פיזיקה 2 - תרגול 9 - חוק פאראדיי
ฝัง
- เผยแพร่เมื่อ 21 พ.ค. 2019
- חוק פאראדיי נוסח על ידי מייקל פאראדיי ב-1831 בהסתמך על ניסויים שביצע בחשמל ומגנטיות.
חוק פאראדיי קובע, שהשתנות בזמן של השטף המגנטי דרך תיל מוליך, גורמת להשראת מתח חשמלי במוליך -מתח זה נקרא "כוח אלקטרו-מניע" או כא"מ .
על עקרון זה מתבססות פעולתם של מכשירי חשמל רבים, שהחשובים שבהם הם כנראה הגנרטור -ואחיו הקטן, הדינמו -והמנוע החשמלי. הגנרטור משתמש בסליל מוליך, שמסתובב סביב מגנט, על מנת להפיק מתח חשמלי, כלומר לייצר אנרגיית חשמל. לעומתו, מנוע חשמלי משתמש באנרגיה חשמלית, והופך אותה לאנרגיה קינטית, על פי אותו עיקרון, ולמעשה מבצע את הפעולה ההפוכה לזו של הגנרטור.
ולסיכום השטף המגנטי משתנה - נקבל מתח! - ישנם 3 דרכים להשפיע על השטף: לשנות את גודל האינטגרל שאלה 1 - לשנות את השדה המגנטי - שאלה 2 ולשנות את הזווית בניהם... וכמובן כל שילוב בין השלושה אפשרי בעולמנו.
בהצלחה!
סיכום החומר לפני התרגול:
docs.google.com/forms/d/1Kq0p...
מוזמנים לשאול שאלות פה למטה בתגובות :)
![[ไฮไลต์] ฟุตบอลชาย ฝรั่งเศส vs อเมริกา รอบแบ่งกลุ่ม | โอลิมปิก 2024](http://i.ytimg.com/vi/oZ9aSS0NEEg/mqdefault.jpg)
מלמד בגאונות כל הכבוד ירבו מתרגילים כמוך..
באהבה גדולה!
תצליחו!
ותודה על התגובה 3>
פי-בי כמו בfriends, מצוין!! D:
חחח שמח שלא רק אני נהנה מהשטויות שלי
היי רון האם יש לך תרגול שאתה מדבר בו על כא"מ תנועתי?
היי כן יש המון דוגמאות של כא"מ.
יכול לדייק אותי יותר מה כוונתך בכא"מ תנועתי?
@@Ron_Bessler האם יש אופציה לשלוח לך תמונה של סיכום הנושא? אני חושבת שהמרצה התכוון למוליך שנע בשדה מגנטי
הנוסחה היתה שהכאם שווה למהירות קרוס השדה כפול dl
היי רון,
איך אתה יודע באיזה כיוון הוקטור של דיפרנציאל השטח?
שאלה מעולה ברק!!!
השאלה היא מה כיוון המשטח?
כלומר מה כיוון הווקטור
dA
בחוק פאראדיי
הרי בגאוס התעסקנו במשטחים סגורים. עבורם יש הגדרה ברורה וחד משמעית. הווקטור כלומר כיוון המשטח תמיד החוצה.
לעומת זאת כעת אף אחד לא מכריח אותנו לסגור את השטח שלנו ולכן השטחים הם בכלל פתוחים!
אז אין שום הגדרה חד משמעית על כיוון המשטח.
ברק אני אשאל אותך שאלה אחרת.
לאן הכיוון החיובי של ציר איקס?
יפה!
מקווה שגם אתה לא היססת
לאן שאני מחליט!
בדיוק באותו אופן כאן כיוון המשטח החיובי יכול להיות לאן שתרצה
אבל עלייך להתמיד ולדבוק בבחירה שלך.
בדר"כ בקורסים זה לא האתגר אז אין מה לדאוג. לרוב פשוט נותנים כנתון את הכיוון. אז הסר דאגה מלבך
היי רון,
יש לי שאלה- למה התכוונת כאן: "EMF = - d(Φ)/dt". האם החוק אומר שאפסילון שווה למינוס די פי לדי טי? ואם כן מה מסמלות פה ה-M וה-F?
