تجارب مختبر الكهرومغناطيسية

Transcript

1 جامعة الملك سعود كلية العلوم قسم الفيزياء طالبات 1435/4/1 ه ملزمة تجارب مختبر الكهرومغناطيسية 493( فيز 292 فيز( االسم :...

2 قواعد السالمة في التعامل مع الكهرباء عدم تشغيل أي جهاز يف املخترب أو فصل أي مقبس دون سؤال األستاذه. جيب التحقق من صحة توصيل الدوائر الكهربيه من قبل األستاذه قبل تشغيلها. أحرصي على قراءة الفولتية املسجلة على اجلهاز قبل توصيل املقبس بالتيار جتنبا لتلف اجلهاز وحرصا على سالمتك. 4- قومي بالتجربة املطلوبة منك فقط وحسب الطريقة املسجلة يف امللزمة والتقومي بإخرتاع طريقة أخرى على سبيل التجربة ألننا يف هذا املعمل نتعامل مع جهود عالية جدا مما قد يعرضك للخطر يف حال خمالفتك تعليمات التجربة. جيب أخذ احليطة واحلذر عند التعامل مع اجلهود )الفولتيه( أعلى من 55 فولت للتيار املستمر و 55-5 فولت )التأثريية( للتيار املتناوب. وكلما زاد اجلهد املستعمل جيب التعامل معه حبذر أكثر. 6- التستخدمي التوصيالت الكهربية إال يف حالة احلاجة اليها فقط والتوصلي هبا أجهزة كثرية فوق قدرهتا املسجلة عليها من اخللف عادة. 7- يف حال تعطل اجلهاز فجأه أو وجديت أسالك تالفة أو أنبعثت رائحة حريق منها, فالتستعمليها وأبلغي األستاذه عنها حىت يتم أستبداهلا. 8- ال جتري أي تغيريات يف توصيل الدائرة الكهربية دون فتح الدائرة وعزل التيار الكهريب عنها و ال تقومي بالتغيري بني األجهزة قبل إطفاءها وفصل التيار الكهريب عنها. 9- إذا تعرضت أحد زميالتك لصدمة كهربية القدر اهلل فال تلمسيها بل سارعي لفصل التيار الكهريب من املقبس واطليب مساعدة األستاذه مث قومي بإجراء األسعافات األولية املوضحة يف الصفحة ]3[. 15 -يف حال تعرضيت جلرح أو حرق القدر اهلل أطليب املساعدة من األستاذه علما بأنه يوجد صندوق إسعافات أوليه على يسار السبورة يف حال أحتجيت اليها. 11 -ال حتضري الطعام والشراب اىل املعمل وال تلمسي األجهزة ويديك أومالبسك رطبة. 1

3 12 -أغلقي اجلوال عند دخول املخترب أو ضعيه على الصامت والتضعيه بالقرب من األجهزة حىت اليتأثر باجملاالت الكهرومغنطيسية اخلارجة منها فيتلف وحىت ال تؤثر اإلشعاعات اخلارجة منه على نتائج التجارب. 13 -ال تضعي احلقيبة على البنش وال بالقرب من أجهزة املخترب. 14 -يفضل عدم لبس العدسات الالصقة يف املخترب لسالمتك. 15 -جتنيب املالبس الثقيله أو الفضفاضة جدا والىت قد تعيق حركتك يف املخترب جتنيب لبس األساور املعدنية أو الساعات عند التعامل مع اجملاالت الكهرومغنطيسية وجتنيب سدل الشعر الطويل خصوصا يف جتارب التسخني. 16 -أحرصي على سالمة اآلخرين كما حتصرين على سالمتك وفكري قبل أن تفعلي أي شيء وتصريف برتتيب ونظام. 17 -تعاملي مع أجهزة املعمل وأدواته من مكثفات وملفات ومقاومات والكرتونيات حبرص وحسب إرشادات األستاذه حىت التعرضيها للتلف وال تعرضي نفسك للخطر. 18 -أطفئي األجهزة بعد اإلنتهاء من التجربة وافصلي املقبس من التيار وأعيدي األسالك ملكاهنا املخصص والترتكي أية أوراق أو مناديل أو قوارير املاء. عند فصل األسالك الكهربائية فالجتذيب السلك بل أنزعي القابس من املقبس. 19 -يف حال حصول حريق أو حاله طارئة تستلزم اخلروج من املعمل فأخرجي هبدوء ودون تدافع من باب الطوارىء. 25 -تعريف إىل املخترب جيدا واعريف أين تقع مطفأة احلريق وجرس اإلنذار وباب الطوارىء. 2

4 ماذا تفعلي عند حدوث صدمة كهربائية 1- إفصلي التيار الكهربائي فورا من املقبس ويفضل من عداد الكهرباء مث أبعدي املصاب عن مكان الصدمة الكهربائية بتحريكه بإستعمال قطعة خشبية وال تلمسي املصاب بأي حال من األحوال قبل فصل التيار عن املكان. يتم على الفور عمل تنفس صناعي للمصاب بالضغط بشدة على الصدر بكلتا اليدين كل ثانيتني لتنشيط القلب. إستدعي سيارة اإلسعاف فورا باإلتصال على اهلالل األمحر )997( أو الدفاع املدين )998( للذهاب إىل أقرب مستشفى أو عيادة وأبلغيهم أن هناك شخص يعاين من الصدمة الكهربائية. بعد التعرض للتيار الكهربائي والصدمة الكهربائية جيب على الشخص املصاب أن يذهب إىل الطبيب يف حالكان التيار قوي جدا أوكانت الصدمة قوية ومؤثره للتحقق من عدم وجود أي إصابات داخلية حىت إذا كان الشخص املصاب ال يعاين من أي عالمات أو أعراض واضحة. 3

5 رموز العناصر األلكترونية في الدوائر الكهربية ووظائفها العناصر الرمز الوظيفة سلك Wire لتمرير التيار الكهربائي من نقطة الى اخرى نقاط لحام اسالك غير متصله مصدر مستمر DC AC مصدر متردد حماية الدوائر الكهربائية Fuse فاصلة في الغالب يستخدم لرفع او تقليل الجهد Transformer محول كهربائي الكهربائي التأريض مهم لحماية االجهزة الكهربائية, في الدوائر االلكترونية يستخدم هذا الرمز ليدل على 0 فولت او الطرف السالب Earth (Ground) تأريض يقوم الملف بتوليد مجال مغناطيسي بمجردد Coil ملف مرور التيار الكهربائي فيه فتح وغلق الدوائر الكهربائية Push Button مفتاح ضاغط هذا المفتاح يغلق فقط عن الضغط عليه ويبقى مفتوح عند تركه مفتاح للتشغيل واالطفاء 2-way Switch مفتاح تشغيل واطفاء مفتاح كهربائي له مساريين SPDT مفتاح مساريين المقاومة هي عنصر يقاوم تدفق التيار Resistor مقاومة الكهربائي في الدائرة مقاومة يمكن تغيير قيمتها وتستخدم عادة للتحكم في التيار المار في الدائره (Rheostat) مقاومة متغييرة بطرفيين مقاومة متغييرة بثالثة اطراف (Potentiometer) مقاومة تقسم الجهد مكثف التحكم في تدفق للشحنة الكهربائية في Capacitor مكثف الدائرة االلكترونية. يثبت هذا النوع من المكثفات بحسب قطبية Capacitor, polarised مكثف قطبي اطرافه 4

6 مكثف تضبط قيمته Variable Capacitor مكثف متغيير ثنائي - دايود Diode ثنائي ضوئي LED Light Emitting Diode ثنائي يعمل عند تسليط الضوء عليه Photodiode ثنائي مستقبل للضوء ترانزيستور ثنائي الوصلة Transistor NPN Transistor PNP ترانزيستور تأثير المجال Transistor, Field- Effect, N-Channel Transistor, Field- Effect, P-Channel ترنزيستور ضوئي Phototransistor ترانزيستور يعمل عند تسليط الضوء على القاعدة مكبر أشارة Amplifier عنصر يقوم بتضخيم االشارة الكهربائية قياس فرق الجهد بين نقطتين Voltmeter مقياس جهد مقياس تيار قياس قيمة شدة التيار Ammeter يستخدم في رسم اإلشارات الكهربائية ويمكن Oscilloscope جهاز اوسليسكوب أستعماله لقياس الجهد والزمن الدوري لها 5

