا من خطوط المجال المغناطيسي؛ ومن ثم لن يستحث فرق جهد عبر السلك.

وبالمثل، يوضح الجزء ‪C‬‏ أن السلك يتحرك موازيًا لخطوط المجال المغناطيسي، على طول هذا المسار. في هذه الحالة، مثلما رأينا في الجزء ‪B‬‏، لن يمكن للسلك أن يقطع خطوط المجال المغناطيسي. وعليه، لن يستحث فرق جهد.

وأخيرًا، يوضح الجزء ‪D‬‏ أن السلك يتحرك عموديًّا على خطوط المجال المغناطيسي، متبعًا هذا المسار. هذا يعني أنه أثناء تحرك السلك سيقطع خطوط المجال المغناطيسي بمعدل كبير. وبما أن السلك يقطع خطوط المجال، فسيستحث فرق جهد عبر السلك.

ومن ثم، رأينا أن الجزأين ‪A‬‏ و‪D‬‏ فقط هما اللذان يوضحان أن السلك يتحرك بطريقة تجعله يقطع خطوط المجال المغناطيسي. وعليه، نستنتج أنه في حالة الجزأين ‪A‬‏ و‪D‬‏ سيستحث فرق جهد عبر السلك. وفي الجزأين ‪B‬‏ و‪C‬‏ لن يقطع السلك أيًّا من خطوط المجال المغناطيسي. وعليه، فلن يستحث فرق جهد. إذن، الجزءان ‪A‬‏ و‪D‬‏، يوضحان حركة السلك التي يمكن أن تؤدي إلى حث فرق جهد كهربي به.