תודה רבה מראש,
עדי
E.M.F
זה ראשי תיבות של
ElecrtoMotive Force
או בעברית כח אלקטרו מניע - כא"מ!
רגע מה זה
EMF
או כא"מ
בתור סטודנט אני זוכר שהערך בויקיפדיה היה על הפרצוף...
ולקח לי זמן עד שהבנתי כמה זה פשוט
.בואי ננסה להבין ביחד.
זה מפתיע אבל דווקא זה גודל פיזיקלי בעל יחידות של [וולט] כמו זה של הפרש מתחים (ה"פ). זהירות זה שיש את המילה
Force
בראשי תיבות אינה אומרת שזה באמת כוח בניוטונים!
אם זאת, כא"מ קצת שונה מהפרש הפוטנציאלים (ה"פ) הרגיל שאנחנו מכירים.
ההגדרה שלהם נעשית לפי
מה המקור של האנרגיה --> ולאן היא עברה.
כא"מ מציין מעבר אנרגיה כלשהי... --> לאנרגיה חשמלית.
ה"פ מציין מעבר אנרגיה חשמלית --> לאנרגיה כלשהי.
תזכורת קלה:פוטנציאל מוגדר להיות: אנרגיה
u
ומחולקת במטען
q
V=u/q
לכן אני יכול להתייחס אל יח פוטנציאל כאל סוג של אנרגיה מתוקנת (מנורמלת) במטען.
למשל:
סוללה מעבירה אנרגיה כימית ל-אנרגיה חשמלית : לכן יש לה כא"מ.
שבשבת רוח מעבירה אנרגיה מכאנית ל-אנרגיה חשמלית : לכן יש לה כא"מ.
פנאל סולרי מעביר אנרגיה של אור ל-אנרגיה חשמלית : לכן יש לו כא"מ.מעגל עם סליל מעביר אנרגיה מגנטית ל-אנרגיה חשמלית : לכן יש לו כא"מ אפילו נהוג לקרוא לו כא"מ מושרה.
לעומת זאת לפנס יש אנרגיה חשמלית שעוברת לאנרגיה אחרת למשל אור - הנורה בעלת ה"פ.
או לתנור במטבח יש אנרגיה חשמלית שעוברת לאנרגיה אחרת למשל חום - התנור בעל ה"פ.
מקווה שהצלחתי להסביר :)
בהצלחה!!!
היי רון !
ב 31:00 הוצאת החוצה את השדה בתור קבוע.
אפשר לעשות את זה בגלל שהתלות שלו בזמן באה לידי ביטוי בln?
היי מאיה שאלה מעולה!
למה יכולתי להרשות לעצמי להוציא את השדה המגנטי מחוץ לאינטגל?
אנחנו מחשבים את השטף המגנטי, כלומר האינטגרל שלנו הוא סכימת יח' שטח קטנות
dA
אצלנו באופן ספציפי
dA=dx*dy
השדה המגנטי שלנו לא תלוי באיקס אבל כן תלוי במרחק מהתייל ואייי
לכן השארתי את ואיי בתוך האינטגרל וכל שאר הקבועים יכולתי להוציא.
הפעם הלן והתלות בזמן לא הייתה קשורה לזה :)
היא כן תהיה קשורה ברגע שבו אני גוזר את השטף.
האם עכשיו מסתדר?
@@Ron_Bessler תודה רבה על התשובה המפורטת!
חושבת שהבנתי יותר, אבל עדיין לא הבנתי מה זה הקבוע בי קטן שהוצאת באותו שלב.. אם השדה המגנטי תלוי במרחק וואי, איך הוא נחשב כקבוע?
ולמה שווה הקבוע בי?
והאם היה אפשר לבטא אותו מפורשות יותר עם נוסחאות וחוקים, אם היו מבקשים?
היי, ב9:04 לא הבנתי למה מתייחסים לdA כמקביל לכיוון השדה, נניח dA יושב על מישור xy, אז השדה נכנס ללוח על ציר z, לא? אז למה הזווית היא 0?
היי הילה שאלה מצויינת!!!
את זוכרת מי זה
dA
הוא ווקטור אלמנט השטח (כמו זה שהיה בגאוס)
הפעם מטרתו לבנות את המשטח המדובר של השטף המגנטי.
גודלו בונה את חתיכת המשטח הכולל
A
אצלנו בשאלה הזאת למשל
dydx =dA
וכיוונו הוא 90 מעלות למשטח שהוא מייצג, כלומר כמו דגל שתקוע עליו, אצלנו למשל
z כובע
השדה וגם הכיוון של אלמנט השטח בכיוון
Z
לכן הזווית בניהם 90 מעלות
בחישוב של כוח לורנץ ב17:30 לא צריך להתייחס לזה שהזרם משתנה בזמן וגם האורך ואז בעצם צריך לחשב את האינטגרל על מנת לקבל את כוח לורנץ שפועל על הזרם?
נקודה מצויינת!
ממה מורכב האינטגרל?
F=ISBXdl
הכיוון של אלמנט האורך והשדה תמיד קבוע 90 מעלות. אז גם אין לנו קרוס
השדה המגנטי קבוע, יוצא החוצה מהאינטגרל - יש!!!
כלומר פתרון האינטגרל יהיה האורך כלומר הגודל שהגדרנו
b
בסיס המשולש ואכן הוא נלקח בחשבון! שהוא משתנה בזמן.
הזרם שהצבנו בביטוי גם משתנה בזמן.
@@Ron_Besslerנראה לי שהבנתי. מה שאתר אומר זה בעצם שהאינטגרל של כוח לורנץ הוא על אלמנטי אורך ולא על זמן ולכן לא צריך לבצע אינטגרציה על הזמן?
לגבי שאלה 2 (של הרחפן), אם הרחפן היה מעל המוט החשמלי כך שכל חציו מצד אחר של המוט (השתף=0), אז לא נוצר זרם חשמלי (לפי חוק פאראדי) אז זה לא מסוכן והחיישן של הרחפן לא יצלצל לו נכון?
נכון מאוד!
אבל האם החישן אמור להיזכר בזה רק שהוא מעל ?
חיישן תקין לא צריך להביא אותנו למצב הזה מלכתחילה, הבעיה מתחילה הרבה לפני.
כמו כן צריך לשים לב ולדעת איפה מותר לשחרר רחפנים. סביבה בטוחה שהיה להם מספיק זמן להגיב לחוטי חשמל.
חישבנו את כוח לורנץ ב17:30, כאשר B הוא השדה המגנטי שהיה נתון לנו בשאלה.
למה לא מתייחסים בשקול הכוחות לשדה המגנטי שנוצר? האם בכלל יש כוח לורנץ שפועל כתוצאה מהשדה החדש ?
תודה!
דנה שאלה מצוויינת? כוח לורנץ!
זוכרת שדיברנו שכוח לורנץ הוא כוח ממש בררני!
מה הוא דורש? גם מהירות (זרם) גם זווית וגם שדה וגם מטען! (זרם)
F=qVxB=qVBsin(a
כוח לורנץ אכן פועל כתוצאה מהשדה המגנטי אבל רק ממש ברגע שמתחיל הזרם של חוק לנץ! לפני זה אין לו סיבה לפעול כי אין לו מטען שנע.
לא הכי הבנתי את שיקולי האנרגיה ב22:05. למה בעצם שתהיה התנגדות לגדילה האינסופית.
למה בעצם שתהיה התנגדות לגדילה בשטף?
שאלה מעולה!
אני מסכים שזה מבלבל בהתחלה אבל בוא ננסה לחדד את זה ביחד.
אנלוגיה פיזיקה 1:
דמיין שאתה דוחף שולחן.
האם הגיוני שהחיכוך רק יעזור לך ויאיץ אותו מרגע לרגע יותר עד שהוא לא יצטרך שתדחוף אותו והשולחן ימשיך לנוע במהירות הולכת וגוברת עד האינסוף?
לא הגיוני. לכן החיכוך תמיד מקבל סימן מינוס הוא מתנגד למי שיצר אותו.
תחשוב על זה ככה שהמוט נופל -> השטח גדל -> השטף משתנה -> נוצר לנו מתח! כלומר המעגל החשמלי שלנו מייצר אנרגיה שהיא תלוי בגדילת השטף. גדל מהר יותר אומר יותר אנרגיה. זאת אומרת שאם היית מחבר מאורר למעגל, או מטעין את המחשב שלך או סתם שם מנורה שהיה לך אור היא הייתה עובדת ונדלקת וכמו כן שאר הדברים היו עובדים.
חוק לנץ (באופן אנלוגי לחיכוך בפיזיקה 1) דואג לשים שם מינוס, הוא מתנגד (מינוס) למי שיצר אותו
ככה גם כיוון הזרם שיווצר. הוא יהיה כזה שינסה להתנגד לשינוי בשטף.
אם השטף שלנו גדל (במקרה שלנו) -> הזרם ינסה להקטין את השטף (והפוך אם השטף קטן ינסה דווקא להגדיל ולעזור לו).
בוא נחשוב אם זה לא היה ככה:
אילו הכא"מ המושרה היה גורם גם להגדלת השינוי בשטף המגנטי (כלומר גם נפילה מגדילה לי שטף וגם! זרם שמכניס לי עוד שדה מגנטי פנימה)
כלומר במקרה שלנו זרם שמחזק את השטף, כלומר מגדיל את השדה המגנטי.
אז המתח היה גדל עוד יותר! וזה היה יוצר זרם גדל עוד יותר ושוב מהתחלה עד שהיינו מגיעים לאנרגיה אינסופית!!!!
לא הגיוני....
אני יודע שזה נושא מוזר אבל תמשיך לתרגל ולפתור תרגילים ואני מאמין שזה מתרגיל לתרגיל ירגיש יותר נוח.
אם נדבר על הצלע התחתונה, אמרת כי הזרם בה הולך שמאלה.
עכשיו אמרנו כי הזרם הנוצר בשדה מגנטי קיים, אמור ליצור שדה מגנטי המתנגד לשדה המגנטי הקיים.
אז מה שאני לא מצליח להבין למה כיוון הזרם במקרה הזה הוא דווקא לא ימינה ? כי אז לפי חוק יד ימין הוא ייצר שדה היוצא מן הלוח, כלומר מתנגד לשדה הקיים שיוצר התיל שנכנס לתוך הדף (בתחום הזה).
*דקה 35:50
היי טל!
שאלה מעולה!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
אבל ממש !!!!!
שים לב למשהו קטן וממש מבלבל
הזרם רוצה "לעצור את השינוי"
לעצור את השינוי!!! לא רוצה לעצור את השדה המגנטי הקיים.
רוצה לעצור שינוי!!!
למשל אם מאבדים שדה מגנטי והוא קטן? הזרם ירצה לעצור את השינוי! הזרם ירצה שהשדה המגנטי לא יקטן! אלא יישאר אותו דבר ללא שינוי
איך הוא יעשה את זה? הוא ייצר זרם שעוזר לשדה המגנטי!
ואם השדה המגנטי הולך וגדל? הזרם ירצה לעצור את השינוי!!! הוא ירצה שהשדה יישאר אותו דבר !!! ולכן ייצר זרם בכיוון שיתנגד לשדה המגנטי.
שים לב שזה מזכיר חיכוך...
הפוך לאן שהולכים. חיכוך מנסה לעצור את השינוי שלך במיקום.
אין לו כיוון מועדף של ימינה או שמאלה הוא פשוט ייתן לך תמיד הפוך למה שאתה תעשה.
22:23
האם הכוח לורנץ ינצח? האם הגרביטציה? האם יהיה שוויון.
זו כבר שאלה חדשה :)
אפשר להחליט ולראות.
אם נציב תאוצה אפס, כלומר ואיי דוטיים שווה אפס... נקבל תנאי לשיוון
ואם נרצה שמשהו ינצח את השני נבחר לואיי דוטיים סימן חיובי או שלילי ונקבל תנאי לזה שכוח אחד גוב על האחר