7 المحول الكهربائي الغرض من التجربة: دراسة خصائص المحول الكهربائي عند عدم وجود حمل كهربائي في الدائرة 1. دراسة خصائص المحول الكهربائي بوجود حمل كهربائي 2. األدوات: محول كهربائي. مصدر للتيار المتردد. فولتميتر) العدد 2(. أسالك توصيل. أميتر. حمل كهربائي ( لتكن مقاومة متغيرة ) N 1 نظرية التجربة : أصبح استخدام التيار المتردد أكثر شيوعا من التيار المستمر بفضل المحول الكهربائي, يستخدم المحول الكهربائي التيار المتردد لرفع الجهد أو خفضه حسب حاجة الجهاز وهذا التحويل يساهم في نقل الطاقة الكهربائية إلى مسافات كبيرة من محطات توليدها. وبهذا نتمكن من تشغيل أجهزة تتطلب فروق جهد مختلفة دون استهالك كبير للطاقة. يتكون المحول الكهربائي من ملفين من معدن النحاس ويتم لف هما على شكل أسالك ذات أنصاف أقطار معلومة حول قلب من الحديد المطاوع على شكل شرائح يفصلها عن بعضها البعض مادة عازلة كالمايكا, نسمي الملف الذي يتصل بمولد التيار المتردد الملف االبتدائي coil) (primary V( 1 و الملف الذي ال يتصل بمولد ويكون عدد لفاته و فرق الجهد بين طرفيه هو جهد الدخل ( التيارد المتردد يسمى الملف الثانوي coil) (secondary وعدد لفاته N 2 و فرق جهده ( )V 2 هو جهد الخرج أو الجهد الثانوي. إذا وصل طرفا الملف االبتدائي بمصدر له جهد متردد فإن التيار المار فيه سينتج مجاال مغناطيسيا متغيرا يمر في قلب المحول ينتقل هذا المجال المغناطيسي خالل الملف الثانوي وعندها يستحث توليد قوة دافعة كهربية مترددة في الملف الثانوي )لها نفس تردد المصدر( بسبب تغير المجال المغناطيسي فيه, إن فكرة عمل المحول الكهربائي مبنية على فهم أساسيات الحث الكهرومغناطيسي من قانون فاراداي. 6

8 رمز المحول الكهربائي وتكون النسبة بين الجهد االبتدائي إلى الجهد الثانوي هي: V2 N 2 V N 1 1 أنواع المحوالت: 1- محول رافع للجهد transformer) :(step-up يكون المحول رافعا للجهد عندما يكون عدد لفات الملف الثانوي أكبر منها في الملف االبتدائي: N 2 N 1 2- محول خافض للجهد( transformer :(step-down يكون المحول خافضا للجهد عندما يكون عدد لفات الملف الثانوي أقل من عددها في الملف االبتدائي: N2 N 1 الدارة الكهربائية: N V 1 N 2 1 V 2 V 1 خطوات العمل: عند عدم وجود حمل في الدائرة : N 1 و 150 N 2 صلي الدارة الكهربائية, اجعلي أديري مفتاح مصدر الجهد المتردد ثم قومي بوضع جهد الدخل 2. على قيمة مناسبة باستخدام الفولتميتر األول مبتدأه من الصفر بحيث يمكنك زيادتها تدريجيا لتحصلي على مجموعة من القراءات المناسبة ابدئي اآلن بزيادة مقدار جهد الدخل و دوني جهد الخرج في جدول )1( كرري ذلك V 2 ست مرات. بإمكانك اآلن تحديد نوع المحول V 1 V 2 و 4. ارسمي العالقة بيانيا بين 7.3

9 N 2 بين N 1 بعد أن حصلت على مقدار الميل من الخط البياني قارني النتيجة مع النسبة عددي لفات الملف الثانوي و االبتدائي واحسبي نسبة الخطأ اعكسي اآلن موضع الملفين بحيث يصبح االبتدائي ثانويا و الثانوي ابتدائيا ثم كرري التجربة ودوني مالحظاتك في جدول )2(. ماذا تستنتجين اعيدي الخطوات السابقة عندما يكون N N عند وجود حمل في الدائرة : 1. لديك حمل الكهربائي )جهازين ليكن حاسب محمول و جوال( اقرئي البطاقة الكهربائية لكل منهما حسب الجدول المدون في التقرير 2. من البطاقة الكهربائية استنتجي خط تشغيل الجهاز و الطاقة التي يحتاجها كل جهاز 3. أوجدي القدرة الثانوية الحمل الكهربائي هو الجهاز الذي يستفيد من الطاقة المحولة بواسطة المحول, يوصل الحمل الكهربائي في الدوائر في الدائرة الثانوية للمحول 8

10 تجربة ميليكان )قطرة الزيت( الهدف من التجربه: إثبات أن الشحنة الكهربائيه كمية مكممة بحساب كمية الشحنة الكهربية المتراكمة بطريقتين: 1- طريقة اإلتزان 2- الطريقة الديناميكيه)الحراريه الحركيه( على قطرة واحده نظرية التجربه: في عام 1909 م نجح العالم روبرت ميليكان في حساب الشحنة األولية لأللكترون وإثبات أن هذه الشحنة مكممة في تجربته الشهيرة قطرة الزيت, حيث قام بتعريض قطرات من الزيت لمجال كهربي عمودي,وذلك بإدخال بعض قطرات من زيت قليل التطاير بواسطة مرذاذ بين لوحي مكثف تفصل بينهما مسافه معينه d ويمأل الهواء الحيز بينهما ويتصل هذان اللوحان بمصدر للمجال الكهربي فإذا وص ل اللوح العلوي للمكثف بالقطب الموجب للمصدر,فإنه يشحن بشحنة موجبه ويشحن اللوح السفلي بشحنة سالبه,وبناء على ذلك فإن القطرات المحصوره بين لوحي المكثف ستتعرض لثالث قوى كما في الشكل )1(: 1- وزن القطرة =mg( F( 1 وإتجاهها ألسفل. 2- قوة جذب كهروستاتيكية ( E F( 2 q= بين الشحنة الموجودة على القطرة وشحنة لوح المكثف العلوي الموجبه. 3- قوة اإلحتكاك ( s F( 3 f= مع الهواء الموجود بين لوحي المكثف, وتكون في عكس إتجاه حركة القطره. شكل )1(: يوضح القوى الثالث المؤثرة على قطرتي زيت تحمل احدهما شحنه سالبة واألخرى موجبة تتحركان في مجال ومحصلة هذه القوى الثالث هي التى تؤثر على قطرة الزيت, ولكن بما أن تأثير قوة الجاذبية األرضية وقوى اإلحتكاك يعد ضعيفا, مقارنة بتأثير قوة المجال الكهربي, فإننا سنالحظ أن قطرات 9

