نفسر ما هو قانون فاراداي ، الحث الكهرومغناطيسي ، تاريخه ، صيغته وأمثلة. أيضا ، قانون لينز.
يدرس قانون فاراداي القوة الكهرومغناطيسية في دائرة مغلقة.ما هو قانون فاراداي؟
صاغ العالم البريطاني مايكل فاراداي قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي ، المعروف ببساطة باسم قانون فاراداي ، في عام 1831. ويحدد هذا القانون العلاقة بين المجال المغناطيسي المتغير في طقس و ال الحقل الكهربائي خلقتها هذه التغييرات.
وجاء في بيان القانون المذكور ما يلي:
"الجهد المستحث في دائرة مغلقة يتناسب طرديًا مع معدل التغيير في وقت التدفق المغناطيسي الذي يمر عبر أي سطح مع الدائرة نفسها كحافة."
لفهم هذا تمامًا ، سيكون من الضروري مراجعة تجربة فاراداي: أ البطارية يزود التيار إلى ملف صغير ، مما يؤدي إلى إنشاء ملفحقل مغناطيسي من خلال لفات الملف (جرح الكابلات المعدنية على محورها الخاص). عندما تم نقل هذا الملف داخل وخارج ملف أكبر ، فإن مجاله المغناطيسي (يتغير بمرور الوقت بواسطة حركة) ولدت أ الجهد االكهربى على الملف الكبير الذي يمكن قياسه باستخدام مقياس الجلفانومتر.
من هذه التجربة وصياغة قانون فاراداي ، استنتاجات عديدة بخصوص جيل الطاقة الكهربائية، والتي كانت مفتاحًا لقانون لينز والإدارة الحديثة للكهرباء.
تاريخ قانون فاراداي
كان مايكل فاراداي (1791-1867) هو منشئ الأفكار المركزية حول كهرباء و الالمغناطيسية.
كان فاراداي متحمسًا للغاية عندما أوضح الفيزيائي الدنماركي أورستيد بشكل تجريبي العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية في عام 1820 ، مشيرًا إلى أن السلك الموصل الحالي يمكن أن يحرك إبرة مغناطيسية على البوصلة.
صمم فاراداي متعددة التجارب. على سبيل المثال ، قام بلف ملفي لولبي من الأسلاك حول حلقة حديدية ورأى أنه عندما يقوم ، عن طريق مفتاح ، بتمرير التيار عبر أحد الملفات اللولبية ، يتم تحفيز تيار في الآخر. أرجع فاراداي ظهور التيار إلى التغيرات في التدفق المغناطيسي بمرور الوقت.
وبالتالي ، كان فاراداي أول من أظهر العلاقة بين المجالات المغناطيسية والمجالات الكهربائية ، كما يتضح من التجربتين الموصوفتين. في الواقع ، أصبحت معادلة قانون فاراداي جزءًا من بيانات قانون ماكسويل.
صيغة قانون فاراداي
عادة ما يتم التعبير عن قانون فاراداي بالصيغة التالية:
EMF (Ɛ) = dϕ / dt
أين FEM أو Ɛ تمثل القوة الدافعة الكهربائية المستحثة (الجهد) ، و دϕ / دينارا هو معدل الاختلاف الزمني للتدفق المغناطيسي ϕ.
أمثلة على تطبيق قانون فاراداي
أصبحت الأشياء اليومية مثل الأفران الكهربائية ممكنة بموجب قانون فاراداي.
تستند جميع التقنيات الكهربائية تقريبًا إلى قانون فاراداي ، خاصة فيما يتعلق بالمولدات والمحولات والمحركات الكهربائية.
على سبيل المثال ، اعتمد محرك التيار المباشر على استخدام قرص نحاس الذي يدور بين نهايات المغناطيس ، ويولد a العاصمة.
من هذا المبدأ الذي يبدو بسيطًا يتبع اختراع أشياء معقدة مثل المحولات ، ومولد التيار المتناوب، فرامل مغناطيسية أو موقد كهربائي.
قانون لينز
يأتي هذا القانون من تطبيقمبدأ الحفاظ على الطاقة إلى الحث الكهرومغناطيسي ، مما يسمح بالحصول على استنتاج أن EMF الناتج عن تدفق مغناطيسي متغير (قانون فاراداي) ، يولد تيارًا مع اتجاه يعارض تباين التدفق الذي ينتجه.
يُترجم هذا ، من الناحية الرياضية ، بالإضافة إلى قانون فاراداي للعلامة السلبية ، حيث تتم صياغته بهذه الطريقة:
EMF (Ɛ) = - (dϕ / dt)
هذا القانون أساسي لتحديد الاتجاه الذي ينتقل فيه التدفق الكهربائي لدائرة ما والتحكم فيه. يرجع اسمها إلى حقيقة أن العالم الألماني هاينريش لينز صاغها في عام 1834.