الحث الكهرومغناطيسي
الحثّ الكهرومغناطيسي (بالإنجليزية: Electromagnetic induction) هو إنتاج الفولتية عبر موصل كهربائي واقع في حقل مغناطيسي متغير أو عن طريق انتقال الموصل خلال حقل مغناطيسي ثابت.
الاكتشاف
ينسب إلى مايكل فاراداي اكتشاف ظاهرة الحثّ في عام 1831 مع إنّه لربما توقّع الظاهرة فرانسيسكو زانتيديتشي في 1829. وحوالي أعوام 1830 [1] إلى 1832 [2] توصل جوزف هنري إلى اكتشاف مماثل، لكن لم ينشر نتائجه حتى لاحقا.
النتائج
وجد فاراداي أن القوة الكهروحركية المنتجة حول مسار مغلق تتناسب مع تغيير التدفق المغناطيسي خلال أيّ سطح أحاط به ذلك المسار.
عمليا، هذا يعني أنه سيتم استحاثة التيار الكهربائي في أيةّ دائرة مغلقة عندما يتغير التدفق المغناطيسي خلال سطح محيط به موصل كهربائي. هذا ينطبق سواء تغيرت قوة الحقل نفسه أو إذا تحرك الموصل خلال الحقل.
ويشكل الحثّ الكهرومغناطيسي أساسا لعمل المولدات، محركات الحثّ، المحولات، وأكثر المكائن الكهربائية الأخرى.
ينص قانون فاراداي للحثّ الكهرومغناطيسي على أن:
حيثهي القوة الكهروحركية بالفولت.
و ΦB هو التدفق المغناطيسي بالويبر.
وفي حالة لفة من الأسلاك مكونة من N من اللفات فإن قانون فاراداي ينص على أن:
حيث
و N هو عدد اللفات في السلك.
و ΦB هو التدفق المغناطيسي بالويب عبر لفة واحدة.
أيضا يعطي قانون لنز اتجاه القوة الكهروحركية المستحاثة كالتالي:
'يكون اتجاه التيار المـُـحـَـث ّ (induced current) في موصـّـل (conductor) أو وشيعة كهرومغناطيسية (electromagnetic coil) موجـّــَـه نحو تجاه معيــّـن فسوف يعاكس التغيــّـر المسبــّـب له.'
وبالتالي نجد أن قانون لنز يفسر وجود علامة السالب في المعادلة السابقة.
مقدمة
بعد اكتشاف أن التيار الكهربى ينشأ مجالا مغناطيسيا ، كان من البديهى أن يثار تساؤل عما إذا كان من
الممكن أن ينشأ تيار كهربى عن المجال الكهربى عن المجال المغناطيسى . وقد أمضى العالم الإنجليزى مايكل فاراداى
Michael Faraday سنوات عديدة (1817-1831) محاولا الإجابة على هذا السؤال وأنتهى إلى أكتشاف القانون
المعروف بأسمه في عام (1831) والذي يصف العلاقة بين معدل التغير في فيض المجال المغناطيسى خلال مساحة ما والقوة
الدافعة الكهربية emf الناشئة بالحث في مسار مغلق يحيط بتلك المساحة. وقد استطاع العالم الأمريكي جوزيف
هنرى Joseph Henry التوصل لنفس النتائج في نفس العام.
تجربة
ملف من النحاس لفاته معزولة بعضها عن البعض الآخر ويتصل طرفاه بجلفانومتر حساس صفر تدريجه في المنتصف كما في الشكل
عند إدخال المغناطيس بسرعة داخل الملف [ أو غلق دائرة الملف الابتدائي كما في الشكل الآخر ] ينحرف مؤشر الجلفانومتر لحظيا في اتجاه معين
عند إخراج المغناطيس من الملف أو [ فتح دائرة الملف الابتدائي ] ينحرف مؤشر الجلفانومتر في الاتجاه المضاد
الاستنتاجتتولد القوة الدافعة المستحثة والتيار الكهربي المستحث في الدائرة المغلقة لحظة قطع لفات السلك لخطوط الفيض المغناطيسي أثناء حركة المغناطيس [ تقريب المغناطيس من الملف أو إبعاده عن الملف أو لحظة غلق دائرة الملف الابتدائي أو فتحه
طرق الحصول على تيار تأثيري
حركة سلك مستقيم بين قطبي مغناطيس
حركة ملف حول أحد قطبي مغناطيس ـ إدخال وإخراج مغناطيس في ملف يكون دائرة مغلقة
باستخدام ملف ابتدائي وملف ثانوي
أولا ـ اذا قطع موصل من دائرة مغلقة خطوط المجال تتولد فيه تيار تأثيري يعتمد اتجاهه على اتجاه حركة الموصل واتجاه خطوط المجال وكما يظهر في البريمج أعلاه فانه عند استخدام الماوس لتحريك الملف المستطيل بين قطبي المغناطيس ونلاحظ حركة المؤشر في الجلفانومتر نلاحظ انحراف المؤشر في اتجاه عند ادخل أو تقريب الملف من المغناطيس وتغير الانحراف عند تغير اتجاه الحركة