11 الزيت تتحرك فقط وفق القوى الكهروستاتيكيه )الكهربية الساكنة( إما ألعلى أو ألسفل, وبأخذ هذه القوى الثالث في اإلعتبار وقياس نصف قطر قطرة الزيت بطريقة العالم ستوك لقياس اللزوجة, تمكن العالم ميليكان من حساب الشحنة الكهربية على قطرة الزيت الواحده ووجد أن هذه الشحنة تشكل مضاعافات صحيحة لكمية ثابته من الشحنة,أال وهي شحنة األلكترون X كولوم. األدوات المستخدمة: جهاز قطرة الزيتapparatus, Milikan مولد قدرة,power supply ساعة إيقاف الكترونية atomize زيت قليل التطايرoil, LCD Screen LCD شاشة,electronic Stop-Clock مصدر مستمر للجهد ذو مقاومة متغيره يعمل كمجزىء للجهد. DC voltage potentiometer شاشة LCD ساعة ايقاف كاميرا إلظهار الصورة على مرذاذ مطاطي مولد قدره )مصدر جهد( شكل يوضح طريقة توصيل الجهاز وأداء التجربة إحتياطات التجربه: 1- اإلنتباه لفولتية كل محول فبعضها V 110 مثل الكاميرا وبعضها V 220 مثل مولد القدره فال نخلط بينها اثناء التشغيل,وعدم العبث بإعدادات كل محول حيث لكل قيمه معنى معين والعبث بها يسبب تلف الجهاز. 2- عند الضغط على المرذاذ, يراعى أن تكون الضغات متساوية القوه. 3- أختر القطرات المتوسطة المضيئة ذات السرعات المتوسطه. 4- نشغل ساعة اإليقاف عندما تصل القطرة لخط افقي. 10

12 التدريج الظاهر أمامنا على الشاشة بوحدة mm الشكل. ولكن بسبب أن الصورة مكبرة تظهر بهذا -5 خطوات العمل: a) طريقة اإلتزان 1- إضغطي على المرذاذ المطاطي وبخ بعض قطرات من الزيت,الحظي حركة هذه القطرات. 2- ضعي المفتاح العاكس على ON بحيث يجعل اللوح العلوي موجب الشحنه. 3- إبدئي في زيادة الجهد الى 300,ثم V انتظري 10 ثواني والحظي القطرات,ستجدي أن بعضها يتسارع لألعلى وبعضها يتحرك لألسفل.لماذا 4- أختاري واحده من هذه القطرات سواء المتحركة ألعلى أو ألسفل, وركزي نظرك عليها,وعندما تصل الى خط أفقي, شغلي ساعة اإليقاف بتحريك المفتاح. t 5- راقبي القطره حتى تقطع مسافة 2 mm,وفي الحال أوقفي الساعة ودو ن قيمة الزمن في الجدول )1(. 6- كرري نفس الخطوات السابقه ولكن عند جهود مختلفة مرة عند 350 V ومره عند 400 V, والتنسي تصفير ساعة اإليقاف في كل مره بالضغط على زر. RESET 7- كرري الخطوات من 6-3 لكل جهد 3 مرات. 8- من النتائج التى حصلت عليها أحسبي عدد الشحنات على القطرات ولتكن, n حيث أن: n=q/e n تمثل عدد الشحنات على القطره Q الشحنه الكليه على القطره V سرعة األلكترون U الجهد المطبق على لوحي المكثف 9- قربي قيمة n ألقرب عدد صحيح. * ماذا تمثل القيمة n وماذا تسنتجي من حسابها ماذا تالحظي عند زيادة الجهد 11

13 U(V) t(sec) X (mm) V(m/s) Q( ) n( ) اجلدول )1( b) الطريقة الديناميكية 1- إضغطي على المرذاذ المطاطي ورذي بعض قطرات من الزيت,الحظي حركة هذه القطرات. 2- ضعي المفتاح العاكس على ON بحيث يجعل اللوح العلوي موجب الشحنه. 3- ادخلي جهد مقداره V, 400 وراقبي القطرات. 4- إختاري إحدى هذه القطرات المتحركة ألسفل وبسرعة مناسبه,وركزي نظرك عليها وعندما تصل القطرة الى الخط األفقي,شغلي ساعة اإليقاف. 5- عندما تقطع القطرة مسافة, mm 2 أوقفي الساعة وسجلي الزمن الالزم لذلك في الجدول) 2 ( وليكن هذا الزمن. t on 6- ضعي المفتاح العاكس في الحال على OFF أي أغلقي مفتاح الجهد 7- أضغطي RSET لتصفير ساعة اإليقاف, وعندما تصل نفس القطره السابقه الى الخط األفقي شغلي الساعة من المفتاح t 12

14 8- راقبي نفس القطرة السابقه الى أن تقطع مسافة mm.)غالبا 2 ستعكس إتجاه حركتها ألعلى أو ستقل سرعتها بشكل ملحوظ جدا ( وعندها أغلقي ساعة اإليقاف ودو ني الزمن في الجدول.)2( 9- كرري نفس الخطوات السابقة لعشر قطرات. 10- دوني نتائجك التى حصلت عليها, في الجدول) 2 ( واحسبي عدد الشحنات على القطره n بتقريبها ألقرب عدد صحيح, حيث أن: ; v=x/t No U (V) 400 t on t off X (mm) v on v off Q( ) n( ) الجدول) 2 ( * ماذا تمثل القيمة n وماذا تسنتجي من حسابها 13

15 المناقشة: 1- مما يتكون جهاز ميليكان 2- ماهي القوى المؤثرة على قطرة الزيت عند تطبيق جهد كهربي وفي حال عدم وجوده 3- أستنتجي العالقات الرياضية التى تحسب كمية الشحنة في هذه التجربة 4- مالفرق بين كمية الشحنة وعدد الشحنات والشحنة األولية وماهو رمز كل منها وأيا منها تعتبر كمية مكم اة 5- أحسبي الشحنة األولية من النتائج التى حصلت عليها 6- أحسبي عدد الشحنات على قطرة زيت إذا كانت كمية الشحنة عليها 5.25 X C 7- لماذا تعكس قطرة الزيت إتجاهها عند إيقاف تطبيق الجهد الكهربي 8- ماهو المبدأ الذي أعتمد عليه ميليكان في تجربته إليجاد الشحنة األولية 9- لماذا تعكس القطرات إتجاهها عند إيقاف الجهد الكهربي المطب ق على المكثف 14

16 الهدف من التجربة : بيوت و سافارت قياس شدة المجال المغناطيسي لحلقة موصلة كدالة في التيار وفي نصف القطر وفي البعد عن الحلقة حساب نصف قطر الحلقة عمليا باستخدام قانون بيوت و سافارت.1.2 نظرية التجربة : عند مرور تيار كهربائي في موصل فإنه يتولد حول الموصل مجال مغناطيسي, يعتمد شكل هذا المجال على شكل الموصل, باستخدام قانون بيوت و سافارت يمكن حساب شدة المجال المغناطيسي بمعرفة قيم التيار و أبعاد الموصل إال أننا في المعمل سنقيس شدة المجال المغناطيسي باستخدام جهاز التسالميتر و ستكون قيم التيار معلومة و منها نستطيع حساب أبعاد الموصل الحلقي ( حلقة ) من العالقة : حيث نصف قطر الحلقة, و هي المجهولة لذلك نضعها في طرف : من العالقة (1) نجد أن العالقة بين شدة المجال المغناطيسي بينما عكسية مع نصف قطر الحلقة و التيار المار في الحلقة طردية فيما سبق كان حساس جهاز التسالميتر واقع في منتصف الحلقة أي أن, لكن عندما يبتعد الحساس عن منتصف الحلقة سنتيمترات فإننا سنالحظ أن شدة المجال المغناطيسي تقل حتى تنعدم تماما إذا كانت أكبر ما يمكن األدوات : حامل مدرج بالسنتيميتر, حلقات مختلفة األقطار, مولد تيار, تسالميتر, أسالك توصيل 15

