ΔΦ: معدل تغير التدفق المغناطيسي. Δt: معدل التغير في الزمن. ي ويُقاس الجهد والمجال الكهرومغناطيسي بنفس الوحدة، وهي وحدة الفولت. [٤]
قانون لينز لحفظ الطاقة
صاغ هاينريش لينز في عام 1833م قانون لينز موضحاً فيه اتجاه التيار الكهربائي الناتج، وبأنّ التيار الكهربائي المُستحث دائماً يُعارض ويعاكس التغيّر في التدفق، بحيث يكون اتجاه المجال المغناطيسي الناتج من التيار المستحث معاكس لاتجاه المجال المغناطيسي الأصلي، وهذا ما أُشير إليه سابقاً بأنّه يتمّ دمجه مع قانون فارادي بإشارة السالب. [٤]
أمثلة على قانون القوة الدافعة الكهربائية الحثية
ومن الأمثلة على قانون القوة الدافعة الكهربائية الحثيّة ما يأتي: [٥] المثال الأول: يتغير تدفق المجال المغناطيسي خلال الموصّل من 1 تسلا في متر مربع (T. m²) إلى 0. 3 تسلا في متر مربع (T. m²) خلال 2 ثانية (s) من الزمن، ما هو المجال الكهرومغناطيسي؟
الإجابة: باستخدام صيغة قانون القوة الدافعة الكهربائية الحثية (EMF):
EMF = - ΔΦ / t، فإنّ:
EMF = - (0. 3 T. القوة الدافعة الكهربية (EMF) والجهد الطرفي للبطارية. m² - 1 T. m²) / (2 s) = - (- 0. 35) T. m²/s = 0. 35 V
المثال الثاني: يتغير تدفق المجال المغناطيسي خلال حلقة واحدة من السلك من 0.
- ما هو قانون توليد القوة الدافعة الكهربائية الحثية - أجيب
- القوة الدافعة الكهربية (EMF) والجهد الطرفي للبطارية
ما هو قانون توليد القوة الدافعة الكهربائية الحثية - أجيب
ذات صلة القوة الدافعة الكهربائية خطوط المجال الكهربائي
القوة الدافعة الكهربائية الحثية
تعرَف القوة الدافعة الكهربائية الحثيّة (EMF) باسم القوة الدافعة الكهربائية المُستحثّة، أو الحث الكهرومغناطيسي، أو تحريض القوة الدافعة الكهربائية، [١] ويحدث الحث الكهرومغناطيسي عندما يحدث تغيّر في معدّل تدفق المجال المغناطيسي عبر موصّل كهربائي، بحيث يكون هذا الموصّل جزء من دائرة مغلقة؛ كملف من الأسلاك مثلًا، سيتحرك المجال الكهرومغناطيسي مع الموصّل بحركة نسبية بالنسبة لبعضهما البعض، لينشأ عنها تيار كهربائي ينتقل خلال الموصّل ويعبر خطوط المجال الكهرومغناطيسي والذي يُعرف بالقوة الدافعة الكهربائية الحثيّة. [٢]
أثبت مايكل فاراداي في عام 1831م إمكانية توليد الكهرباء من المجال المغناطيسي من خلال قيامه بالعديد من التجارب، وقد نجح في ذلك خلال بضعة أسابيع فقط، كما قام بتطوير تصوّر عملي لظاهرة الحث الكهرومغناطيسي التي أثبتها، حيث شملت إحدى تجاربه أسطوانة ورقية ملفوف حولها أسلاك متّصلة بجلفانومتر ومغناطيس دائم. [٣]
قوانين القوة الدافعة الكهربائية الحثية
القوة الدافعة الكهربائية الحثيّة لها قانونان رئيسيان وهما كالآتي: [٤]
قانون فارادي
يتدفق المجال المغناطيسي عبر حلقة مشكلّة حول الموصل، ويتغيّر تدفقه بمرور الوقت مولداً شحنات كهربائية تُعرف بالجهد الكهربائي، وهذا ما يُعرف بقانون فارادي، كما أنّ الجهد الكهربائي المتولد يقاوم تغير التدفق المغناطيسي ويُعبّر عنه في قانون فارادي بإشارة السالب " - "، ومنه تصبح صيغة القانون كما يأتي: [٥] EMF = - ΔΦ / t
بحيث:
EMF: القوة الدافعة الكهربائية الحثيّة.
