قانون فاراداي والحث الكهرومغناطيسي Faraday's law and Electromagnetic Induction

                        الكهرباء والمغناطيسية

هناك شيء سحري في المغناطيسية تتمثل بقدرة المغناطيس على التأثير في المعادن مثل الحديد دون لمسها، يخبرنا الفيزيائيون أن الكهرومغناطيسية - وهي القوة التي تحكم الكهرباء والمغناطيسية معا - أقوى عدة مرات من قوى الجاذبية ويعد قطار ماجليف  مثالًا رائعًا على ذلك .
كما يوحي اسم "الكهرومغناطيسية" بارتباطهم معا بشكل  يسمح لهم بالتأثير على بعضهم البعض دون اتصال مثلما يحدث في ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي (Electromagnetic Induction) ، فالحث الكهرومغناطيسي هو مفهوم اساسي في الدوائر الكهربائية والإلكترونية مثل المقاومة والسعة  Capacitance) Resistance and )

اكتشاف الكهرومغناطيسية


البداية كانت عندما اكتشف العالم هانزاورستد ان التيار الكهربي المار في موصل من شأنه توليد مجال مغناطيسي يتسبب في انحراف بوصلة (وهي ايضا فكرة عمل المغناطيس الكهربي) ، بعدها فكر العلماء في استغلال تلك الظاهرة لتوليد المغناطيسية من الكهرباء ، ولكن كان لبعض العلماء اتجاه اخر معاكس وهو توليد الكهرباء من المغناطيسية ، ومن هؤلاء العلماء العالم مايكل فاراداي والعالم جوزيف هنري ، حيث اكتشفا في ثلاثينيات القرن التاسع عشر ظاهرة "الحث الكهرومغناطيسي" electromagnetic induction او اختصارا
يمكن نقول induction   عندما قام فاراداي بتحريك مغناطيس طبيعي خلال ملف كهربي الامر الذي يولد قوة دافعة كهربية مستحثة وتيار كهربي ايضا مستحث في الملف (التيار الدوامي) ، مما  فتح المجال بشكل رائع لكثير من التطبيقات في عصرنا الحالي مثل المحولات والمولدات والمحركات الكهربية ، وسميت تلك الظاهرة بالحث لان التيار الكهربي تولد بواسطة حث المجال المغناطيسي للشحنات داخل الموصل فتحركت وتولد تيار كهربي في الموصل ،

قانونا فاراداي للحث Faraday's Law

ينص على انه يمكن احداث جهد كهربي او قوة دافعة مستحثة في الدائرة عند وجود حركة نسبية بين الموصل والمجال المغناطيسي وهذة القوة تتناسب مع معدل تغير الفيض المغناطيسي او بمعنى اخر ان الحث الكهرومغناطيسي هو عملية توليد قوة دافعة كهربية وتيار مستحثان في الدائرة المغلقة باستخدام مجال مغناطيسي وصاغه  في القانون التالي :- 

وهناك العديد من التطبيقات في حياتنا تعتمد على قانون فاراداي في مبدأ عملها مثل المولدات والمحولات والمحركات الكهربية ... الخ 
وبناءً على قانون فاراداي فقد استنتج العالم الروسي لنز قانونا سيتم مناقشته لاحقا ان شاء الله   

المحث والمحاثة Inductor and Inductance

يستخدم مصطلح Inductor  او محث لوصف عنصر الدائرة التي تمتلك خاصية الحث وهذا العنصر غالبا يكون ملف من السلك ويندرج تحت قائمة العناصر الغير فعالة (Passive components) ويتم تخزين الطاقة داخل الملف او المحث Inductor في شكل مجال مغناطيسي ناتج عن تدفق التيار الكهربائي فيه ونرى ايضا هذا العنصر في  الدوائر الالكترونية ودائرة اللمبة الفلورسنت وهو ما نطلق عليه الملف الخانق او Chock او ال Ballast ويستخدم لتقليل التيار بشكل كبير عن طريق الملف وذلك للحصول على جهد عالي على اطراف الملف مما يساعد في عمل الدائرة وذلك فقط في دوائر التيار المتردد اما في التيار المستمر فيكون للملف اداء آخر وهو تمرير التيار بشكل طبيعي كما له عدة فوائد اخرى مثل الحد من الجهود والترددات العالية في الدوائر الكهربية  وتجدر الاشارة الى مصطلح ومفهوم اخر وهو المحاثة INDUCTANCE وهي

  خاصية للدائرة تعبر عن قدرة الملف على مقاومة التغيير في التيار المار به  او بمعنى اخر نقول ان القوة الدافعة المستحثة emf عبر الملفات تتناسب طرديا مع معدل التغير في التيار المار من خلاله ويُعرف ثابت هذا التناسب في تلك العلاقة باسم المحاثة او ال (inductance) ، ورمزها  L 

وتقاس بوحدة هنري Henry  نسبة الى  العالم الأمريكي Joseph Henry والهنري وحدة كبيرة للاستخدام في مجال الإلكترونيات لذا نستخدم مشتقات منها مثل الميكرو والميللي هنري ، والمحاثة يوجد منها منها نوعان الحث الذاتي (self-inductance) والحث المتبادل (mutual-inductance) وسيتم تفصيلهما لاحقا ان شاء الله . 