17 خطوات العمل : رتبي الحلقات الثالثة و ابدأي باألصغر, قيسي قطرها ثم أوجدي نصف القطر و سجلي القيمة في التقرير ثم ثبتيها على الحامل المدرج ( هذه القيمة هي القيمة الحقيقة لنصف القطر( شغلي جهاز التسالميتر, سيقرأ المجاالت المغناطيسية الموجودة في المعمل, لذا قومي بتصفيره قبل البدء في العمل حتى نلغي الخلفية المغناطيسية للمعمل ( تأكدي أن التسالميتر في منتصف الحلقة ) شغلي مولد التيار ( ال تقومي بتشغيل المولد قبل تثبيت الحلقة حتى ال تتعرضي لشرارة كهربائية ) اجعلي التيار عند و سجلي قيمة المقابلة ثم زيدي التيار كل مرة بمقدار حتى تصلي ل اعيدي الخطوات السابقة للحلقتين الباقية ارسمي العالقة بين و للثالثة حلقات و أوجدي الميل احسبي قيمة نصف قطر الحلقة لكل الحلقات عمليا باستخدام القانون )2( علما بأن احسبي نسبة الخطأ في قياس قطر الحلقة لكل الحلقات يمين و قيسي اآلن اجعلي المسافة بين حساس التسالميتر و منتصف الحلقة ثم اعيدي نفس القياسات عندما تكون الحركة يسار وهكذا عند القيم على يمينا و يسارا و شدة المجال المغناطيسي و من ثم ارسمي العالقة بين االزاحة نفس الصفحة

18 حساب ثابت العزل بإستخدام دائرة الرنين على التوالي RLC الهدف من التجربة: 1- حساب ثابت العزل لمادتي الخشب والبالستيك 2- دراسة العالقة بين سعة المكثف والمسافة بين لوحيه نظرية التجربة: تعطى سعة المكثف متوازي اللوحين بداللة مساحة كل من اللوحين A والمسافة بينهما d بالمعادلة التالية: (1) F/m وتحسب من العالقة التالية: حيث أن є o سماحية الفراغ وتساوي X Nm 2 /C 2 حيث k o ثابت كولوم وتساوي 8.98 X 10 9 فإذا وضعت مادة عازلة بين لوحي المكثف إزدادت سعة المكثف وتعطى ب: (2) حيث є d سماحية المادة العازلة وهي خاصية للمادة تختلف من مادة ألخرى وتحسب من العالقة التالية: حيث k ثابت العزل للمادة العازلة ويسمى أيضا بالسماحية النسبية للماده ومن المعادلتين 1 و 2 نحصل على: (3) ومن العالقه )3( يمكن حساب ثابت العزل لمادة ما بإستخدام مكثف متوازي اللوحين وقياس سعته في حالة وجود المادة العازلة وبدونها. وإليجاد سعة المكثف عمليا سنستخدم دائر ة رنين RLC المتصلة على التوالي بإستخدام مولد ذبذبات, وعند حصول الرنين )بتغيير التردد( تصبح الممانعة الكلية للدائرة 0=X ومنها X L X= C وحيث أن: X C =1/ωc و X L =ωl 17

19 ----(4) ومنها حيث f r تردد الرنين. فإذا أوجدنا تردد الرنين في وجود المادة العازلة يمكننا حساب ثابت العزل k من المعادلة )5( االتية, حيث أن:, f rd وفي حال عدم وجودها f ro ( ) (5) األدوات المستخدمة: [1] مولد ذبذبات, [2] مكثف متوازي اللوحين )الواح دائريه( قابل لتغيير المسافة بين لوحيه, [3] مقاومة متغيره, [4] راسم ذبذبات,C.R.O [5] ملف حثه mh 35 [6] أميتر وألواح من مواد عازلة )الخشب والبالستيك(. [1 ] [2 ] [4 ] [5 ] [3 ] [6 ] إحتياطات التجربة: 1- يجب ترك مسافة بين لوحي المكثف وذلك لتجنب حصول تفريغ كهربائي وظهور شراره كبيره عند التصاقهما تجنب إغالق مفتاح الميكروميتر الذي يتحكم في المسافة بين لوحي المكثف بقوه حتى اليتلف توصيل راسم الذبذبات على التوازي مع المكثف إلعطاء أوضح رنين وليس مولد الذبذبات

20 الدائرة المستعملة: خطوات العمل: a- حساب ثابت العزل لمادة عازلة شكل )1( صلي الدائرة كما في الشكل )1( قومي بقياس قطر المكثف المتوازي اللوحين وأحسبي مساحته A. ضعي لوحا كبيرا من المادة العازلة )الخشب( بين لوحي المكثف, ثم أغلقي اللوحين جيدا عليها بحيث يتالمسا معها تماما, بإستخدام الميكروميتر. ثم من مولد الذبذبات, إبدأي بتغيير التردد حتى تحصلي على تردد الرنين والذي تكون عنده سعة الموجة أكبر مايمكن وستشاهدين ذلك على راسم الذبذبات C.R.O عي ني قيمة تردد الرنين في وجود الخشب f rd f ro من الخطوة 4 وسجليها في الجدول )1( أبعدي المادة العازلة مع بقاء المسافة بين اللوحين ثابتة ثم أوجدي تردد الرنين من جديد وليكن هذا في حال عدم وجود المادة العازلة, ودو ني نتائجك في الجدول )1(. كرري نفس الخطوات السابقة لمادة البالستيك. أحسبيي ثابت العزل لكل مادة وقارني بين القيمتين. بإستخدام العالقه )4( أحسبي سعة المكثف في حال وجود كل من الخشب والبالستيك

21 جدول )1( :حساب ثابت العزل لمادتي الخشب والبالستيك f ro تردد الرنين للهواء ) ( d المادة f rd ( ) الخشب البالستيك b- دراسة العالقة بين تردد الرنين والمسافة بين لوحي المكثف إضبطي المسافة بين لوحي المكثف على, mm 2 بإستخدام الميكروميتر المثبت على الجهاز وكذلك بإستعمال نفس الدائرة التى في الجزء األول. شكل )1(. إبدأي في تغيير التردد من مولد الذبذبات, وأحصلي على تردد الرنين وذلك بمالحظة أكبر اتساع للموجه في راسم الذبذبات, ودو ني قراءة الرنين في الجدول )2(. f r غيري المسافة بين لوحي المكثف الى mm 4,وكرري نفس الخطوة رقم 2 كرري نفس الخطوات لمسافات أخرى ولتكن بزيادة mm 2 في كل مره الى.mm أرسمي رسما بيانيا بين مقلوب المسافة d/1 وسعة المكثف المقابله. C -5 أحسبي ميل الخط المستقيم ومنه أحسبي سماحية الفراغ المئوي في قيمتها. є o وأحسبي نسبة الخطأ مانوع العالقة بين المسافة بين لوحي المكثف وسعة المكثف المقابله لها

22 جدول )2(: دراسة العالقة بين سعة المكثف والمسافة بين لوحيه d(mm) 1/d ( ) f r ( ) المناقشة: 1- ماذا يحصل للمادة العازلة عند تطبيق مجال كهربي عليها كيف يمكنك تعيين ثابت العزل لمادة ما مانوع الدائرة المستعملة في تعيين ثابت العزل ولماذا مالفرق بين سماحية العازل وثابت العزل أحسبي سماحية الفراغ كيف يمكنك حساب السماحية الكهربية لمادة ما مما يتكون المكثف مالعوامل المؤثرة على سعة المكثف ماهي إستعماالت المكثف

23 الهدف من التجربة : المقو م الكهربائي دراسة مفهوم التقويم ايجاد كفاءة تقويم موجة كاملة.1.2 نظرية التجربة : المق وم الكهربائي هو جسر يتكون من أربع ثنائيات )دايودات( متصلة على شكل مربع يقوم بتقويم الموجة عن طريق تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر و للتقويم نوعين : 1. تقويم نصف موجة : في هذا النوع يلغى الجزء السالب من الموجة بينما يظل الجزء الموجب 2. تقويم موجة كاملة : في هذا النوع يحول الجزء السالب من الموجة إلى جزء موجب و يظل الجزء الموجب موجبا تعطى دائرة التقويم كما بالشكل : حيث نسمي الثنائيات ( الدايودات ) بالترتيب, D4, D3, D2, D1 للدايود الواحد فإن القطب الموجب يكون عند القاعدة و القطب السالب عند الرأس كما بالشكل التالي : 22

