أسئلة: الحث الذاتي

الإجابة الصحيحة: الحث الذاتي

ظاهرة الحث الذاتي تنشأ في الملف نتيجة تغير التيار المار فيه، مما يولد قوة دافعة كهربية ذاتية تعاكس التغير في التيار.

الإجابة الصحيحة: مربع عدد اللفات

من العلاقة $L = \frac{\mu_0 N^2 A}{l}$، نجد أن $L$ تتناسب طرديًا مع مربع عدد اللفات $N^2$.

الإجابة الصحيحة: يزداد إلى أربعة أمثاله

بما أن $L \propto N^2$، فإن زيادة $N$ إلى $2N$ تجعل $L$ تزداد بمعامل $2^2 = 4$.

الإجابة الصحيحة: الهنري

معامل الحث الذاتي $L$ يُقاس بوحدة الهنري (H).

الإجابة الصحيحة: مغناطيسية في المجال المغناطيسي

يختزن الملف طاقة في مجاله المغناطيسي مقدارها $U = \frac{1}{2}LI^2$.

الإجابة الصحيحة: $\tau = L / R$

الثابت الزمني الذي يحدد سرعة نمو التيار في دائرة RL هو $\tau = L / R$.

الإجابة الصحيحة: 0.2 چول

$U = \frac{1}{2} \times 0.1 \times 2^2 = 0.5 \times 0.1 \times 4 = 0.2 \text{ J}$.

الإجابة الصحيحة: يزداد بشكل كبير

النفاذية المغناطيسية للحديد أكبر بكثير من الهواء، مما يرفع قيمة $L$ بشكل كبير.

الإجابة الصحيحة: 2 فولت

$\varepsilon = L \frac{\Delta I}{\Delta t} = 0.5 \times \frac{3-1}{0.5} = 0.5 \times 4 = 2 \text{ V}$.

الإجابة الصحيحة: يقل

بما أن $\tau = L/R$، فإن زيادة $R$ تؤدي إلى نقصان الثابت الزمني.

الإجابة الصحيحة: مقدار التيار المار بالملف

معامل الحث الذاتي خاصية هندسية للملف ولا يعتمد على التيار أو معدل تغيره.

الإجابة الصحيحة: $2L$

بما أن $L \propto 1/l$، فإن تقليل الطول للنصف يضاعف معامل الحث الذاتي.

باستخدام القانون $L = \frac{\mu_0 N^2 A}{l}$، نعوض: $L = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 500^2 \times 0.002}{0.2} = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 250000 \times 0.002}{0.2} = \frac{4\pi \times 0.05}{0.2} = \pi \text{ H} \approx 3.14 \times 10^{-3} \text{ H}$.

$\Delta I = 2 - 6 = -4 \text{ A}$. القوة الدافعة $\varepsilon = -L \frac{\Delta I}{\Delta t} = -0.4 \times \frac{-4}{0.2} = -0.4 \times -20 = 8 \text{ V}$. المقدار هو $8 \text{ V}$.

$U = \frac{1}{2} L I^2 = \frac{1}{2} \times 0.8 \times 5^2 = 0.4 \times 25 = 10 \text{ J}$.

$\tau = L / R = 0.6 / 30 = 0.02 \text{ s}$.

القصور الذاتي الكهربي هو ميل الملف لمقاومة أي تغير مفاجئ في التيار المار به. يفسر قانون لنز ذلك بأن القوة الدافعة المستحثة المتولدة تكون دائماً في اتجاه يعاكس التغير في التيار؛ فإذا زاد التيار تولد قوة دافعة عكسية تعيق الزيادة، وإذا تناقص تولد قوة دافعة طردية تحاول تعويض النقص.

المكثف يختزن طاقة في مجال كهربائي وقانونها $U = \frac{1}{2}CV^2$. الملف يختزن طاقة في مجال مغناطيسي وقانونها $U = \frac{1}{2}LI^2$.