ثانيا ـ اذا تحرك مغناطيس داخل أو خارج ملف مكون لدائرة مغلقة يتولد في الملف تيار تأثيري لحظي عكسي عند تقريب المغناطيس من الملف وطردي عند اخراج المغناطيس من الملف أو ابعاده
اذا شروط الحصول على تيار تأثيري
وجود مجال مغناطيسي
وجود سلك يكون دائرة مغلقة
الحركة النسبية بين الموصل والمجال
مما سبق نستنتج أنه عندما يتغير الفيض المغناطيسي الذي يقطعه موصل في زمن معين بسبب الحركة بين الموصل والمجال المغناطيسي تتولد في الموصل قوة دافعة تأثيرية ويتوقف اتجاه القوة الدافعة التأثيرية على اتجاه حركة الموصل
قانون فاراداي
تتناسب القوة الدافعة الكهربية التأثيرية المتولدة في الموصل طرديا مع معدل التغير في الفيض المغناطيسي المؤثر على الموصل
الشرح العملي
اولا : قم بتحريك المغناطيس داخل و خارج الحلقة ( الملف ) و شاهد تكون التيار التاثيري في المصباح و حاول تفسير اتجاة التيار في مؤشر الجلفانومتر و لاحظ العلاقة الطردية بين زيادة التدفق ( زيادة سرعة حركة المغناطيس ) و زيادة القوة المحركة التاثيرية المتولدة في الملف
[flash=http://www.up.zeidanphy.com/files/hrvbwa17y2ugqqf9nfyy.swf]width=500 height=500[/flash]
ثانيا : يتولد التيار التاثيري في الملف عند حركة المغناطيس ( تغير التدفق المغناطيسي )
[flash=http://www.up.zeidanphy.com/files/hrvbwa17y2ugqqf9nfyy.swf]width=500 height=500[/flash]
ثالثا : لاحظ حركة مؤشر الجلفانومتر عند اقتراب المغناطيس من الملف و حاول تفسير اتجاه حركة مؤشر الجلفانومتر حسب قانون لنز .
[flash=http://www.up.zeidanphy.com/files/dkyntgrr7vxb6mqqor7c.swf]width=500 height=500[/flash]
رابعا : لاحظ حركة موصل في مجال مغناطيسي منتظم و كيفية تكون التيار التاثيري في الموصل و اتجاه التيار التاثيري :
[flash=http://www.up.zeidanphy.com/files/mos6xl696jiarukw3u8u.swf]width=500 height=500[/flash]
خامسا : مولد كهربائي ينتج تيار ثابت ، لاحظ مقوم التيار ( حلقةة مقسمومة الى نصفين ) لنقل التيار من داخل المولد الى خارج المولد .
[flash=http://www.up.zeidanphy.com/files/c7q53109bk5ajq4zncnh.swf]width=500 height=500[/flash]
سادسا : مولد كهربائي ينتج تيارا مترددا ، لاحظ الحلقتين لنقل التيار المتولد من داخل المولد الى خارج المولد :
[flash= http://www.up.zeidanphy.com/files/gt....swf]width=500 height=500[/flash]
سابعا : لابد هنا من التذكير في تجربة العالم اروستد التي جمعت الكهرباء لاول مرة بالمغناطيسية و هي تثبت انه عند مرور تيار كهربائي في موصل ينشأ حول الموصل مجالا مغناطيسيا يؤدي الى انحراف الابرة المغناطيسية التي بجوارة :
[flash=http://www.up.zeidanphy.com/files/2i3rt8vksxmphh2n3epo.swf]width=500 height=500[/flash]
ثامنا : تجربة تبين المجال المغناطيسي لسلك مستقيم يمر به تيار كهربائي ، حاول تطبيق قاعدة اليد اليمنى المقبوضة لتحديد اتجاة التيار الكهربائي .
[flash=http://www.up.zeidanphy.com/files/ou2he7l68i9qete4l6j2.swf]width=500 height=500[/flash]
تاسعا : فلاشات عن المحرك الكهربائي ( عزم الازدواج الكهربائي ) ، قم بالمقارنة بين المحرك و المولد لتعرف على الفرق بينهم في المكونات و المدخلات و المخرجات لكل منها .
[flash=http://www.up.zeidanphy.com/files/5g01ml5dzw4gmws6vhpt.swf]width=500 height=500[/flash]
[flash=http://www.up.zeidanphy.com/files/6xh3bpgr3pxjc8rnhkdj.swf]width=500 height=500[/flash]
[flash=http://www.up.zeidanphy.com/files/2pzjslns5e7asrvcs81a.swf]width=500 height=500[/flash]
رد مع اقتباس
المشاركة الأصلية كتبت بواسطة مازن
