ملخص درس المجالات الكهربائية والمغناطيسية في الفضاء، يوجد العديد من المجالات التي قد تقع ضمن منطلق علم الفيزياء الذي يأتي بكافة العلوم والمعارف الفيزيائية الجديدة، ومنها المجال الكهربائي ويعرف بتلك الخاصية الكهربائية التي قد تربط بجميع النقاط أثناء وجود الشحنة المتواجدة بأي شكل من الاشكال، حيث يمكن التعبير عن الاتجاه والحجم الخاص بالمجال الكهربائي بقيمة E، حيث يمكن التعرف علي القيمة الخاصة بالمجال ومعرفة جميع ما هو مطلوب ليمكن تحديد أسباب الحدوث للشحنات الكهربائية، سنتعرف سويا في مقالنا التعليمي علي التلخيص الشامل لدرس المجالات الكهربائية والمغناطيسية في الفضاء.
محتويات
تلخيص درس المجالات الكهربائية والمغناطيسية في الفضاء
في بداية الدرس تجربة العالم أورستد ومن أهم ملاحظته: ملاحظة الانحراف لابرة البوصلة أثناء الاقتراب من السلك من جهة اليسار مكان تواجد التيار الكهربائي، استنتاج التجربة: التيار الذي يوجد به موصل يولد مجال مغناطيسي، والتيار الذي يتغير يولد مجال مغناطيسي متغير.
- يعرف الحث الكهرومغناطيسي علي أنه انتاج للمجال الكهربائي المتغير، ويرجع السبب للمجال المغناطيسي المتغير،ومكتشفه هما العالمان جوزيف هنري ومايكل فاراداي.
- علل: خطوط المجال الكهربائي الحثي تشكل حلقات مغلقة خلافا للمجال الكهروسكوني؟
- يرجع السبب لعدم وجود شحنات للنقاط الخاصة بالبداية أو النهاية لخطوط المجال.
- افتراضات جيمس ماكسويل:
- يولد المجال الكهربائي المتغير مجال مغناطيسي متغير.
- تولد المجالات المغناطيسية المتغيرة والشحنات المتسارعة مجالات مغناطيسية وكهربائية متحركة سويا في الفضاء.
- المجالات الكهرومغناطيسية: هي الموجات التي تنتج من التغير المزدوج في مجالي الكهربائي والمغناطيسي والانتقال في الفضاء.
- خصائص الموجات الكهرومغناطيسية :
- + الانتشار السريع للموجات الكهرومغناطيسية في الفراغ أو الهواء 3×108 m/s.
- الانتشار السريع للموجات الكهرومغناطيسية بالمواد العازلة أقل من السرعة في الفراغ للموجات.
- يكون حاصل الضرب لأي موجة كهرومغناطيسية من خلال الطول الموجي في التردد مقدار ثابت. ” ويكون بارتفاع الطول الموجي ينخفض التردد والعكس صحيح.
- العوازل الكهربائية: عبارة عن مواد غير موصلة من الممكن انتقالها عبر الموجات الكهرومغناطيسية في الفراغ بسرعة منخفضة عن سرعة الضوء.
- العلاقات الرياضية:
- تمثل العلاقة بين الطول الموجي والتردد :
- تمثل العلاقة بين سرعة انتشار الموجة وسرعة الضوء في العازل :
- توليد المجالات الكهرومغناطيسية:
- الموجات التي تنتج من مكثف وملف كهربائي.
- الموجات التي تنتج باستعمال الكهرباء الاجهادية.
- الموجات التي تنتج من مصدر التناوب.
- الموجات الكهرومغناطيسية الناتجة من مصدر متناوب :
- المصدر الهوائي: عبارة عن سلك يستخدم لاستقبال ونقل الموجات الكهرومغناطيسية.
- يكون تردد الموجة الكهرومغناطيسية مساويا لتردد الدوران الخاص بمصدر التيار المتناوب المولد للموجة.
- تمثيل الموجات الكهرومغناطيسية:
- المجال الكهربائي يتذبذب الي أسفل والي أعلي.
- المجال المغناطيسي يتذبذب مع المجال الكهربائي بزوايا قائمة.
- المجالان الكهربائي والمغناطيسي عموديان ومتعامدان على اتجاه انتشار الموجات.
- علل: الموجة الكهرومغناطيسية الناتجة بواسطة الهوائي تكون مستقطبة.
- السبب أن المجال الكهربائي موازي للموصل الهوائي.
- الطيف الكهرومغناطيسي: يتمثل في الأطوال الموجية ومدى الترددات المتشكلة من كافة أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي.
- دائرة المكثف والملف: عبارة عن دائرة كهربائية تتكون من ملف ” محث ” ومكثف كهربائي يتصلان سويا على التوالي، وتستخدم لتوليد الموجات الكهرومغناطيسية.
- يعتمد تردد الموجة الكهرومغناطيسية الذي ينتج عن دائرة الملف والمكثف على حجم كل من المكثف والملف.
- الطاقة في دائرة المكثف والملف: تتمثل في مقدار الطاقة الكلية في الدائرة مساويا لمجموع الطاقات في المجالين الكهربائي والمغناطيسي وتكون الطاقة المحمولة والطاقة الحرارية الضائعة في الأسلاك بعيدة بواسطة الموجات الكهرومغناطيسية المتولدة.
- العلاقة بين التيار والطاقة المختزنة في الملف والمكثف:
| التيار | الطاقة المختزنة في الملف | الطاقة المختزنة في المكثف |
| قيمة عظمى | قيمة عظمى | صفرا |
| صفرا | صفرا | قيمة عظمى |
- الإشعاع الكهرومغناطيسي: الطاقة التي تشع أو تحمل علي صورة موجات كهرومغناطيسية.
- علل: تخامد الذبذبات الناتجة عن دائرة الملف والمكثف بعد فترة من الزمن؟ السبب مقاومة الدائرة المستهلكة الطاقة علي هيئة حرارة.
- المحافظة على استمرار الاهتزازات دون تخامد:
- وضع مصدر طاقة في الدائرة.
- وضع ملف آخر إلى الدائرة لتشكل محول كهربائي “حيث تكون الذبذبة المكبرة في المحول ناتجة عن الملف الثانوي في حالة الرنين مع دارة الملف والمكثف والمحافظة علي استمرارية حدوث الاهتزازات.
- التجويف الرنان: عبارة عن صندوق يأخذ شكل متوازي مستطيلات المعتمد على الملف والمكثف معا، ومنه التجويف الرنان في فرن الميكروويف حيث يولد الفرن موجات مستخدمة في طهي الطعام، وحجم التجويف الرنان يحدد حسب تردد الاهتزاز.
- يمكن توليد مرتفع للموجات تحت الحمراء ليكون حجم التجويف الرنان وصولا لحجم الجزيء.
- الكهرباء الإجهادية: عبارة عن خاصية للبلورة تسبب تشوهها أو انحناءها وتعمل علي تولد تذبذبات كهربائية أثناء تطبيق فرق الجهد.
- العلاقة بين سمك البلورة وتردد الاهتزازات علاقة خطية عكسية.
- علل: استخدام بلورات الكوارتز في الساعات؟ والسبب ترددات الاهتزازات ثابتة علي وجه التقريب.
- استقبال الموجات الكهرومغناطيسية ويمكن من خلالها توجيه الموصل الهوائي في اتجاه الاستقطاب للموجة نفسها، ويذلك يكون موازيا لاتجاه المجال الكهربائي للموجة ليتم تسارع الالكترونات في مادة الهوائي أكبر ما يمكن.
- هوائي الاستقبال :
- يتناسب طرديا طول الهوائي مع طول الموجة
- يساويطول الهوائي نصف طول الموجة المراد التقاطها ليكون قيمة عظمى للجهد.
- فرق الجهد بين طرفي الهوائي يتذبذب بتردد الموجة الكهرومغناطيسية نفسه.
- علل: الهوائي المصمم لالتقاط موجات الراديو والتلفاز أطول كثيرا من الهوائي المصمم لالتقاط موجات الميكرويف؟
- والسبب بأن الطول الموجي للراديو والتلفاز أكبر من الطول الموجي للميكروويف.
- علل: للكشف عن الموجات الكهرومغناطيسية نستخدم هوائي مكون من عدة أسلاك.
- ليكون الموصل الهوائي أكثر فعالية.
- هوائي التلفاز:
- مكوناته: يتكون من سلكين أو أكثر والمسافة بينهم تساوي ربع الطول الموجي للموجة.
- المجالات الكهربائية التي تنتج عن كل سلك تكون أنماط متداخلة بناء تعمل علي زيادة قوة الإشارة.
- يعمل الطبق اللاقط عكس الموجات المستقبلة وتركيز الموجة على جهاز يسمى اللاقط.
- علل : مساحة سطح الطبق اللاقط كبيرة ؟
- لجعلها ذو قدرة لالتقاط الموجات الضعيفة للرتديو.
- اللاقط: يثبت فوق الطبق بواسطة ثلاثة قوائم، ويحتوي على هوائي قصير ثنائي القطب، ويعمل علي إرسال الإشارات إلى المستقبل.
- المستقبل: هو جهاز مكون من هوائي ودائرة ملف ومكثف وكاشف لفك شفرة الإشارة وتحليلها ومضخم.
- جهاز الموالف: هو دائرة ملف ومكثف متصلة بموصل هوائي، ويستخدم لاختيار موجات ذات تردد محدد وعزل باقي الموجات، ويعمل علي تعديل سعة المكثف ليصبح تردد الاهتزازات الدائرة معادلة لتردد الموجة اللازمة وفي أثناء عمل الموجات ذات التردد المطلوب اهتزازات معينة للإلكترونات في الدائرة.
- عمل الميكروويف: هو تلك الموجات التي ترددها تكون ضمن منطقة الأشعة تحت الحمراء وأشعة الميكروويف العاملة على مسارعة الإلكترونات في الجزيئات، وتتحول الطاقة في الموجات إلى طاقة حرارية في الجزيئات ليمكن عملية التسخين.
- عمل الأفلام الفوتوغرافية: هي الطاقة في موجات الضوء تعمل على إدخال التفاعلات كيميائية داخل الفيلم والحصول على تسجيل دائم للضوء المنعكس من الجسم والساقط على الفيلم.
- الأشعة فوق البنفسجية: أشعة ذات ترددات عالية التي تحدث التفاعلات كيميائية في جميع الخلايا الحية ولكن مسببة الحروق وسمرة الجلد وأحيانا أمراض خطيرة.
وفي نهاية المقال نكون قد تعرفنا علي الإجابة الشاملة والنموذجية لسؤالنا التعليمي وهو ملخص درس المجالات الكهربائية والمغناطيسية في الفضاء، حيث أننا تعرفنا في بداية الحديث عن كافة المعلومات التفصيلية عن المجال الكهربائي، أتمني دوام التقدم والنجاح.