24 و الدايود يكون في حالة انزياح أمامي إذا كانت قطبية الموجة موجبة و في حالة انزياح عكسي إذا كانت قطبية الموجة سالبة, لذا في االنزياح األمامي سيمرر الدايود الموجة بينما في االنزياح العكسي لن تمر الموجة. كما نعلم أن موجة التيار المتردد تتكون من جزء موجب و جزء سالب, يعمل المقوم بحيث أنه في حالة مرور الجزء الموجب من الموجة يكون D3, D1 في حالة انزياح أمامي أي أنها تمرر الموجة بينما D4, D2 في حالة انزياح عكسي أي لن تمرر الموجة و بذلك يصل الجزء الموجب كما هو لمقاومة الحمل كما بالشكل : أما في حالة مرور الجزء السالب من الموجة يكون D4, D2 في حالة انزياح أمامي أي أنها تمرر الموجة بينما D3, D1 في حالة انزياح عكسي أي لن تمرر الموجة و بذلك يصل الجزء السالب لمقاومة الحمل موجبا كما بالشكل : 23

25 و بذلك يتم التقويم الكامل للموجة, و لمعرفة جودة التقويم البد من حساب (P.C.E) و هي كفاءة تحويل القدرة ( Effecincy ) Power Conversion نظريا و عمليا و مقارنتها مع بعضها : نظريا : η ( ) عمليا : η ( ) األدوات : جسر مقو م ( 4 ثنائيات ), مقاومة حمل, جهاز CRO, مولد تيار متردد, أسالك توصيل خطوات العمل : من مولد التيار المتردد للمقو م, اختاري قيمة من 1-5 فولت ( ال ادخلي جهد متردد تتجاوزي 5 فولت حتى ال يحترق الدايود ) شغلي جهاز CRO و اضبطي وضع المفاتيح على AC مع ترك زر X-Y شغال و ذلك ثم اضربيه في مفتاح التكبير سيظهر لك خط مستقيم, احسبي طول الخط أليجاد الجهد األعظمي : بين 1-5 فولت اعيدي الخطوات السابقة و لكن باختيار قيمة أخرى للجهد المتردد, حيث مقاومة الحمل أوجدي التيار األعظمي : أوجدي قيمة التيار المستمر : 7. أوجدي قدرة التيار المستمر : أوجدي القيمة الفعالة للتيار المقوم : أوجدي قدرة التيار المتردد :, مقاومة الدايود.8.9 اآلن احسبي ال (P.C.E) نظريا و عمليا و من ثم احسبي نسبة الخطأ لهما, ثم اعيدي الحسابات لقيمة الجهد المتردد األخرى. 24

26 حساب نسبة شحنة األلكترون الى كتلته بإستخدام أنبوبة طومسون الهدف من التجربة: 1- حساب الشحنة النوعيه لأللكترون) e/m ( ومقارنتها بالقيمه النظريه دراسة تأثير المجال الكهربي E على شعاع من األلكترونات beam( )electronic دراسة تأثير المجال المغنطيسي B على شعاع من األلكترونات دراسة تأثير كل من المجال الكهربي والمغنطيسي على شعاع من األلكترونات نظرية التجربة: عندما يتحرك الكترون في مجال كهربي منتظم شدته E فإن طاقته الحركيه K.E تعطى ب: وبما أن المجال الكهربي يؤثر على األلكترون بطاقه كهربيه مقدارها يعطى ب: E=qV=eV ومن مبدأ حفظ الطاقه فإن الطاقه المفقوده من المجال الكهربي = الطاقه الحركيه المكتسبه في األلكترون ---(1) حيث e شحنة األلكترون m كتلة األلكترون سرعة األلكترون V الجهد المسرع الذي يحرك األلكترون )فرق جهد التعجيل( وإذا أثر مجال مغنطيسي منتظم شدته B في إتجاه عمودي على حركة األلكترون فإن األلكترون يتحرك في مسار دائري يعطى نصف قطره R بالعالقه: -----(2) حيث أن : m كتلة األلكترون B شدة المجال المغنطيسي e شحنة األلكترون x10 كولوم U الجهد المسرع الذي يحرك األلكترون )فرق جهد التعجيل( سرعة األلكترون 25

27 ومن العالقتين )1( و) 2 ( يمكن حساب الشحنه النوعيه لأللكترون )e/m( من العالقه: ---(3) فإذا تم قياس كل من الجهد U ونصف قطر المسار R وشدة المجال المغنطيسي, B يمكن حساب النسبه e/m عمليا وفي هذه التجربه يول د المجال المغنطيسي B بإستخدام ملفي هلموهولتز ويكون متعامدا مع إتجاه حركة األلكترون. وكلما زادت شدة المجال المغنطيسي B زاد إنحناء مسار شعاع األلكترونات حتى يكتمل المسار الدائري على شكل حلقه. األدوات المستخدمة: أنبوبة تمسون( tube Thomson ),زوج من ملفات هلموهولتز (Helmoholtz pair of تيار مستمرDC,مصدر (High voltage power جهد عالي)عدد supplies))2 ( coils,مصدر. (DC power supply))0-16v/0-5a( شكل) 1 (: صوره توضح أدوات التجربه وطريقة توصيلها 26

28 إحتياطات التجربه: 1- التأكد من توصيل الدائره بشكل صحيح. يجب مراعاة أن اليزيد الجهد المطبق على الكاثود عن 4kV وذلك حتى اليؤدي الى تسخين الفتيله أكثر من الالزم ومن ثم إنفجار األنبوبه. وضع ملفي هلموهولتز بشكل متوازي ومحاذي جدا ألنبوبة طمسون للحصول على أقوى تأثير للمجال المغنطيسي تقرأ المسافة على المحور الصادي بإعتبار كل مربع 0.5 cm ماهو مكتوب على الشاشة. بينما تقرأ على السيني بحسب -4 خطوات العمل: a( دراسة حركة شعاع من األلكترونات تحت تأثير مجال كهربي 1- ص يل الدائره الكهربيه كما في الشكل بدون توصيل ملفات هلموهولتز. 2- طبقي جهد على األنود )المصعد( من المصدر U A مقداره 4 kv لتسخين فتيلة الكاثود )المهبط( ومن ثم إنطالق شعاع من األلكترونات )سيظل هذا الجهد ثابت طوال أجزاء التجربه الثالثه(. 3- قومي بقياس المسافة بين لوحي المكثف ولتكن. d 4- طبقي جهد على لوحي المكثف من المصدر. 1.5 kv مقداره U p 5- الحظي إنحراف الشعاع األلكتروني بشكل بسيط على شكل قوس, كما في الشكل) 2 (. 6- سجلي النقاط Y التى يمر بها الشعاع والتى تقابل النقاط 0,1,2,3,4,5,6=X في الجدول (a) وتمثل قيم Y هذه القيم التجريبيه ويرمز لها ب. Y ex 7- كرري الخطوه 3 بجهود مختلفه مره عند 2.5 kv ومره عند, 2 kv وفي كل مره سجلي قيمة الزوج )x,y( في الجدول. والحظي بين نوع العالقه 8- ارسمي العالقه بين X و Y ex لجميع الجداول في رسمه واحده Y ex والجهد المطبق وفسريها 27

29 U p =1.5 kv At X Y ex Y th شكل )2( 5 6 الجدول )a( علما بأن: حيث أن: E تمثل شدة المجال الكهربي المطبق على شعاع األلكترونات و d تمثل المسافه بين لوحي المكثف. B دراسة حركة شعاع من األلكترونات مع المجال المغنطيسي b) 1- ص يل الدائره كما في الشكل )1( مع إزالة مصدر الجهد الذي على لوحي المكثف Up 2- ص يل زوج ملفات هلموهولتز على التوالي مع مصدر التيار المستمر DC للتيار. إلعطاء أكبر قيمه 3- قومي بقياس نصف قطر ملف هلموهولتز وليكن. r مقداره 4 kv لتسخين فتيلة الكاثود 4- طبقي جهد على األنود )المصعد( من المصدر U A )المهبط( ومن ثم إنطالق شعاع من األلكترونات. 5- ارفعي قيمة التيار المار في ملفي هلموهولتز بالتدريج والحظي إنحراف الشعاع األلكتروني كما في الشكل )3(. 28

