الفصل الثاني من مقرر فيزياء 4

الحث الكهرومغناطيسي

الحثّ الكهرومغناطيسي
(هو إنتاج فرق جهد (الفلولتية) عبر موصل كهربائي واقع في حقل مغناطيسي متغير أو عن طريق انتقال الموصل خلال مجال مغناطيسي ثابت
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 الكهربائية، محركات الحثّ، المحولات، وكثير من الآلات الكهربائية الأخرى.
ينص قانون فاراداي للحثّ الكهرومغناطيسي على أن:

حيث هي القوة الكهروحركية بالفولت.
و هو التدفق المغناطيسي بالويبر.
وفي حالة لفة من الأسلاك مكونة من من اللفات فإن قانون فاراداي ينص على أن:
حيث هي القوة الكهروحركية بالفولت.
و هو عدد اللفات في السلك.
و هو التدفق المغناطيسي بالويب عبر لفة واحدة.
فرداي هو أول من سجل ظاهرة ما يسمى اليوم بالجسيمات النانوية الفلزية. وفي عام 1847 إكتشف أن الخصائص البصرية للمبعثر الغروي للذهب تختلف عن تلك التي في أكثر المعادن. ويعد هذا الأمر بداية ونواة لتقانة الصغائر.
كما أدت تجارب فراداي للكشف عن وجود الإلكترونات.
قانون فاراداي للحث الكهرومناطيسي هو قانون فيزيائي في حقل الكهرومغناطيسية. هو قانون أمبيري صاغه فاراداي هذا القانون عام 1831، معتمدا على تجارب علمية قام بها.
بحسب القانون فإن مقدار القوة الدافعة الكهربائية (ق.د.ك) المستحثة المتولدة في ملف أو موصل تتناسب طرديا مع المعدل الزمني الذي يقطع فيه الموصل لخطوط فيض مغناطيسي.
تعتمد على هذا القانون العديد من الأجهزة الكهربائية أهما المولّد الكهربائي والمحرّك الكهربائي.
________________________________________
تجربة فاراداي

الغرض من التجربة
توليد قوة دافعة كهربية مستحثة في ملف

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
الاستنتاج
تتولد 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
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 كهربية 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 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