أفكار بسيطة لتطبيقات في حياتنا اليومية إعتماداًً

[جنين]

بسم الله الرحمن الرحيم..

مقدمة مبسطة كمدخل:
-----------------------

الكثير من التطبيقات, كالجرس الكهربائي والمحركات ومكبر الصوت وغيرها تستخدم الكهرباء لتوليد المغناطيسية.. والمعروف أن التيار الكهربائي يولد مجالاً مغناطيسياً, والمغناطيسية الناتجة تعرف بالكهرومغناطيسية, كما أن المغناطيس الناتج يدعى مغناطيساً كهربائي - حيث أن هانز كريستيان أورستد لاحظ أثناء تجاربه على بعض الأجهزة الكهربائية عام 1820 , أنه عند إمرار تياري قوي في سلك إنحرفت إبرة البوصلة القريبة منه, ولم تعد تشير إلى الشمال, فأدرك أن التيار الكهربائي ولد مغناطيسية أثرت على إتجاه الأبرة وهكذا أكتشف أورستد العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية ( الكهرومغناطيسية) –  قد يتسائل البعض لمَ لا نستخدم في هذه التطبيقات مغنطيساً دائماً, وهو لا يحتاج إلى كهرباء في حين يعمل المغناطيس الكهربائي فقط عندما يسري التيار عبره ؟؟!!

السبب هو أن المغنطيسات الدائمة لا تفي بالغرض حيث أن تلك التطبيقات مبدء عملها يعتمد على حدوث المغنطة وزوالها حسب الحاجة,,, إضافة إلى أنه يمكن تغيير قوة المغنطيسية بتغيير شدة التيار الكهربائي وهذه الظاهرة مطبقة في مكبرات الصوت..

وسوف أذكر الآن فكرة بسيطة مختصرة عن المحركات الكهربائية لتقريب فهم فكرة عمل معيار الوقود في السيارة:::
المحرك الكهربائي: هو محرك يحول الطاقة الكهربائية إلى حركة أعتماداً على حقيقة أن السلك حامل التيار يولد مجالاً مغناطيسياً وإذا كان في مجال مغناطيسي أخر, فإنه يتعرض لقوة يمكن أن تنتج حركة ..*  وأول من قام بهذا الإكتشاف هو العالم جوزيف هنري عام 1892..

::: فكرة عمل سقاطة ( مزلاج الباب):::
--------------------------------------

يمكنك فتح الباب الخارجي من غير موقعه إذا كان مجهزاً بسقاطةٍ كهرو مغناطيسية يتحكم بها ملف لولبي ... فعند كبس زر من داخل البيت , يسري التيار عبر الملف اللولبي, ويولد مغنطيسية تسحب السقاطة الحديدية إلى داخل الملف, فيتمكن الزائر من فتح البـــــــاب.... بعدئذٍ يعيد نابض خاص السقاطة لتوصد الباب..

::: فكرة عمل جرس الباب:::
----------------------------

جرس الباب الكهربائي, يعمل أيضاً بالكهرومغناطيسية .. فعند ما يرن زائر الجرس, يسري التيار عبر المغناطيس الكهربائي , فينجذب بمجاله المغناطيسي, قضيب حديدي متصل بمطرقةٍ ويقرع الجرس... حركة القضيب المطرقي هذه تقطع الدائرة,, فتزول مغنطة المغناطيس الكهربي ويرتد القضيب الحديدي إلى موقعه معيداً وصل الدائرة....

وتتكرر هذه العملية بسرعة بحيث يسمع رنين الجرس متواصلاً..



::: فكرة عمل  مكينة البيع لتكشف القطع النقدية المزورة  :::
-------------------------------------------

كما تولد الكهرباء مغناطيسية , كذلك يمكن للمغناطيسية أن تولد كهرباء.. وتستخدم هذه الظاهرة  لتعريف القطع النقدية في مكنات البيع...
في هذه المكنة تمر القطعة النقدية عبر مجال مغناطيسي, يستحث تيار كهربائياً فيها,,, وهذا التيار يولد بدوره مجالاً مغناطيسياً يبطئ حركة القطعة النقدية..
فالقطع النقدية الأصلية تبطأ بالقدر الصحيح لتسقط في القسم التالي من المكينة,,, أما القطع الزائفة فتسقط في مزلق الرفض..

::: فكرة عمل معيار الوقود في السيارة :::
-----------------------------------------

تبين الكهرومغناطيسية لسائق السيارة مقدار الوقود المتبقي لديه...

