🎯 نواتج التعلم
🎯 Learning Outcomes
بعد هذه التجربة ستكون قادرًا على أن:
After this experiment you will be able to:
- تفسّر لماذا يتولد تيار مستحث عندما يتغير التدفق المغناطيسي خلال ملف.Explain why an induced current appears when the magnetic flux through a coil changes.
- تحسب القوة المحركة المستحثة: \(\varepsilon=-N\dfrac{d\Phi}{dt}\).Calculate the induced emf: \(\varepsilon=-N\dfrac{d\Phi}{dt}\).
- تحدد اتجاه التيار المستحث بقانون لنز.Determine the direction of the induced current using Lenz's law.
- تفسّر لماذا لا يتولد تيار عندما يكون الملف داخل الحقل بالكامل.Explain why no current appears when the coil is completely inside the field.
🎬 شاهد الفيديو
🎬 Watch the Video
🔍 الفكرة في صورة
🔍 The Idea in a Picture
⚡ التدفق والقوة المحركة المستحثة
⚡ Flux and the induced emf
التدفق المغناطيسي \(\Phi=BA\cos\theta\) هو عدد خطوط المجال التي تخترق الملف. عندما يتغير هذا التدفق، تتولد قوة محركة مستحثة في الملف، ويمر فيه تيار إذا كانت الدائرة مغلقة.
The magnetic flux \(\Phi=BA\cos\theta\) is the number of field lines that pass through the coil. When this flux changes, an emf is induced in the coil, and a current flows if the circuit is closed.
📘 قانون فاراداي ولنز
📘 Faraday's and Lenz's laws
\[\varepsilon=-N\dfrac{d\Phi}{dt}\qquad I=\dfrac{\varepsilon}{R}\]
حيث \(N\) عدد لفات الملف، و\(R\) مقاومة الدائرة. الإشارة السالبة تعني أن التيار المستحث يعاكس التغير في التدفق (قانون لنز).
where \(N\) is the number of turns and \(R\) the circuit resistance. The minus sign means the induced current opposes the change in flux (Lenz's law).
💡 شرح إضافي: لماذا تتولد القوة المحركة أثناء الدخول والخروج فقط؟
💡 Extra explanation: why is the emf produced only while entering and leaving?
عندما يكون الملف داخل الحقل بالكامل يبقى التدفق ثابتًا، لأن عدد الخطوط التي تخترقه لا يتغير، فلا يتولد تيار. أما أثناء الدخول فيزداد التدفق، وأثناء الخروج يتناقص، فيتولد تيار في الحالتين.
When the coil is completely inside the field, the flux stays constant because the number of lines through it does not change, so no current is produced. While entering the flux increases, and while leaving it decreases, so a current appears in both cases.
💡 شرح إضافي: لماذا يقاوم الملف حركته؟
💡 Extra explanation: why does the coil resist its motion?
التيار المستحث يُنتج قوة على الجزء الداخل من الملف في الحقل، وهذه القوة تعاكس الحركة (قانون لنز وهو نتيجة لحفظ الطاقة). لو كانت القوة في اتجاه الحركة لتسارع الملف دون مصدر طاقة، وهذا مستحيل.
The induced current produces a force on the part of the coil inside the field, and this force opposes the motion (Lenz's law, which follows from energy conservation). If the force pointed along the motion, the coil would accelerate with no energy input, which is impossible.
🧪 التجربة التفاعلية: الملف يدخل الحقل ويخرج منه
🧪 Interactive Experiment: The Coil Entering and Leaving the Field
اضغط «تشغيل» وراقب الملف يتحرك نحو منطقة الحقل المغناطيسي. لاحظ اتجاه التيار المستحث (الأسهم على الملف) والقوة التي تعاكس الحركة (السهم الأحمر)، ومنحنيي التدفق والقوة المحركة. غيّر السرعة وعدد اللفات والمقاومة لترى أثرها.
Press Start and watch the coil move toward the magnetic field region. Notice the direction of the induced current (arrows on the coil) and the force opposing the motion (red arrow), and the flux and emf curves. Change the speed, the number of turns and the resistance to see their effect.
ملاحظة: الحركة مُبطّأة لتُرى بوضوح، والقيم بوحدات نسبية.
Note: the motion is slowed down to be visible, and the values are in relative units.
🧲 الملف يتحرك عبر الحقل المغناطيسي
🧲 The coil moving through the magnetic field
✍️ أمثلة محلولة
✍️ Worked Examples
ملف عدد لفاته \(100\)، يتغير التدفق خلاله من \(2\times10^{-3}\ \mathrm{Wb}\) إلى صفر خلال \(0.5\ \mathrm{s}\). احسب متوسط القوة المحركة المستحثة.
A coil of \(100\) turns has its flux change from \(2\times10^{-3}\ \mathrm{Wb}\) to zero in \(0.5\ \mathrm{s}\). Find the average induced emf.
في المثال السابق، إذا كانت مقاومة الدائرة \(4\ \Omega\)، فما التيار المستحث؟
In the previous example, if the circuit resistance is \(4\ \Omega\), what is the induced current?
ملف كامل داخل مجال منتظم ينزلق بسرعة ثابتة داخله. هل يتولد فيه تيار مستحث؟ ولماذا؟
A coil lies completely inside a uniform field and slides with constant speed inside it. Is a current induced? Why?
📚 ملخص
📚 Summary
| الحالةCase | التدفقFlux | التيار المستحثInduced current |
|---|---|---|
| يدخل الحقلentering the field | يتزايدincreases | يعاكس الدخول (يقاوم الحركة)opposes the entry (resists the motion) |
| يخرج من الحقلleaving the field | يتناقصdecreases | يعاكس الخروج (يقاوم الحركة)opposes the exit (resists the motion) |
| داخل الحقل كلهfully inside | ثابتconstant | لا يوجد تيارno current |
⚠️ أخطاء شائعة
⚠️ Common mistakes
- الظن أن التيار يتولد عندما يكون الملف داخل المجال؛ المهم هو تغير التدفق لا وجود المجال.Thinking current appears when the coil is inside the field; what matters is the change of flux, not the presence of the field.
- نسيان الإشارة السالبة في قانون فاراداي، وبالتالي الخطأ في اتجاه التيار.Forgetting the minus sign in Faraday's law, and so getting the direction of the current wrong.
- الخلط بين التدفق والقوة المحركة؛ التدفق قد يكون كبيرًا والقوة المحركة صفرًا (عندما يكون ثابتًا).Confusing flux with emf; the flux may be large while the emf is zero (when the flux is steady).
🧠 اختبر نفسك
🧠 Test Yourself
ملف يتحرك داخل حقل منتظم بالكامل بسرعة ثابتة. ما القوة المحركة المستحثة؟
A coil moves with constant speed completely inside a uniform field. What is the induced emf?
ماذا يفعل قانون لنز؟
What does Lenz's law state?
🔗 محاكاة GeoGebra للاستعانة بها عند اللزوم
🔗 GeoGebra Simulation to Use When Needed
اضغط «تشغيل» لتعمل المحاكاة هنا داخل الدرس؛ ويمكن للطالب الرجوع إليها لتجربة الفكرة بطريقة أخرى.
Press “Run” to run the simulation right here inside the lesson; the student can use it to try the idea in another way.