المصادر





تعليقات

إرسال تعليق

المشاركات الشائعة من هذه المدونة

Capacitor Characteristics خصائص المكثفات

صورة
  Capacitors Characteristics خصائص المكثفات هناك مجموعة مذهلة من خصائص المكثفات والمواصفات المرتبطة بالمكثف وقراءة المعلومات المطبوعة على جسم المكثف قد يصعب فهمها خاصةً عند استخدام الألوان أو الرموز الرقمية. إن أفضل طريقة لمعرفة خصائص المكثف أولاً تحديد نوع العائلة التي ينتمي إليها المكثف سواء كانت سيراميك أو فيلمية   أو بلاستيك أو إلكتروليتيك ، وقد يكون من الأسهل تحديد خصائص المكثف المحددة بعد ذلك . فعلى الرغم من أن اثنين من المكثفات قد يكون لهما نفس قيمة السعة بالضبط ، إلا أنه قد يكون لهما معدلات جهد مختلفة وإذا تم استبدال مكثف جهد مصنّف أصغر بدلاً من مكثف جهد مصنّف أعلى ، فقد يؤدي الجهد الزائد إلى إتلاف المكثف الأصغر . والمكثف ، كما هو الحال مع أي مكون إلكتروني آخر يتم تعريفه بسلسلة من الخصائص ويمكن دائمًا العثور على خصائص المكثفات في أوراق البيانات التي توفرها الشركة المصنعة ، وفيما يلي بعض الخصائص الأكثر أهمية للمكثفات :- 1.     السعة الاسمية Nominal Capacitance ( C ) القيمة الاسمية للسعة ( C ) هي أهم خصائص المكثف وتُقاس بوحدات بيكوفاراد ( pF ) أو نانوفاراد ( nF ) أو ميكروفار
اقرأ المزيد

المفاعلة الحثية Inductive Reactance

صورة
المفاعلة الحثية Inductive Reactance     المفاعلة الحثية   هي المقاومة التي يلقاها التيار عند المرور في  ملف من السلك  وسبب هذه المقاومة هو  الحث الذاتي للملف   فعندما يمر التيار في الملف يتسبب في حدوث  مجال مغناطيسي والذي بدوره يولد  جهد مستحث يعاكس  الجهد الاصلي في الدائرة ،  وهذا هو سبب وجود مقاومة لتدفق التيار في الملفات ،  ونرمز لهذه المقاومة  ب XL وهي تعتمد  على قيمة المحاثة L والتردد f   وتكون المفاعلة الحثية بهذه الصيغة :- ولكن هذا في الحالة المثالية  اي لا يوجد اي نوع من المقاومة او مفاقيد في الدائرة وهذا  مستحيل ،  لان السلك نفسه المصنوع منه الملف له مقاومة بالاضافة الى وجود احمال  اخرى في   الدائرة ، وتكون معادلة     V(t) = V max  sin ωt  و شكل الدائرة كما بالصورة  ونذكر ان كل ما سبق في الحالة المثالية اي انه لا توجد اي مقاومة او مفاقيد في الدائرة ،  وبزيادة التردد "F" او قيمة المحاثة "L" نجد ان قيمة المفاعل ةالحثية XL تزداد وتصبح الدائرة  كأنها مفتوحة والعكس صحيح اي بتقليل ايا منهما تقل المفاعلة  تصبح كأنها سلك كما في حالة التيار  المستمر ، ويتم تمثيلهما
اقرأ المزيد

فرق الجهد الكهربي Potential difference

صورة
فرق الجهد الكهربي   Voltage(Potential)difference   لتشغيل الاجهزة والانارة بالمنزل لا بد من وجود مصدر طاقة كهربية   سواء مصدر يعطي فرق جهد مستمر ( DC ) أو مصدر فرق جهد متغير ( AC ) ، ولكي تعمل هذه المصادر لا بد من وجود ما يسمى بفرق الجهد الكهربي في كل مصدر ويختلف من↔ نوع لاخر فمثلا   الجهود المستمرة يمكن ان تتراوح من 1.5 فولت كما في البطاريات الصغيرة مرورا بمصادر 6 فولت & 12 فولت .... الخ حيث نستطيع مضاعفة الجهود حسب الحاجة بمضاعفة البطاريات وتوصيلها على التوالي او التوازي حسب المطلوب ، اما في مصادر الجهود المتغيرة ( AC ) نجد اننا يمكن ان نحصل ايضا على جهود متعددة لكن اشهرها هو 220 فولت كما بالمنازل & 380 فولت كما بالمصانع   ، ولكن ما هو الجهد الكهربي وما هو تعريف فرق الجهد الذي يمكننا من تشغيل اجهزتنا وتوفير الكثير من سبل الراحة في حياتنا ؟؟ اولا يجب ان نعلم ان هناك فرق بين ( الجهد الكهربي – Voltage or Electric potential ) & (فرق الجهد الكهربي Voltage difference or   Potential difference ) & (القوة الدافعة الكهربية Electromotive force )   كما في السطور التالية :-  
اقرأ المزيد