كان مايكل فاراداي عالماً له مساهمات كبيرة في عالم العلوم. بفضل هذا العالم ، فإن العديد من العناصر التي نستخدمها في يومنا هذا يحكمها قانون فاراداي. الحث الكهرومغناطيسي هو عملية يمكن من خلالها إحداث تيار كهربائي عن طريق تغيير في المجال المغناطيسي. يرتبط هذا الحث الكهرومغناطيسي مباشرة بقانون فاراداي.
في هذه المقالة سوف نخبرك عن جميع خصائص وأهمية قانون فاراداي.
الملامح الرئيسية
هناك أنواع مختلفة من القوى التي تشحن تجربة الحركة داخل مجال مغناطيسي. القوة التي يمر بها السلك المار تيار هو مثال كلاسيكي لقانون فاراداي. في هذه الحالة ، فإن القوة التي يتعرض لها السلك والتي يمر التيار الكهربائي من خلالها ترجع إلى الإلكترونات التي تتحرك أو في وجود المجال المغناطيسي. تحدث هذه العملية أيضًا في الاتجاه المعاكس. يمكننا تحريك سلك عبر مجال مغناطيسي أو تغيير حجم المجال المغناطيسي بمرور الوقت ويمكن أن يتسبب ذلك في تدفق تيار.
القانون الأكثر أهمية للقدرة على وصف الحث الكهرومغناطيسي هو قانون فاراداي. تم اكتشافه بواسطة مايكل فاراداي ويحدد العلاقة بين المجال المغناطيسي المتغير بمرور الوقت والمجال الكهربائي الذي تم إنشاؤه بواسطة التغييرات. إذا ذهبنا إلى قانون فاراداي ، فإننا نرى أنه يحتوي على هذا البيان:
"الجهد المستحث في دائرة مغلقة يتناسب طرديًا مع معدل التغيير في وقت التدفق المغناطيسي الذي يمر عبر أي سطح مع الدائرة نفسها كحافة."
مظاهرة لقانون فاراداي
سنعرض ما يقوله قانون فاراداي بمثال. لنراجع تجربة فاراداي. لدينا هنا بطارية مسؤولة عن إمداد ملف صغير بالتيار الكهربائي. مع مرور التيار الكهربائي هذا يتم إنشاء مجال مغناطيسي من خلال لفات الملف. يوجد في الملف كابلات معدنية ملفوفة على محورها. عندما يتحرك الملف داخل وخارج ملف أكبر ، فإنه يحتوي على مجال مغناطيسي يولد جهدًا داخل الملف. يمكن قياس هذا الجهد بواسطة الجلفانومتر.
من هذه التجربة ، يمكن صياغة قانون فاراداي ويمكن استخلاص العديد من الاستنتاجات. كل استنتاجات هذه التجربة كانت تتعلق بتوليد الطاقة الكهربائية وكانت مفتاحًا لقانون لينز ، الذي يستخدم لأحدث معالجة للكهرباء التي لدينا اليوم.
دعونا نلقي نظرة سريعة على قصة مايكل فاراداي التي تمكن من خلالها من وضع هذا القانون. نحن نعلم أن هذا العالم كان منشئ الأفكار المركزية حول الكهرباء والمغناطيسية. كرس حياته للبحث في هذا المجال العلمي. لقد كان متحمسًا إلى حد كبير عندما تمكن الفيزيائي الدنماركي المعروف باسم Oersted من إثبات العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية بشكل تجريبي. حدث هذا في عام 1820. في هذه التجربة ، تمكن من التحقق من أن سلكًا موصلًا للتيار يمكنه تحريك إبرة ممغنطة تمامًا وأنها كانت داخل بوصلة.
كان فاراداي قادرًا على تصميم تجارب متعددة. يتكون أحدهما من لف ملفي لولبي من الأسلاك حول حلقة حديدية. للتحقق من العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية ، قام بتمرير تيار كهربائي عبر أحد الملفات اللولبية من خلال مفتاح. تم إحداث التيار في الآخر. عزا فاراداي ظهور التيارات الكهربائية إلى التغيرات في التدفق المغناطيسي التي حدثت مع مرور الوقت.
وبالتالي ، وبفضل هذه التجربة ، تمكن مايكل فاراداي من إثبات العلاقة بين المجالات المغناطيسية والمجالات الكهربائية. ينشأ قدر كبير من المعلومات من كل هذا الذي أصبح جزءًا من البيانات اللاحقة لقوانين ماكسويل.
صيغة قانون فاراداي وأمثلة
لتأسيس العلاقة بين المجالات المغناطيسية والمجالات الكهربائية ، يتم اقتراح الصيغة التالية.
EMF (Ɛ) = dϕ / dt
حيث تمثل EMF أو القوة الدافعة الكهربائية المستحثة (الجهد) ، و dϕ / dt هو معدل الاختلاف الزمني للتدفق المغناطيسي ϕ.
أصبحت الأشياء اليومية مثل الأفران الكهربائية ممكنة بموجب قانون فاراداي. سنرى بعض الأمثلة على تطبيقات قانون فاراداي في الحياة اليومية. نحن نعرف ذلك عمليا كل التكنولوجيا الكهربائية التي لدينا اليوم تستند إلى قانون فاراداي. على وجه الخصوص ، من المهم فيما يتعلق بجميع الأجهزة الكهربائية مثل المولدات والمحولات والمحركات الكهربائية. دعنا نعطي مثالاً: لتكون قادرًا على توليد محرك تيار مباشر ، استندت المعرفة أساسًا إلى استخدام قرص نحاسي يدور على طرفي المغناطيس. بفضل هذه الحركة الدورانية ، يمكن توليد تيار مباشر.
من هذا المبدأ ، يتم اشتقاق جميع اختراعات الأشياء المعقدة مثل المحول أو مولد التيار المتردد أو الفرامل المغناطيسية أو الموقد الكهربائي.
العلاقة بين الحث والقوة المغناطيسية
نحن نعلم أن الأساس النظري لقانون فاراداي معقد للغاية. إن القدرة على معرفة الفهم النظري للعلاقة الموجودة بالقوة المغناطيسية على الجسيم المشحون أمر بسيط للغاية. على سبيل المثال ، شحنة سلك متحرك. سنحاول شرح العلاقة بين الحث الكهربائي والقوة المغناطيسية. نحن نعتبر إلكترونًا يتحرك بحرية داخل سلك. بعد ذلك ، نضع السلك في مجال مغناطيسي رأسي ونحركه في الاتجاه العمودي على المجال. من المهم أن تكون حركة هذا بسرعة ثابتة.
سيتم توصيل طرفي السلك لتشكيل حلزوني. بفضل الاتصال وبهذه الطريقة نضمن أن كل العمل المنجز لتوليد التيار الكهربائي في السلك سوف يتبدد كحرارة في مقاومة السلك. افترض الآن أن شخصًا يسحب السلك بسرعة ثابتة عبر المجال المغناطيسي. ونحن نسحب السلك يجب أن نطبق القوة حتى لا يتمكن المجال المغناطيسي الثابت من القيام بالعمل بمفرده. ومع ذلك ، يمكنك تغيير اتجاه القوة. يتم إعادة توجيه جزء من القوة التي نطبقها ، مما يتسبب في قوة دافعة كهربائية على الإلكترون تنتقل عبر السلك. هذا الانحراف هو الذي يؤسس للتيار الكهربائي.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن قانون فاراداي وخصائصه.