حيث أنه في معيار الوقود يركز مغناطيس كهربي داخل مغنطيس دائم , وعندما يسري تيار عبر  المغناطيس الكهربي  ينحرف مؤشر المعيار بمقدار يعتمد على شدة التيار ( نفس فكرة المحركات الكهربائية) ...
وفي داخل خزان الوقود توجد عامة متصل بدائرة , وبتحركها على حسب مستوى الوقود الموجود في الخزان  فإنها تشكل مقاومة متغيرة تتحكم في  مقدار سريان التيار داخل مقياس الوقود..

فعندما يكون مستوى الوقود عالياً , يسري تيار عالي (أي مقاومة منخفضة)  وذلك يسبب إنحراف كبير في مؤشر المعيار..

                                                          إنتهى..

كتبته من كتاب:
الموسوعة العلمية الشاملة ..* مع بعض التصرف..

                                               والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته..

في الحقيقة كان بودي أن أضع رسوم توضيحية لجميع الأفكار ولكن يبدوا أن كمبيوتري إرتفعت حرارته, لأنه من زمان مشغل , وصار بطيء جداً .. لذلك سأكتفي بذلك الآن..

[المهلهل]

السلام عليكم

لا يسعني الا ان اقول موضوع رائع

والسلام ختام

[جنين]

وعليكم السلام ورحمة الله وبركاته,,

من قال: جزاك الله خير, فقد أجزل في الثناء '>   ..

                                            شكراُ لك..      

                            والسلام عليكم..

[aman]

جزاك الله خيرا عزيزتي جنين على هذا الموضوع '>

[جنين]

ويـــــــاك '>

                  والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته..

[jody]

موضوع جميل

جزاك الله ألف خير وبوركت جهودك..

والسلام عليكم

[ابو سلمان]

السلام عليكم

ما شاء الله تبارك الله

دائماً ما تتحفنا مشرفتنا القديرة بمواضيعها الشيقة

حفظك الله من كل سوء

وجزاك الله عنا كل خير

 

ابو سلمان

[جنين]

وعليكم السلام ورحمة الله وبركاته,,

شكراً لكِ أختي jody  '>

--------------------

أهلاً بالأستاذ أبو سلمان  '>

يــــــــــــا مقلب القلوب ثبت قلب مشرفنا أبو سلمان على منتدى الفيزياء  '> ..

                             والسلام عليكم..

[astrongman_123]

مشــــــــــــكــــــــــــــــــور على البحث الرائع

[جنين]

 بك أخي '>

[جنين]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته,,

لدي بعض الإضافات البسيطة عن eddy current  الذي سبق التعرض له في (: فكرة عمل  مكينة البيع لتكشف القطع النقدية المزورة ) >> لعلي أضيفها اليوم..

ولكن كتبت هذا الرد لتفكرو بهذه الجملة قبلاً ::

A magnet falls more slowly through a metallic tube than it does through a nonmetallic tube.


سوف أكتبها مع الترجمة لا تقلقون  '>  بإذن الله ..

[الدمع]

السلام عليكم ورحمة الله

 أولاً أشكرك على الموضوع الممتع ، على الرغم أني لست من أهل الفيزياء  

بالنسبة لمعنى الجملة التي ذكرتيها هو :

 تنزلق الأشياء في الأنبوب الممغنط بصورة أبطأ منها في الأنبوب العادي ( غير الممغنط )

 كأني فهمت هذه الجملة هكذا ..
 
 هل فهمي صحيح ؟؟


  بالتوفيق '>

 
  الدمع

[جنين]

وعليكم السلام ورحمة الله وبركاته,,

يا أهلين ومية سهلين بأخينا الدمع  

QUOTE

هل فهمي صحيح ؟؟

 فهمك ...... أممممم ..... لحظة خليني أقرر لا تستعجل    ..... مارأيك  بحســـن أم تريد ممتاز مقارنة بأنك لست من أهل الفيزياء  '>

>>>>> أما ترجمة الجملة عند أهل الفيزياء   والذي أردتكم أن تفكرو به قبل أن أضع الشرح هو ..

أننا عندما نسقط مغناطيس داخل أنبوبة معدنية فإن المغناطيس يسقط بسرعة أبطأ من حاله عندما نسقطه داخل أنبوبة غير معدنية ..

QUOTE

تنزلق الأشياء في الأنبوب الممغنط بصورة أبطأ منها في الأنبوب العادي ( غير الممغنط )

ولكن يمكن أن نقسم الأشياء التي تسقط إلى مواد معدني وغير معدنية وتصبح جملتك صحيحة لإن العبرة بالحركة التناسبية بين المغناطيس والمعدن..

