 |
| الحث الكهرومغناطيسي Electromagnetic induction |
مقدمة
اكتشف العالم اورستيد تولد مجال مغناطيسي حول موصل يمر فيه تياركهربي
اكتشف العالم فاراداي أنه يمكن أن يتولد تيار كهربي من مجالمغناطيسي أي أنه يمكن الحصول على تيار كهربي في دائرة مقفلة بتأثير مجال مغناطيسيمتغير ويعرف ذلك بالحث الكهرومغناطيسي ( عكس اكتشاف أورستد )
تجربة فاراداي
الغرض من التجربة
توليد قوة دافعة كهربية مستحثة في ملف
ملف من النحاس لفاته معزولة بعضها عن البعض الآخر ويتصل طرفاهبجلفانومتر حساس صفر تدريجه في المنتصف كما في الشكل
عند إدخال المغناطيس بسرعة داخل الملف [ أو غلق دائرة الملفالابتدائي 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
الاستنتاج
تتولد القوة الدافعة المستحثة والتيار الكهربي المستحث فيالدائرة المغلقة لحظة قطع لفات السلك لخطوط الفيض المغناطيسي أثناء حركة المغناطيس [ تقريب المغناطيس من الملف أو إبعاده عن الملف أو لحظة غلق دائرة الملف الابتدائيأو فتحه
بريمج جافا
كيف يعمل البريمج
باستخدام الماوس قم بتحريك المغناطيس لادخاله واخراجه من الملف ولاحظ حركة مؤشر الجلفانومتر
ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي
ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي هي ظاهرة تولد قوة دافعة كهربائية تأثيرية وتيار تأثيري في موصل بتأثير المجال المغناطيسي
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 أدناه فانه عند استخدام الماوس لتحريك الملف المستطيلبين قطبي المغناطيس ونلاحظ حركة المؤشر في الجلفانومتر نلاحظ انحراف المؤشر فياتجاه 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 فيالملف تيار تأثيري لحظي عكسي عند تقريب المغناطيس من الملف وطردي عند اخراجالمغناطيس من الملف أو ابعاده .
اذا شروط الحصول على تيار تأثيري هي :
- 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 دافعةتأثيرية ويتوقف اتجاه القوة الدافعة التأثيرية على اتجاه حركة الموصل .
قانونفاراداي
تتناسب القوة الدافعة الكهربية التأثيرية المتولدة في الموصل طرديا معمعدل التغير في الفيض المغناطيسي المؤثر على الموصل .
شرح ومناقشة " الحث الكهرومغناطيسي ( فاراداي + لنز ) "
الشرح :
مايكل فاراداى (1791 – 1867م) كيميائي وفيزيائي إنكليزي، علم نفسه بنفسه وعمل كبائع للكتب فكرس أمسياته لدراسة الفيزياء و الكيمياء، وأعظم أعملهفي مجال الكهرباء والمغناطيسية.
العالم أورستد أثبت في عام 1819 م.
أنالتيار الكهربائي عند مروره في موصل فإنه يولد مجالا مغناطيسيا ، ولم يكن في حسبانأحد قبل عام 1831م أن يحث العكس ، إلا أنه في ذلك العام اكتشف فاراداي مصادفة أنه يمكن توليد التيار الكهربائي اعتمادا على المجال المغناطيسي ، وهذا ما عُرف بظاهرةالحث الكهرومغناطيسي.
تجربة فاراداي :
الأدوات :
قضيب مغناطيسي قوي - ملف - ملي أميتر ( جلفانومتر صفر تدريجه فى المنتصف ) .
خطوات التجربة و المشاهدة :
عندإدخال المغناطيس بسرعة في الملف عموديا على مستواه ينحرف مؤشر الجلفانومترلحظيا في اتجاه معين .
عند إخراج المغناطيس بسرعة خارج الملف ينحرف مؤشر الجلفانومتر فىالاتجاه المضاد .
عند توقف المغناطيس عن الحركة يتوقف مؤشر الجلفانومتر .
الاستنتاج :
تتولد ( قوة محركة كهربية لحظية تأثيرية مستحثة ) وتسمي الظاهرة السابقة بالحث الكهرومغناطيسي .
توضيح :
إذا تحرك موصل داخل مجال مغناطيسي بحيث تعمل حركته على تقطيع هذه الخطوط فإنه سوف يتولد عبر الموصل تيار كهربائي لحظي سرعان مايزول عند توقف الحركة ويسمى هذا التيار بالتيار الحثي ويُعرف بأنه : هو ذلك التيارالمتولد بفعل حركة موصل في مجال مغناطيسي .
ملاحظة :
- حركة الموصل في مجال مغناطيسي ليست الطريقة الوحيدة لتوليد تيار حثي ، فهناك طريقة أخرى وهي حركة ملف حول مغناطيس او (حركة مغناطيس داخل ملف) ، وهنا أيضاً سبب توليد التيار هو تقطيع خطوط المجال او ما يسمى تغير في التدفق المغناطيسي ، ومن هنا نستخلص أن التيار الحثي يتولد بفعل تغير في عدد خطوط المجال المغناطيسي الذي قطع موصلاً (سواء كان سلكاً أم ملفاً ) .
- لا يتولد تيار حثي عندما تكون حركة الموصل موازية لخطوط المجال المغناطيسي.
- لا يتولد تيار حثي عندما يكون الموصل ساكناً أو الملف ساكناً في مجال مغناطيسي.
تعريف الحث الكهرومغناطيسي :
هوظاهرة توليد ( قوه محركة كهربية لحظية تأثيرية مستحثة ) نتيجة قطع موصل لخطوط مجال مغناطيسي .
شروط تولد قوة محركة تأثيرية :
- وجود موصل دائرته مغلقة
- وجود حركة
- وجود مغناطيس
نص قانون فاراداي :
عندما يتغير تدفق المجال المغناطيسي خلال دائرة كهربائية تتولد فيها قوة محركة كهربائية تأثيرية يتناسب مقدارها مع معدل تغيّر التدفق بالنسبة للزمن .
لصيغة الرياضية :
ق م = - Δ تد / Δ ز
ملاحظات هامة :
- الإشارة السالبة في قانون فاراداى لهامعني فيزيائي فقط لذلك تهمل في الحسابات و يفسرها لنز .
- إذا كان التدفق يخترق ملف مكون من عدد ( ن ) من اللفات يكون قانون فاراداى :
ق م = - ن Δ ت د / Δ ز