כא"מ מושרה המקרה של תנועת מוט מוליך בשדה מגנטי תוכן העניינים

מצגת בנושא: "כא"מ מושרה המקרה של תנועת מוט מוליך בשדה מגנטי תוכן העניינים"— תמליל מצגת:

1 כא"מ מושרה המקרה של תנועת מוט מוליך בשדה מגנטי תוכן העניינים
כא"מ מושרה המקרה של תנועת מוט מוליך בשדה מגנטי תוכן העניינים נושא השקופית מס' השקופית הכא"מ המושרה הנוצר בין קצות מוט מוליך הנע בשדה מגנטי אחיד 2 הפרדת מטענים במוט המוליך כתוצאה מתנועתו 3 השדה החשמלי השורר בסביבת המוליך כתוצאה מהפרדת המטענים בתוכו 5 הכוחות הפועלים על אלקטרון חופשי במוט המוליך 6 זרם רגעי במוט המוליך 7 תנועת המוליך בשדה המגנטי הופכת אותו למקור כא"מ 8 מעגל חשמלי שווה ערך 9 המקור לאנרגיה המתפתחת במעגל (עבודת הכח החיצוני) 10 המקור לאנרגיה המתפתחת במעגל (עבודת כח לורנץ- הרחבה) 11 סיכום 12 מפתח הסימנים: בחזרה לתוכן העניינים השקופית הבאה השקופית הקודמת בחזרה לשקופית האחרונה שנצפתה דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה); העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית

2 הכא"מ המושרה הנוצר בין קצות מוט מוליך הנע בשדה מגנטי אחיד
מסגרת מוליכה נמצאת בתוך שדה מגנטי אחיד המאונך למישור המסגרת. המסגרת מורכבת משני פסים המחוברים לנגד, R, ולמוט מוליך שיכול לנוע ללא חיכוך לאורך הפסים. תנועת המוט גורמת ליצירת זרם מושרה בנגד. + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - R בשעור זה ננסה להבין את מקור הכא"מ המושרה שיוצר את הזרם המושרה בנגד, נבטא את ערכו ונבטא את עוצמת הזרם המושרה דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית

3 הפרדת מטענים במוט המוליך כתוצאה מתנועתו
נסתכל על מוט הנע ימינה במהירות קבועה בשדה המגנטי האחיד שכיוונו נתון בתרשים. האלקטרונים החופשיים שבמוט נעים יחד עימו ולכן פועל על כל אלקטרון חופשי כוח מגנטי (כח לורנץ) המכוון כלפי מטה. FB כוח זה גורם לאלקטרון לנוע מטה לאורך המוט e v דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית

4 הפרדת מטענים במוט המוליך כתוצאה מתנועתו
נסתכל על מוט הנע ימינה במהירות קבועה בשדה המגנטי האחיד שכיוונו נתון בתרשים. האלקטרונים החופשיים שבמוט נעים יחד עימו ולכן פועל על כל אלקטרון חופשי כוח מגנטי (כח לורנץ) המכוון כלפי מטה. חסר באלקטרונים e e e e e e e - + e עודף באלקטרונים כתוצאה מתנועת המוט ימינה, נעים אלקטרונים חופשיים בתוך המוט כלפי מטה ונוצרת הפרדת מטענים בתוך המוט דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית

5 השדה החשמלי השורר בסביבת המוט המוליך כתוצאה מהפרדת המטענים בתוכו
כתוצאה מהפרדת המטענים בתוך המוליך שורר בסביבתו שדה חשמלי + - e שדה זה הולך וגדל ככל שגדל מספר האלקטרונים המצטברים בתחתית המוט המוליך דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית

6 הכוחות הפועלים על אלקטרון חופשי במוט המוליך
עם היווצרות השדה החשמלי בסביבת המוליך, נע כל אלקטרון חופשי שבתוך המוליך בהשפעת שני כוחות: כוח מגנטי הפועל כלפי מטה, כוח הקבוע בגודלו כל עוד מהירות המוט קבועה כוח חשמלי הפועל כלפי מעלה, כוח ההולך וגדל ככל שהקיטוב בין קצות המוט גדל + FE e FB v - דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית

7 - + - + - + - + - + - + זרם רגעי במוט המוליך
כל עוד קטן הכוח החשמלי מן הכוח המגנטי ממשיכים אלקטרונים חופשיים לנוע לאורך המוט וזורם בו זרם חשמלי v FB FE - + e e - + e - + e - + e - + e - + הזרם פוסק עם השתוות הכוח החשמלי לכוח המגנטי. דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית

8 תנועת המוליך בשדה המגנטי הופכת אותו למקור כא"מ
עקב תנועת המוט נוצרה בו הפרדת מטענים שיוצרת בין קצותיו הפרש פוטנציאלים. הפרש פוטנציאלים זה קבוע בגודלו החל מהרגע שבו נפסקת תנועת המטענים לאורך המוט ויתקיים כל זמן שהמוט ימשיך לנוע בשדה המגנטי. הפרש פוטנציאלים זה הוא מקור כא"מ. כלומר: + - המוליך מתנהג כסוללה ε v תנועת המטענים פוסקת עם השתוות הכוח החשמלי לכוח המגנטי: דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית

9 דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית
מעגל חשמלי שווה ערך R + - v R ובמעגל יזרום זרם דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית

10 המקור לאנרגיה המתפתחת במעגל
כא"מ של סוללה הוא העבודה שמבצעת הסוללה בהעתיקה מטען חיובי בן 1 קולון מן ההדק השלילי אל ההדק החיובי שלה מהו הכח המבצע עבודה במערכת ומעניק לכל יחידת מטען אנרגיה בשיעור של Bv? על מנת שהמוט ינוע במהירות קבועה יש להפעיל עליו כח חיצוני: R + - v WF=FX=(BI)(vt) I FB=BI F העבודה ליחידת מטען היא Bv דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית

11 המקור לאנרגיה המתפתחת במעגל
כא"מ של סוללה הוא העבודה שמבצעת הסוללה בהעתיקה מטען חיובי בן 1 קולון מן ההדק השלילי אל ההדק החיובי שלה מהו הכח המבצע עבודה במערכת ומעניק לכל יחידת מטען אנרגיה בשיעור של Bv? במהלך תהליך הקיטוב הכח המגנטי מבצע עבודה על מטענים חיוביים בהעתיקו אותם מחלקו התחתון של המוט אל חלקו העליון: R + - v WF=FX=(BI)(vt) + FB=qBv העבודה ליחידת מטען היא Bv דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית

12 דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית
סיכום כתוצאה מתנועת מוט מוליך בשדה מגנטי, על האלקטרונים החופשיים שבמוליך פועל כח לורנץ ואלקטרונים אלה נעים בתוך המוט לאורכו כיוון תנועת המטענים חופשיים תלוי בכיוון השדה המגנטי שבו נע המוט ובכיוון תנועת המוט כתוצאה מתנועת האלקטרונים נוצרת במוט הפרדת מטענים כך שבין קצותיו נוצר הפרש פוטנציאלים אם המוט נע על מסילה מוליכה – תנועת המטענים נפסקת עם השתוות גודל הכח החשמלי וגודל הכח המגנטי הפועלים על מטען חופשי. אם המוט נע על מסילה מוליכה – כל זמן שהמוט נע יזרום זרם במעגל המקור לאנרגיית התנועה של המטענים החופשיים הוא עבודת הכח החיצוני הדרוש על מנת שהמוט יתמיד במצבו, או עבודת כח לורנץ בהנעתו את המטענים לאורך המוט האנרגיה המוענקת לכל יחידת מטען היא =Bv מעגל חשמלי שווה ערך: דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית דגמי הוראה בפיזיקה, ברגר חנה וקאפח זהורית