 وشكريااااات لك أخي

[جنين]

التيار الدوامي  eddy current

التيار الدوامي : وسمي هذه التسمية لأنه يشبه شكل الدوامه ..

ينتج التيار الدوامي نتيجةً  لوضع مادة معدنية في مجال مغناطيسي متغير أو تحريكها داخل مجال مغناطيسي  .... والعكس بالعكس..
فيؤدي تغير المجال المغنطيسي تبعاً لقانون لينز بإنتاج تيار كهربي في الصفيحة معدنية ..
وإتجاه هذا التيار يجب أن يكون الإتجاه الذي يسبب مجال مغناطيسي يقاوم التغير الذي حدث للمعدن فعند دخولها للمجال المغناطيسي ( ولنفرض أنها تتأرجح حوله ذهاباً وإياباً كما في الفلاش)  يجب أن يكون إتجاه التيار ينتج مجال مغناطيسي يتنافر المجال الأصلي بتالي تنتج قوة إعاقة ... وعند خروجها منه يجب أن يكون إتجاه التيار ينتج مجال مجال مغناطيسي جاذب للمجال الأصلي بتالي تنتج قوة ساحبة .. ومع إستمرار هذه العملية , يحدث تبطي لحركة الصفيحة إلى أن تتوقف تماماً وهنا يسمى هذا التيار بالتيار الدوامي الكابح (Eddy Current Braking )

الفلاش>> http://www.pa.msu.edu/educ/lectdemo/index_e/3/E3_01.htm

وتستخدم فكرة التيار الدوامي الكابح  في إستخدامات عديدة مثل الإفعونية ( Roller coster ) والقطارات ( حيث يكون التفاعل هنا بين المجال المغناطيسي الذي يثار في اللحظة المرادة عند العجلات فيثير تيار دومي في القضبان فينتج مجال مغناطيسي معاكس فيسبب الكبح).

وهذا شكل التيار الدوامي ولكن عندما تكون السرعة ألإقيه طبق قعدة اليد اليمن ووسوف تتطابق نتائجك مع الصورة..


وتعتمد فعالية التيار الدوامي على عدة عوامل

1) يجب ان يكون المجال المغناطيسي قوي نسبياً ( تبعاً للحالة) لكي ينتج تيار دوامي يسبب مجال مغنطيسي فعال ضد الأصلي..
2) أن فعاليته تعتمد على مدى الموصلية للمادة المعدنية ..

>>>> لإنه في حالات أخرى يكون التيار الدوامي غير مرغوباً به لإن فيه خسران لطاقة حيث يحولها إلى حراره ... ومن الأدوات الغير مرغوب فيها التيار الدوامي  المحول ( حيث أنه كما نعلم عبارة عن قلب معدني ( حديد مطاوع) ملفوف على جنبيه ملفين الإبتدائي والثانوي ونحن نحتاج هذا القلب المعدني لزيادة الفيض المغناطيسي ولكن في نفس الوقت لا نريد أن يتكون فيه تيار دوامي ينتج مجال معاكس  ... )
فكيف يتجنبون التيار ويستخدمون في الوقت نفسه القلب معدنية ؟؟!!

يكون بأحد الحلين ::

1) أن يضعون شقوق في الصفيحة , بحيث لا تكون سبيكة متصلة .. فينتج عن ذلك تيارات دوامية صغير أثرها ضعيف>>>> ( وليست هي هي المستخمة ولكنها طريقة)

2) يقومون بعملية إسمها ( laminated strips ) وهي عبارة عن إستبدال الصفيحة  المعدنية وتحويلها من قطعة واحدة 0 (solid)  إلى عدة أشرطة تفصل بينها مادة عازلة ولتكن ( مادة صمغية) وذلك يسبب تيارات دوامية محصوره بين هذه الأشرطة بتالي منعنا تكون تيار كبير وهذا هو المطلوب..



وهناك فوائد أخرى لتيار الدوامي

على سبيل المثال الكشف عن المعادن أو الأجسام التي تحمل نسبة قليلة من المعدن ..

حيث أن هناك مجس ( كاشف) يبعث مجال كهرومغناطيسي فيتكون تيار دوامي في المعدن وتسبب مجال مغناطيسي ثانوي يتم الكشف عنه بواسطة المجس..



