فيديو السؤال: فهم وظيفة مقوم التيار الفيزياء • الصف الثالث الثانوي

نسخة الفيديو النصية

يوضح الشكل محرك تيار مستمر. يعرض ملف المحرك بثلاث زوايا مختلفة مع المجال المغناطيسي في نفس الوقت. أي من الأشكال يوضح بصورة صحيحة مسار التيارات عبر كل ملف، من الطرف الموجب للمحرك إلى الطرف السالب؟

يوضح الشكل ملف المحرك عند ثلاثة أوضاع مختلفة. سنسمي الوضع حيث يكون الملف أفقيًّا الوضع واحدًا. بعد ذلك، سنسمي الوضع الذي يصل إليه الملف بعدما يدور في نفس اتجاه دوران عقارب الساعة بزاوية قياسها 45 درجة تقريبًا، الوضع اثنين، ثم سنسمي الوضع الذي يصل إليه بعد دورانه بزاوية قياسها 90 درجة، الوضع ثلاثة. يوضح لنا الشكل أيضًا أن الطرف الموجب للمحرك يقع على الجانب الأيسر في حين يقع الطرف السالب على الجانب الأيمن، وهذا يعني أن هذه الفرشاة الموجودة على اليسار متصلة بالطرف الموجب، والفرشاة الموجودة على اليمين متصلة بالطرف السالب.

يمثل نصفا الدائرة هذان مقوم التيار، وهما يدوران مع الملف أثناء تحركه. دعونا نلق نظرة على مقوم التيار في كل وضع من هذه الأوضاع الثلاثة لتحديد اتجاه التيار في الملف. سنبدأ بالوضع واحد. يمكننا ملاحظة أن النصف الأيسر من مقوم التيار متصل بالطرف الموجب، والنصف الأيمن متصل بالطرف السالب. هذا يعني أن التيار سوف يدخل إلى الملف من الجانب الأيسر ويخرج منه من الجانب الأيمن.

دعونا نرسم هذا على الشكل الرئيسي لدينا. كما نلاحظ، سوف يتحرك التيار في نفس اتجاه دوران عقارب الساعة في الملف، أي إلى داخل الشكل ناحية اليسار وخارج الشكل ناحية اليمين. يمكننا التحقق من هذه الأشكال الأربعة لمعرفة إذا ما كان أي منها متطابقًا مع هذا الشكل. يمكننا ملاحظة أن الأشكال (أ) و(ب) و(ج) توضح جميعها الاتجاه الصحيح للتيار في الوضع واحد، في حين أن الشكل (د) لا يوضح الاتجاه الصحيح. لذا، يمكننا استبعاد الخيار (د). حسنًا، دعونا نلق نظرة على مقوم التيار في الوضع اثنين. مقوم التيار في الوضع اثنين يشبه مقوم التيار في الوضع واحد إلى حد كبير، لكن، يمكننا ملاحظة أنه قد دار بزاوية قياسها 45 درجة في نفس اتجاه دوران عقارب الساعة.

مرة أخرى، نلاحظ أن النصف الأيسر من مقوم التيار متصل بالطرف الموجب، في حين أن نصفه الأيمن متصل بالطرف السالب. وكما هو الحال في الوضع واحد، يدخل التيار إلى الملف من الجانب الأيسر، ويخرج منه من الجانب الأيمن. وفي حين يكون اتجاه التيار في الجانب الأيسر من الملف إلى داخل الشكل، فإنه في الجانب الأيمن من الملف يكون إلى خارج الشكل.

دعونا نتحقق من ذلك في الخيارات المتبقية (أ) و(ب) و(ج). نلاحظ مباشرة أن الشكل (أ) يوضح اتجاهًا غير صحيح للتيار؛ ففي الوضع اثنين، يشير الشكل (أ) إلى أن التيار يخرج من الشكل من الجانب الأيسر ويدخل إلى الشكل من الجانب الأيمن. وهذا غير صحيح. لذا، يمكننا استبعاد الخيار (أ). أما بالنسبة إلى الشكلين (ب) و(ج)، فيمكننا ملاحظة أن كلًّا منهما يعرض الاتجاه الصحيح للتيار.

لننتقل الآن إلى الوضع ثلاثة. في الوضع ثلاثة، يكون مقوم التيار قد دار بزاوية قياسها 90 درجة تقريبًا في نفس اتجاه دوران عقارب الساعة من الوضع اثنين. وهذا يعني أن نصف مقوم التيار الذي كان على اليمين في الوضع اثنين يقع الآن على اليسار في الوضع ثلاثة. وبالمثل، نصف مقوم التيار الذي كان على اليسار في الوضع اثنين يقع الآن على اليمين.

بعبارة أخرى، على الرغم من أن نصفي مقوم التيار المتصلين بالفرشاتين عند الطرف الموجب والطرف السالب قد تبدلا، يظل التيار يدخل إلى الملف من الجانب الأيسر ويخرج منه من الجانب الأيمن. ويمكننا رسم ذلك على الشكل. وهكذا، يمكننا أن نلاحظ مرة أخرى أن التيار في الجانب الأيسر من الملف يتجه إلى داخل الشكل، في حين أنه في الجانب الأيمن من الملف يتجه إلى خارج الشكل.

بالنظر إلى الخيارين المتبقيين (ب) و(ج)، نجد أنه في الشكل (ب)، يتجه التيار في الجانب الأيسر من الملف في الوضع ثلاثة إلى داخل الشكل، في حين يتجه في الجانب الأيمن من الملف إلى خارج الشكل، وهذا صحيح، أما بالنسبة إلى الشكل (ج)، فهو يوضح عكس ذلك. في الوضع ثلاثة، يكون اتجاه التيار في الجانب الأيسر من الملف إلى خارج الشكل، وفي الجانب الأيمن يكون اتجاه التيار إلى داخل الشكل. وهذا غير صحيح. إذن، يمكننا استبعاد الخيار (ج).

لقد استبعدنا الخيارات (أ) و(ج) و(د). وأوضحنا أن الشكل (ب) يعرض اتجاه التيار الصحيح لكل وضع من أوضاع الملف. إذن، الشكل الذي يوضح بصورة صحيحة مسار التيارات عبر كل ملف، من الطرف الموجب للمحرك إلى الطرف السالب، هو الشكل (ب).