القوة الدافعة الكهربية (Emf) والجهد الطرفي للبطارية
طريقة تغيير المجال المغناطيسي: تحريك المغناطيس باتجاه الملف أو بعيدًا. تحريك الملف داخل أو خارج المجال المغناطيسي. تغيير مساحة الملف الموضوع في المجال المغناطيسي. بتدوير الملف نسبة للمغناطيس. تتناسب القوة الدافعة الكهربية المستحثة في أي دائرة مغلقة والمتولدة في ملف أو موصل طرديًا مع المعدل الزمني الذي يقطع فيه الموصل لخطوط المجال المغناطيس. كيفية زيادة المجال المغناطيسي المستحث في الملف: زيادة عدد اللفات الموجودة داخل الملف والأسلاك الموجودة حول المغناطيس. زيادة شدة المجال المغناطيسي المحيط بالملف. زيادة سرعة الحركة النسبية بين الملف والمغناطيس. صيغة القانون هي (القوة الدافعة الكهربائيّة = عدد اللفّات ×معدّل تغير التدفّق المغناطيسيّ بالنسبة للزمن) وتُقاس بوحدة الفولت. (قيمة التدفّق المغناطيسيّ = مساحة الملف ×شدّة المجال) وتُقاس بوحدة الويبر. تطبيقات قانون فاراداي في معظم الآلات الكهربائية والصناعات وفي المجالات الطبية: تعملُ المحولات الكهربائيّة لنقل الطاقة الكهربائيّة من أماكن التوليد إلى أماكن الاستِخدام، إضافةً للقدُرة على رفعِ أو خَفض قيمة الجُهد الكهربائي على أساس قانون فاراداي. توليد الطاقة الكهربائية داخل المولدات من خلال الاعتماد على حركة الملف داخل المجال المغناطيسي الموجود حوله.
يؤدي هذا إلى إحداث جهد في الملف عندما يتغير التيار. تجدر الإشارة إلى أنّ التفاعل الحثّي سيزداد إذا زاد عدد اللفات في الملف لأنّ المجال المغناطيسي من ملف واحد سيحتوي على المزيد من الملفات للتفاعل معها. المفاعلة الحثية Inductive Reactance: يسمّى تقليل تدفق التيار في الدائرة بسبب الحثّ "بالمفاعلة الحثّية". من خلال إلقاء نظرة فاحصة على ملف من الأسلاك وتطبيق "قانون لينز"، يمكن ملاحظة كيف يقلل الحثّ من تدفق التيار في الدائرة. يمكن تحديد اتجاه المجال المغناطيسي بأخذ يدك اليمنى وتوجيه إبهامك في اتجاه التيار. ستشير أصابعك بعد ذلك إلى اتجاه المجال المغناطيسي. يمكن ملاحظة أنّ المجال المغناطيسي من إحدى حلقات السلك سوف يقطع الحلقات الأخرى في الملف وسيؤدي ذلك إلى تدفق التيار في الدائرة. وفقًا "لقانون لينز"، يجب أن يتدفق التيار المستحثّ في الاتجاه المعاكس للتيار الأولي. ينتج عن التيار المستحثّ الذي يعمل ضد التيار الأولي تقليل تدفق التيار في الدائرة. على غرار المقاومة، تقلل المفاعلة الحثّية من تدفق التيار في الدائرة. ومع ذلك، من الممكن التمييز بين المقاومة والمفاعلة الحثّية في الدائرة من خلال النظر في التوقيت بين الموجات الجيبية للجهد والتيار للتيار المتردد.