ملاحظة يقولون أن هناك مايسمى ب skin effect والمسبب الأساسي له هو التيار الدوامي
هذا الأثر هو عبارة عن :: ميل الإلكتروانات لتوزع على سطح السلك أكثر من باطنه عندما يمر فيها تيار متردد Ac ويزداد هذا الأثر بزيادة التردد >>>> وهذا يسبب زيادة في المقاومة .. وتعرف أحياناً بالمقاومة الفعالة التي تنتج عن زيادة التردد..

والآن أعتقد أنكم فهمتم ماتعني الجملة   ...  

>>>> أما علاقتها  بمكينة البيع فالآن عندما ترجعون وتقرؤنه سوف تعلمون أين هو بالضبط....

وللمعلومية قد تكون الألة تحتوي على مجسات لقياس سرعتها بعد تبطيئها فإذا كانت تقع ضمن المدى الصحيح فتحت البوابة الصحيحة وإذا كانت لا تقع ضمنها فإن بوابة الرفض هي التي تفتح.... كما أن القطعة النقدية تتعرض لقياس مقاومتها في البداية قبل أن تمر بكل ذلك.. ويتم رفضها بشكل مباشر إذا لم تنجح في هذا الإمتحان البدائي نسبياً   ..

[جنين]

B] أيضاً من تطبيقات التفاعل بين المجالين  ( Ground fault interupter)[/B]

وهي  فكرة تحمينا من الصدمات الكهربائية عند إستعمالنا للأدوات الكهربائية ..

حيث أنه  بشكل مبسط عبارة عن سلكين :  سلك الأول متجه من الألة إلى المزود الموجود في الحائط .. والسلك الثاني من المزود إلى الآلة.. وهناك حلقة معدنية تحيط بهما .. وملفوف عليها سلك ( يعتبر في هذه الحالة مجس). وهذا السلك مرتبط بقاطع لتيار..

وبما أن التيارين متعاكسين في الإتجاه إذاً سوف ينتج عنهما مجالين مغناطيسين متعاكسين فيلغي أحدهما الأخر .. بتالي تصبح المحصلة على السلك الملفوف حول الحلقة صفر ...  ولكن في حال إختلف التيار القادم من السلك 2 يسمى ( hot ) عن التيار في السلك 1 يسمى ( neutral )  وهذا قد يحصل عندما يبتل الجهاز  فيتسرب التيار عن طريق جسمك إلى الأرض ... فتحدث صدمة كهربائية.. أو بأي طريقة يحدث فيها ملامسة ل hot  >>>> والإنسان يتعرض لصدمة كهربائية عندما يمر خلاله 100 مليمتر من الأمبير  ولكن هذا الجهاز يتميز بحساسية عالية فعند فقط فرق بعض مليمترات يبدأ عمله لقطع الدائرة  ( أسرع من لمح البصر)  من ما يحمينا من خطر الصدمة بإذن الله..

لنكمل فكرة عمله عندما تختلف قيمة التيارين عن بعضهما ينتج مجال مغناطيسي من محصلتهما ,هذا المجال المغناطيسي يثير تيار كهربي في السلك الملفوف بالحلقة المعدنية فيؤدي هذا إلى إطلاق زر يفتح الدائرة.. >>> ولا ننسى أن التيار متردد , لذلك فهو ينتج فيض مغناطيسي متغير  '> .



>>>> هذا شكله المعقد   ( يذكرني باليابان '>   )  بينما شكله المبسط هو كما صورته ..

>>> وهذا شكل المزود الموجود بالحائط والثالث يسمى  ground wire ... وعلامتي test , reset   هي لإختبار مدى جودته عند تركيبه..




>>>> وعلى فكرة فهو يختلف عن الفيوز .... حيث أن الفيوز تعتمد  فكرتها على المقاومة , فترتفع حرارتها بصورة أسرع من الأسلاك الأخرى نتيجة الزيادة في التيار فيؤدي هذا إلى إحتراقها..
 ... وبتالي هنا أيضاً تحافظ على الجهاز من أي إضطرابات في التيار.. ولكن الفيوز يعتبر تقليلدي بعض الشيء بالنسبة ل ( Ground fault interupter)

                          إنتهــــــــــى..
              
تبوون المصادر  لما ذكر في الردين الأخيراين
1) http://www.tpub.com/content/neets/14177/css/14177_24.htm
2) http://www.foerstergroup.com/eddy_current.html
3) http://www.answers.com/eddy%20current
4) http://www.exploratorium.edu/snacks/eddy_currents.html
5) http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/gfi.html#c1
6) http://www.cpsc.gov/cpscpub/pubs/99.html
7) سير واي >> أكبر معزب  

                         والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته..