اكتشف العالم مايكل فاراداي ونشر الكهرومغناطيسية الحث في عام 1831. في عام 1832 ، تم اكتشاف العالم الأمريكي جوزيف هنري بشكل مستقل. المفهوم الأساسي للحث الكهرومغناطيسي مأخوذ من فكرة خطوط القوة. على الرغم من أنه في وقت الاكتشاف ، تجاهل العلماء أفكاره ببساطة ، لأنها لم يتم إنشاؤها رياضيًا. استخدم جيمس كليرك ماكسويل أفكار فاراداي كأساس لنظريته الكهرومغناطيسية الكمية. في عام 1834 ، اخترع هاينريش لينز القانون لشرح التدفق في جميع أنحاء الدائرة. يمكن استقبال اتجاه emf المستحث من قانون Lenz والنتائج الحالية من الحث الكهرومغناطيسي.
ما هو الحث الكهرومغناطيسي؟
تعريف الحث الكهرومغناطيسي هو خلق الجهد الكهربي أو القوة الدافعة الكهربائية عبر لسائق ضمن مجال مغناطيسي متغير. بشكل عام ، تم التعرف على مايكل فاراداي مع ابتكار الحث في عام 1831. وقد وصفه جيمس كليرك ماكسويل علميًا أثناء قانون فاراداي للتحريض. يمكن اكتشاف اتجاه المجال المستحث من خلال قانون لينز. بعد ذلك ، عمم قانون فاراداي معادلة ماكسويل فاراداي. تشمل تطبيقات الحث الكهرومغناطيسي المكونات الكهربائية مثل المحولات ، المحاثات ، وكذلك أجهزة مثل المولدات والمحركات .
قانون فاراداي للتحريض وقانون لينز
يستخدم قانون فاراداي للحث التدفق المغناطيسي ΦB في جميع أنحاء منطقة من الفضاء محاطة بحلقة سلكية. هنا يمكن وصف التدفق بواسطة تكامل السطح.
الفيض المغناطيسي
حيث 'dA' عنصر سطحي
'Σ' محاط بحلقة سلكية
'ب' هو المجال المغناطيسي.
'B • dA' هو منتج نقطي يتصل بكمية التدفق المغناطيسي.
يمكن أن يتناسب التدفق المغناطيسي في جميع أنحاء الحلقة السلكية مع الرقم. من خطوط التدفق المغناطيسي التي تتجاوز خلال الحلقة.
عندما يتغير التدفق أثناء السطح ، ينص قانون فاراداي على أن الحلقة السلكية تحصل على EMF (القوة الدافعة الكهربائية). ينص القانون الأكثر انتشارًا على أن المجال الكهرومغناطيسي المستحث داخل أي دائرة مغلقة يمكن أن يكون مكافئًا لمعدل تغير التدفق المغناطيسي الذي تتضمنه الدائرة.
حيث 'ε' هو EMF و 'B' هو التدفق المغناطيسي. يمكن إعطاء اتجاه القوة الدافعة الكهربائية بموجب قانون لينز ، وينص هذا القانون على أن التيار المستحث الذي سيتدفق بالطريقة التي ستقاوم التحويل الذي ولده. هذا بسبب الإشارة السلبية في المعادلة السابقة.
لرفع القوة الكهرومغناطيسية التي يتم توليدها ، تتمثل الطريقة العادية في تطوير اتصال التدفق عن طريق إنشاء حلقة ملفوفة بإحكام من السلك تم تجميعها باستخدام لفات N متساوية ، كل واحدة بها تدفق مغناطيسي مماثل يمر بها. بعد ذلك ، سيكون EMF الناتج يساوي N من السلك المفرد.
ε = -N δΦB / t
يمكن إنشاء EMF من خلال انحراف التدفق المغناطيسي عبر سطح حلقة الأسلاك التي يمكن الحصول عليها بعدة طرق.
- يتغير المجال المغناطيسي (ب)
- يمكن تشويه حلقة السلك وكذلك تغيير السطح (Σ).
- يتغير اتجاه السطح (dA) وأي تركيبة أعلاه
الحث الكهرومغناطيسي لقانون لينز
ينص قانون لينز الحث الكهرومغناطيسي على أنه عندما يتم إنتاج قوة كهرومغناطيسية عن طريق ضبط التدفق المغناطيسي بناءً على قانون فاراداي ، فإن قطبية emf المستحثة تولد تيارًا ومجالًا مغناطيسيًا يقاوم التغيير الذي يولدها.
ε = -N δΦB / t
في معادلة الحث الكهرومغناطيسي أعلاه ، تشير الإشارة السالبة إلى أن emf المستحث ، وكذلك التعديل داخل التدفق المغناطيسي (δΦB) ، لهما إشارات عكسية.
أين،
Ε هو emf مستحث
يتم تعديل modifiedB في التدفق المغناطيسي
N لا. من التقلبات داخل الملف
معادلة ماكسويل-فاراداي
بشكل عام ، يمكن إعطاء العلاقة بين القوة الكهرومغناطيسية المعروفة بـ ε داخل حلقة سلكية حول سطح مثل Σ ، وكذلك المجال الكهربائي (E) داخل السلك
المجال الكهربائي في ماكسويل
في المعادلة أعلاه ، 'dℓ' هو عنصر منحنى للسطح يُعرف باسم 'Σ' ، يوحد هذا مع تعريف التدفق.
يمكن كتابة الصيغة المتكاملة لمعادلة ماكسويل-فاراداي كـ
الفيض المغناطيسي
المعادلة أعلاه هي واحدة من معادلات ماكسويل من المعادلات الأربع وبالتالي يلعب دورًا أساسيًا في نظرية الكهرومغناطيسية الكلاسيكية.
صيغة تكاملية لمعادلة ماكسويل فاراداي
قانون فاراداي والنسبية
ينص قانون فاراداي على حقيقتين مختلفتين. أحدهما هو أن القوة الكهرومغناطيسية يمكن أن تتولد من خلال قوة مغناطيسية فوق سلك متحرك ، وكذلك يمكن توليد EMF للمحول EMF بقوة كهربائية بسبب تغير المجال المغناطيسي.
في عام 1861 ، لفت جيمس كلارك ماكسويل إشعارًا بالحقيقة الفيزيائية المنفصلة التي يمكن ملاحظتها. يمكن اعتبار هذا مثالًا حصريًا في مفاهيم الفيزياء حيث يتم رفع مثل هذا القانون الأساسي لتوضيح حقيقتين مختلفتين.
لوحظ ألبرت أينشتاين أن كلا الشرطين يتواصلان تجاه حركة مقارنة بين المغناطيس والموصل ، والنتيجة لم تتغير في أي واحد كان يسافر. كان هذا أحد الممرات الرئيسية التي أدت به إلى توسيع النسبية الخاصة.
تجربة الحث الكهرومغناطيسي
نحن نعلم أنه يمكن نقل الكهرباء عن طريق تدفق الإلكترونات بخلاف التيار. تتمثل إحدى الميزات الرئيسية والمفيدة جدًا للتيار في أنه يصنع مجاله المغناطيسي الخاص به والذي يمكن تطبيقه في عدة أنواع من المحركات وكذلك الأجهزة. هنا سوف نعطي فكرة عن هذا المفهوم من خلال شرح تجربة الحث الكهرومغناطيسي.
تجربة الحث الكهرومغناطيسي
تشتمل المواد المطلوبة لهذه التجربة بشكل أساسي على سلك نحاسي رفيع ، وبطارية فانوس 12 فولت ، ومسمار معدني طويل ، وبطارية 9 فولت ، ومفتاح تبديل ، وقواطع للأسلاك ، وشريط كهربائي ، ومشابك ورقية.
- اتصالات وهي تعمل
- خذ طولًا طويلًا من السلك وقم بتوصيله بإيجابية o / p لمفتاح التبديل.
- اقلب السلك بحد أدنى 50 مرة حول الظفر المعدني لعمل ملف لولبي.
- بمجرد أن يتم التواء السلك ، قم بتوصيل السلك بالطرف السالب للبطارية.
- خذ قطعة سلكية وقم بتوصيلها بالطرف الموجب للبطارية وقم بتبديل الطرف السالب للمفتاح.
- قم بتنشيط المفتاح.
- ضع مشابك الورق بالقرب من المسمار المعدني.
تدفق التيار في الداخل الدائرة سيجعل المسمار المعدني ممغنطًا كما أنه سيجعل مشابك الورق ممغنطة. هنا ، ستولد بطارية 12 فولت مغناطيسًا أقوى مقارنة ببطارية 9 فولت.
التطبيقات
يمكن تطبيق مبادئ الحث الكهرومغناطيسي في العديد من الأجهزة والأنظمة. تتضمن بعض أمثلة الحث الكهرومغناطيسي ما يلي.
- محولات
- المحركات الحثية
- مولدات كهربائية
- التشكيل الكهرومغناطيسي
- متر تأثير القاعة
- المشبك الحالي
- الطبخ التعريفي
- عدادات التدفق المغناطيسي
- لوح التصميمات
- اللحام التعريفي
- الشحن الاستقرائي
- المحاثات
- مصباح يدوي يعمل ميكانيكيا
- خاتم رولاند
- التقاطات
- التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة
- نقل الطاقة لاسلكيًا
- التعريفي الختم
وبالتالي ، هذا كل شيء عن الحث الكهرومغناطيسي . إنها طريقة حيث يوجد الموصل داخل مجال مغناطيسي متغير مما يؤدي إلى اختراع جهد عبر الموصل. سيؤدي ذلك إلى حدوث تيار كهربائي. يمكن تطبيق مبدأ الحث الكهرومغناطيسي في تطبيقات مختلفة مثل المحولات والمحاثات وما إلى ذلك. هذا هو الأساس لجميع أنواع المحركات والمولدات الكهربائية التي يمكن استخدامها لتوليد الكهرباء من حركة الكهرباء. إليكم سؤال من اكتشف الحث الكهرومغناطيسي؟