30 , إقرأي 6- عند قيم مختلفه للتيار من 0.1=I A الجدول )b(. الزوج )X,Y( من الشاشة ودوني القراءه في Y ex 7- كرري الخطوه 5 عند تيارات مختلفه. 0.15,0.2=I A 8- ارسمي العالقه بين X و Y ex لجميع الجداول في رسمه واحده والحظي نوع العالقه بين وشدة التيار المطبق وفسريها At I=0.1 A X Y ex B ( ) R ( ) شكل )3( 6 الجدول )b( علما بأن: حيث أن: R تمثل نصف قطر مسار شعاع األلكترونات x kg كتلة األلكترون وتساوي m e و B شدة المجال المغنطيسي المطبق على شعاع األلكترونات. و μ o تمثل النفاذية المغنطيسية للفراغ وتساوي 4π X 10-7 wb/a.m و N عدد لفات ملف هلموهولتز وتساوي 320 لفه و r نصف قطر ملف هلموهولتز 29

31 C) دراسة تأثير كل من المجال المغنطيسي والكهربي على مسار األلكترونات وحساب الشحنة النوعيه لأللكترون 1- ص يل الدائره كما في الشكل )1(. 2- طبقي جهد على األنود )المصعد( من المصدر )المهبط( ومن ثم إنطالق شعاع من األلكترونات. U A مقداره 4 kv لتسخين فتيلة الكاثود 3- طبقي جهد مناسب على لوحي المكثف من المصدر. 2 kv مقداره U p 4- ارفعي قيمة التيار المار في ملفي هلموهولتز بالتدريج الى قيمه مناسبه ولتكن 0.25 A قادره على جعل الشعاع األلكتروني ينحرف عن مساره على شكل قوس بشكل ملحوظ نتيجة تأثير المجالين الكهربي والمغنطيسي عليه. كما في الشكل )4(. 5- إقرأي الزوج )X,Y( من الشاشه الوميضيه ودو ني قراءاتك في الجدول )C(. 6- احسبي الشحنه النوعيه لأللكترون من العالقه )3( لكل قراءه, ثم أحسبي المتوسط وقارنيها بالقيمه النظريه. At: Up=2 kv I =0.25 X حساب المتوسط Y ex A R e/m الجدول )C( شكل )4( ---(3) علما بأن: ( ) 30

32 حيث أن μ o تمثل النفاذية المغنطيسية للفراغ وتساوي. 4π X 10-7 wb/a.m و N عدد لفات ملف هلموهولتز وتساوي 320 لفه. شرح طريقة توصيل الدائره الكهربيه الموضحه في الشكل )1( 1- ص يل المقبس F1 وF2 على حامل األنبوبه لتسخين فتيلة الكاثود بمخرج الجهد 6.3 V في المنفذ خلف مصدر الجهد العالي. 10 kv 2- ص يل المقبس C على حامل األنبوبه )تمثل غطاء الكاثود في انبوبة طمسون( بالقطب السالب والمقبس A )األنود( بالقطب الموجب لمصدر الجهد العالي Uوكذلك A 10 kv صلي منفذ األرضي بالقطب الموجب. 3- ص يل اللوح العلوي للمكثف بالقطب الموجب لمصدر الجهد العالي Uوكذلك p 10 kv اللوح السفلي بالقطب السالب لنفس المصدر, وصلي األرضي بالمقبس الذي في وسط المصدر. 4- قومي بقياس المسافه d بين لوحي المكثف. 5- شغلي مصدر الجهد العالي U A حتى يتم تسخين الفتيله. 6- قومي بزيادة الجهد U A بالتدريج ببطىء والحظ زيادة شدة وضوح الشعاع اإللكتروني في 7- مركز الشاشه الوميضيه على شكل خط مستقيم. المناقشة: 1- مما تتكون أنبوبة طومسون كيف يمكن إنتاج األلكترونات في أنبوبة طمسون ماذا يحدث لشعاع األلكترونات عند تعرضه لمجال كهربي ولماذا ماذا يحدث لشعاع األلكترونات عند تعرضه لمجال مغناطيسي كيف يمكن إنتاج التيار بأكبر مايمكن من ملفي هلموهولتز على ماذا يعتمد نصف قطر مسار شعاع األلكترونات عند تعريضها لمجال كهرومغنطيسي

33 الرنين في دوائر RLC الهدف من التجربة : دراسة الرنين في دوائر RLC حساب المعامالت الخمسة المميزة للرنين : معامل الجودة, االتساع الشريطي, زاوية الطور, متوسط القدرة, الممانعة الكلية.1.2 نظرية التجربة : عند توصيل مكثف و مقاومة و ملف على التسلسل مع مولد ذبذبات و أميتر فإن الرنين يحدث, عندها ستلغي كل منهما األخرى و مع الممانعة الحثية عندما تتساوى الممانعة السعوية للدائرة المكونة, ألن معادلة الممانعة الكلية تكون ممانعة الدائرة الكلية هي فقط قيمة المقاومة من مكثف و مقاومة و ملف تعطى بالعالقة : و عند الرنين فإن لذلك : و سيكون التيار المار في الدائرة في حالة الرنين أكبر ما يمكن, و يمكن مالحظة ذلك من جهاز األميتر, حيث سنالحظ أنه بزيادة التردد في الدائرة سيزداد التيار حتى يصل لقيمة عظمى بعدها يبدأ يقل, هذه القيمة العظمى هي و التردد المقابل لها هو تردد الرنين و باستخدام جهاز CRO نالحظ أن الرنين يحدث عندما تتسع الموجة لتصل ألعلى نقطة بعدها تبدأ تقل, النقطة العليا هي حالة الرنين ) و التيار األعظمي بمعرفة تردد الرنين ( و التردد الزاوي للرنين المقاومة و سعة المكثف و حث الملف يمكن حساب المعامالت الخمسة المميزة للرنين : و 1. معامل الجودة : 2. االتساع الشريطي : الممانعة الكلية : حيث و,.3 4. زاوية الطور :, حيث 5. متوسط القدرة : 32

34 من تطبيقات دوائر الرنين أنها تستخدم في التوليف في المذياع و أجهزة االستقبال. دائرة التجربة : األدوات : مكثف, ملف مقاومتين أميتر, مولد ذبذبات, جهاز CRO خطوات العمل : صلي الدائرة كما بالشكل أعاله ( الذي يقابل أعلى قيمة للتيار وابحثي عند تردد الرنين ضعي المقاومة عند ) و سجلي قيمة تردد الرنين و قيمة التيار األعظمي في الجدول السابقة ) ( بدون تغيير قيمة و سجلي قيمة غيري المقاومة إلى في و التيار و سجلي قيمة التردد نقصي في كل مرة من قيمة تردد الرنين ( خذي 15 قراءة ) ثم الجدول عند المقاومة في و التيار و سجلي قيمة التردد و زيدي كل مرة ارجعي لتردد الرنين ( خذي 15 قراءة أيضا ) ثم الجدول عند المقاومة ارسمي العالقة بين التردد و التيار عند المقاومتين على نفس الصفحة احسبي المعامالت الخمسة لكل جدول ( نظريا و عمليا ) كما هو موضح في تقرير التجربة

35 قياس جهد الحث المتولد في موصل على شكل حلقه)عروه( يتحرك في مجال مغنطيسي منتظم الهدف من التجربه: 1- قياس جهد الحث كدالة في عرض موصل حلقي الشكل )عروه(. قياس جهد الحث كدالة في كثافة الفيض المغنطيسي. قياس جهد الحث كدالة في سرعة العروه نظرية التجربه: إذا تحركت حلقه موصله )عروه( في مجال مغنطيسي منتظم, فإن معدل تغير الفيض المغنطيسي بالنسبة للزمن يعطى بالمعادلة: حيث B شدة المجال المغنطيسي d عرض العروة المتحركة في المجال المغنطيسي dx التغير في الطول و x هو طول العروه. وحيث أن: حيث ν تمثل سرعة سحب العروة في المجال المغنطيسي,فتكون القوه الدافعه الكهربية التأثيرية والتى تمثل الجهد الحثي U المتولد في العروة تعطى ب وبداللة سرعة العروة فإن: ومن العالقة )4( نالحظ ان جهد الحث المتولد في العروة يعتمد على : 1- المجال المغنطيسي B. عرض الموصل الحلقي )العروة( d. سرعة العروة. ν

36 ولدراسة تأثير كل من هذه العوامل على الجهد الحثي المتولد في الموصل,علينا أن تثبيت عاملين ودراسة تأثير العامل الثالث. سيتم التحكم بسرعة العروة عن طريق ربطها بمحور دوران متصل بمحرك كهربائي له عدة سرعات مختلفه, كما يتم تغيير شدة المجال المغنطيسي بتغيير عدد األزواج المغنطيسية التى توضع حول العروة المتحركة. أما تغيير عرض العروة فيتم بنقل نقطة اإلتصال مع العروة عن طريق وضع قنطرة سلكية صغيرة في الموضع المناسب, من اوضاع ثالثة هي : cm( 4,2.8,2(. األدوات المستخدمة [1] جهاز به عروات التوصيل )جهاز الحث(, induction apparatus [2] أزواج من المغناط الدائمة أسطوانية الشكل, pairs of magnets,cylindrical [3] محرك كهربائي مع [4] وحدة تحكم, control unit for experiment motor [5] جهاز ميكروفولتوميتر microvolt meter [5] [1] [2] [3] [4] إحتياطات التجربة: 1- التأكد من وضع األزواج المغناطيسية في المكان الصحيح حسب الرقم الموجود على الجهاز بحيث يكون كل زوجين متقابلين عند نفس الرقم. الحرص على إغالق المحرك الكهربي الذي يسحب العروة فور وصولها حتى الينقطع الخيط. -2 خطوات العمل: a) دراسة تأثير تغير كثافة الفيض المغنطيسي على الجهد المتولد 1- ثبت عرض العروة d عند قيمة محددة وثابتة طوال التجربة. 2- ثبت سرعة المحرك عند قيمة محددة وثابتة طوال التجربة. 35

37 ضع ثمانية أزواج من المغانط في أماكنها الصحيحة بالجهاز. أسحب العروة بالسرعة المحددة, بواسطة المحرك وسجل قراءة الميكروفولتميتر المتولدة. غير عدد المغانط الى ستة أزواج ثم أسحب العروة في المجال بنفس السرعة السابقة وسجل قراء الميكروفولتميتر المتولدة. كرر الخطوات السابقة مع عدد آخر من أزواج المغانط, ودون القراءة في الجدول) 1 (. أرسم رسما بيانيا بين الجهد U وعدد األزواج. n ماذا تالحظ n d cm ν m/s U x 10-3 V الجدول )1( b) دراسة تأثير تغير السرعة على الجهد المتولد 1- خذ ستة أزواج من المغانط ورتبها على جانبي المكان الذي ستتحرك فيه العروة. أختر عرض مناسب للعروة. وليكن. d=4cm أسحب العروة بتشغيل المحرك عند سرعة معينة وسجل قراء الميكروفولتميتر في الجدول.)2( -2-3 كرر الخطوة السابقة 3 بتغيير السرعة وسجل قراءة الميكروفولتميتر أرسم العالقة بيانيا بين القوة الدافعة الكهربية التأثيريه U وسرعة سحب العروة ν. ماذا تالحظ n d cm ν m/s U X 10-3 V 6 4 الجدول )2( 36

38 (C دراسة تأثير عرض الموصل d على الجهد المتولد: 1- ثبت عدد المغانط وسرعة العروة في المجال المغنطيسي عند قيم ثابتة طوال التجربة 2- غير عرض العروة بنقل القنطرة السلكية الى موضع جديد حسب الترتيب )4cm,2.8cm,2cm( 3- إسحب العروة بالسرعة المحددة التى إخترتها سابقا, وسجل قراءة الميكروفولتميتر. 4- كرر الخطوات السابقة مع باقي األطوال,وسجل نتائج في جدول )3( 5- ارسم العالقة بين عرض الموصل d وبين الجهد الحثي المتولد.ماذا تالحظ n d cm ν m/s U X 10-3 V الجدول )3( المناقشة: 1- هل نستطيع إنتاج مجال كهربي من مجال مغناطيسي كيف يتم ذلك على ماذا ينص قانون فارادي أشرحي نظرية التجربة على ضوء قانون فارادي أرسمي رسمة توضح نظرية التجربة ما هو سبب تولد قوة دافعة كهربية في هذه التجربة أستنتجي عالقة للتيار المستحث والقدرة المستحثة في الموصل الحلقي الشكل

39 دراسة التيار بإستخدام راسم االهتزاز المهبطي الهدف من التجربة : التعرف على جهاز راسم االهتزاز المهبطي 1. ايجاد جهد تيار مستمر DC 2. ايجاد جهد تيار متردد AC 3. نظرية التجربة : التيار هو عبارة عن سيل من الشحنات المتحركة و للتيار نوعان : ) Direct Current( DC تيار مستمر ) Alternating Current( AC تيار متردد يختلف التيار المستمر عن التيار المتردد في أنه تيار ذو اتجاه واحد في حين أن التيار المتردد هو تيار ذو موجات بإتجاهين و للتيار المستمر أنواع : بينما للتيار المتردد نوع واحد و هو الشكل الذي تعكس فيه الموجات نفسها كل دورة 38

40 يمكن نقل القدرة الكهربائية عبر التيار المتردد إلى مسافات بعيدة جدا وهذا ما ال يمكن للتيار المستمر أن يفعله بطريقة اقتصادية حيث يمكن خفض ورفع جهد المولد الكهربائي المتردد باستخدام المحوالت و هذا المبدأ ال يمكن تطبيقه على التيار المستمر بسبب عدم وجود تغير في التدفق المغناطيسي. جهاز راسم االهتزاز المهبطي :CRO هو جهاز يحتوي على مجموعة من االقطاب الموجبة ( مصاعد ) و االقطاب السالبة ( مهابط ) تتحرك حسب تشغيلنا ألزرار و مفاتيح التحكم الظاهرة على الجهاز حتى تمكننا من التحكم بالشكل الظاهر على الشاشة. تتكون شاشة الجهاز من مادة فلورية عندما يصطدم بها االلكترون يتحول لوميض ( ضوء ) نستطيع رؤيته على الشاشة, الشاشة مقسمة لمربعات كل مربع مقسم ألربع شرطات, لذا فالمربع الواحد يسمى div و الشرطة الواحدة تساوي 0.2 div الجهاز يتكون من ثالث قنوات و لكل قناة مفتاح خاص فيها, القنوات هي : قناة ( CH1 القناة األولى ) وهي القناة التي تجعل الشكل الظاهر على الشاشة يتحرك على المحور السيني, مفتاح هذه القناة يسمى ( مفتاح تكبير القناة األولى ) و وحدته volt/div قناة ( CH11 القناة الثانية ) و هي القناة التي تجعل الشكل الظاهر على الشاشة يتحرك على المحور الصادي, مفتاح هذه القناة يسمى ( مفتاح تكبير القناة الثانية ) و وحدته volt/div قناة Time وهي القناة الزمنية كما أن الجهاز يحتوي على مجموعة من األزرار : زر AC و زر : DC نشغل الزر الخاص بالتيار الداخل, فإذا كنا نتعامل مع تيار مستمر AC و هكذا مع DC فإننا نقوم بتشغيل الزر DC زر : CH 1 نقوم بتشغيله عندما نستخدم القناة CH 1 حيث يظهر على الشاشة شكل المصدر الذي تم توصيله مع القناة CH 1 بوجود العامل الزمني

41 زر : CH 11 نقوم بتشغيله عندما نستخدم القناة CH 11 حيث يظهر على الشاشة شكل المصدر الذي تم توصيله مع القناة CH 11 بوجود العامل الزمني زر : X-Y نقوم بتشغيله عندما نريد شكل المصدر الموصل مع القناة األولى أو الثانية و لكن بدون وجود العامل الزمني, أي أن هذا الزر يعمل على تعطيل العامل الزمني أزرار : POS هي أربع أزرار تعمل على تحريك الشكل الظاهر على الشاشة أفقيا و عموديا األدوات : راسم االهتزاز المهبطي مولد تيار متردد و مستمر مزود بفولتميتر أسالك توصيل خطوات العمل : : CRO التعرف على جهاز A. 1. قومي بتجريب القنوات و االزرار الظاهرة على شاشة الجهاز و دوني فائدة كل منها في تقريرك 2. صلللي مصللدر تيللار مسللتمر DC بحيللث القطللب السللالب مللع أرضللي الجهللاز و القطللب الموجب من مدخل القناة األولى, شغلي زر CH 1 ثم زر, X-Y دونلي مالحظتلك في التقرير 3. أعيدي الخطوة السابقة مع مصدر تيار متردد AC ملع مالحظلة أن التيلار المتلردد لليس له أقطاب 4. أعيدي الخطوة 2 و 3 و ذلك باستخدام القناة الثانية, CH 11 ماذا تالحظين ايجاد جهد مصدر مستمر : DC 1. شغلي زر X-Y و اضبطي النقطة الظاهرة عند نقطة األصل 2. صلللي مصللدر مسللتمر DC مللع إحللدى القنللوات ( إمللا CH 1 أو ) CH 11 بحيللث الموجب مع مدخل القناة و السالب مع األرضي و ضعي مفتاح تكبير القناة عنلد =K 2 volt / div 3. سوف تنزاح النقطة عن موضعها, احسبي عدد التقسيمات التي انزاحت بها النقطة وهي D 4. أوجدي جهد المصدر المستمر من العالقة :.B أعيدي الخطوات السابقة عندما يكون مفتاح التكبير 5 volt / div أوجدي نسبة الخطأ في قياس و 10 volt / div.5.6 : AC ايجاد جهد مصدر متردد C. 40

42 شغلي زر X-Y صلي مصدر متردد AC بإحلدى القنلوات ( إملا CH 1 تكبير القناة عند K= 2 volt / div قيسي طول الخط المستقيم L أوجدي الجهد من قمة إلى قمة حسب العالقة : أو ) CH 11 و اجعللي مفتلاح أوجدي القيمة العظمى للجهد من العالقة :.5 ) من العالقة : أوجدي جهد المصدر المتردد ( و يسمى الجهد الفعال.6 10 volt / div و 5 volt / div أعيدي الخطوات السابقة عندما يكون مفتاح التكبير أوجدي نسبة الخطأ في قياس.7.8 القيمة العظمى للجهد الجهد من قمة إلى قمة صفر فولت الجهد الفعال 41

43 تعيين قيمة المركبة األفقية لشدة المجال المغناطيسي األرضي بواسطة ملف دائري)عروة موصل( دوار الهدف من التجربة: 1- حساب المركبة األفقية لشدة المجال المغنطيسي األرضي 2- دراسة العالقة بين سرعة الملف الدائري والمجال المغنطيسي الناشىء نظرية التجربة: عندما تدور عروة دائرية )حلقة( من موصل,عدد لفاتها N ونصف قطرها R حول محورها في مجال مغنطيسي منتظم B وبسرعة زاوية ثابتة w وزمن t فإن الفيض المغناطيسي الناشىء في العروة يساوي: وحيث أن B هي المركبة الفعالة للمجال المغنطيسي األرضي عموديه على محور الدوران )نتيجة دوران الحلقة حول محورها( وبالتالي فإن جهد الحث المغنطيسي األعظم الناشيء في الملف الدوار تبعا لقانون فارادي يعطى بالعالقة: ω تساوي حيث أن السرعة الزاوية ω و T تمثل الزمن الدوري ومن ذلك فإن أقصى قيمة لشدة المجال المغنطيسي الناشيء في الملف الدائري تعطى بالمعادلة: حيث i تمثل إتجاه محور الدوران وتساوي x,y,z ومن هذا فإن المركبة األفقية لشدة المجال المغنطيسي األرضي تساوي مجموع المركبات الثالث B x,b y,b z وفق المعادلة االتية: 42

44 ويعطى إتجاه هذه المركبة األفقية لشدة المجال المغنطيسي األرضي بالعالقة: Ɵ E θ األدوات المستعملة: زوج من ملفات هلموهولتز,كاسي سنسور )حساس(,صندوق μv,كاسي الب,أسالك طويله تقريبا 1m )عدد 2 (,محرك )موتور( و وحدة تحكم بالمحرك )الموتور( وكمبيوتر. رسم توضيحي ألدوات التجربة إحتياطات التجربة: 1- إستعمال أسالك طويله جدا لتجنب إنقطاعها أثناء الدوران 2- للحصول على نتيجة دقيقة يجب إستعمال ملفات كبيره جدا,وهذا متعذر في المعمل 3- يجب أن يكون السلك مشدود أثناء الدروان وذو سرعة مناسبه غير بطيئه بحيث ترسم الموجات بشكل جيد ذو قمم بارزه في الكمبيوتر خطوات العمل: a- تعيين المركبة األفقية لشدة المجال المغنطيسي األرضي 1- ص يل الدائرة كما في الشكل 2- ضعي المحرك على السرعة صفر 43

45 شغلي التجربة, ثم أرفعي السرعة تدريجيا حتى تصبح مناسبه أرفعي يدك لألعلى ممسكة األسالك بشكل مشدود واجعل الموتور )المحرك( يدور وفي هذه األثناء شغلي البرنامج على الكمبيوتر بعد تكون عدد من الموجات,تقريبا بعد 10 sec,أغلقي الموتور وأحسبي الزمن الدوري الحثU Tوجهد من الكمبيوتر ود وني القراءات في الجدول )1( حركي مفتاح الموتور في اإلتجاه المعاكس وانت ممسكة باألسالك حتى تنفك اللفات أعيدي الخطوات السابقة لكل إتجاه ثالث مرات وسجلي قراءة كل مركبة في الجدول المخصص لها ثم أحسب المتوسط لكل م رك بة. B x B, y B, z ومن ثم أحسبي شدة المجال المغنطيسي األرضي وكذلك أوجدي إتجاهها B E U ( ) T ( ) جدول )1( في إتجاه X U ( ) B x ( ) T ( ) U ( ) T ( ) U ( ) T ( ) جدول )2( في إتجاه Y B y ( ) U ( ) T ( ) U ( ) T ( ) جدول )3( في إتجاه Z B z ( ) 44

46 أسماء التجارب ورموزها الفهرس 45

47 الفهرس قواعد السالمة في التعامل مع الكهرباء...1 ماذا تفعلي عند حدوث صدمة كهربائية... 3 رموز العناصر األلكترونية في الدوائر الكهربية ووظائفها... 4 المحول الكهربائي...6 تجربة ميليكان )قطرة الزيت(...9 بيوت و سافارت حساب ثابت العزل بإستخدام دائرة الرنين على المقو م التوالي... RLC 17 الكهربائي حساب نسبة شحنة األلكترون الى كتلته بإستخدام أنبوبة طومسون الرنين في دوائر...RLC 32 قياس جهد الحث المتولد في موصل على شكل حلقه)عروه( يتحرك في مجال مغنطيسي منتظم... دراسة التيار بإستخدام راسم االهتزاز المهبطي تعيين قيمة المركبة األفقية لشدة المجال المغناطيسي األرضي بواسطة ملف دائري)عروة موصل( دوار... أسماء التجارب ورموزها الفهرس "أرسمي خطة واضحة لمستقبلك,,أبذلي جهدك لتحقيقها,,أجعلي رضا هللا فوق كل هدف,,وستصلين يوما ما لمبتغاك " 46