قوانين فاراداي للحث الكهرومغناطيسي: القانون الأول والقانون الثاني

ما هو قانون فاراداي

قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي (يشار إليه باسم قانون فاراداي) هو قانون أساسي في الكهرومغناطيسية يتنبأ بكيفية تفاعل المجال المغناطيسي مع الدائرة الكهربائية لإنتاج القوة الكهرومحركة (EMF). هذا الظاهرة تُعرف بالحث الكهرومغناطيسي.

يقول قانون فاراداي أن التيار سيحدث في الموصل الذي يتعرض لمجال مغناطيسي متغير. قانون لينز للحث الكهرومغناطيسي يقول إن اتجاه هذا التيار المُحث سيكون بحيث يكون المجال المغناطيسي الناتج عن التيار المُحث معاكسًا للمجال المغناطيسي الأولي المتغير الذي أنتجه. يمكن تحديد اتجاه تدفق هذا التيار باستخدام قاعدة يد فلينيمن اليمنى.

يشرح قانون فاراداي للحث مبدأ العمل لـ المحوّلات، المحركات، المولدات، و المستحثات. سُمي القانون باسم مايكل فاراداي، الذي أجرى تجربة بمغناطيس ولفة. خلال تجربة فاراداي، اكتشف كيف يتم إحداث القوة الكهرومحركة في اللفة عندما يمر الفيض عبر اللفة يتغير.

تجربة فاراداي

في هذه التجربة، يأخذ فاراداي مغناطيسًا ولفة ويقوم بتوصيل جالفانومتر عبر اللفة. في البداية، يكون المغناطيس في حالة راحة، وبالتالي لا يوجد انحراف في الجالفانومتر أي أن الإبرة في المركز أو في وضع الصفر. عندما يتحرك المغناطيس نحو اللفة، تنحرف إبرة الجالفانومتر في اتجاه واحد.

عندما يتم حبس المغناطيس في نفس الموضع، تعود إبرة الجالفانومتر إلى وضع الصفر. الآن عندما يبتعد المغناطيس عن اللفة، يحدث بعض الانحراف في الإبرة ولكن في الاتجاه المعاكس، ومرة أخرى عندما يصبح المغناطيس ثابتًا بالنسبة لللفة، تعود إبرة الجالفانومتر إلى وضع الصفر. وبشكل مماثل، إذا تم حبس المغناطيس ثابتًا واللفة تتحرك بعيدًا عنه وتقترب منه، يظهر الجالفانومتر انحرافًا مماثلاً. كما يلاحظ أن كلما كان التغيير في المجال المغناطيسي أسرع، كان القوة الكهرومحركة المُحثة أو الجهد في اللفة أكبر.

الاستنتاج: من خلال هذه التجربة، استنتج فاراداي أنه كلما كان هناك حركة نسبية بين الموصل والمجال المغناطيسي، تتغير الوصلات الفيضية مع اللفة وهذا التغيير في الفيض ينتج جهدًا عبر اللفة.

صاغ مايكل فاراداي قانونين على أساس هذه التجارب. هذه القوانين تسمى قوانين فاراداي للحث الكهرومغناطيسي.

قانون فاراداي الأول

أي تغيير في المجال المغناطيسي للفة سلك سيعمل على إحداث قوة كهرومحركة في اللفة. هذه القوة الكهرومحركة المُحثة تسمى القوة الكهرومحركة المُحثة وإذا كانت دارة الموصل مغلقة، فإن التيار سيسير أيضًا عبر الدائرة وهذا التيار يسمى التيار المُحث.
طرق لتغيير المجال المغناطيسي:

1. عن طريق تحريك المغناطيس نحو أو بعيدًا عن اللفة

2. عن طريق تحريك اللفة داخل أو خارج المجال المغناطيسي

3. عن طريق تغيير مساحة اللفة الموضوعة في المجال المغناطيسي

4. عن طريق تدوير اللفة بالنسبة للمغناطيس

قانون فاراداي الثاني

يقول إن مقدار القوة الكهرومحركة المُحثة في اللفة يساوي معدل تغيير الفيض المرتبط باللفة. الوصلة الفيضية لللفة هي حاصل ضرب عدد دورات اللفة في الفيض المرتبط بها.

صيغة قانون فاراداي