5. القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في سلك يسري فيه تيار كهربائي متغير
القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في سلك يسري فيه تيار كهربائي متغير
مقدمة
عندما يتعرض موصل كهربائي لتغير في المجال المغناطيسي المحيط به، فإنه يتولد في هذا الموصل قوة دافعة كهربائية حثية (emf). هذه الظاهرة معروفة باسم الحث الكهرومغناطيسي، وهي مبدأ أساسي وراء العديد من الأجهزة الكهربائية، بما في ذلك المولدات والمحولات. في هذه المقالة، سوف نستكشف القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في سلك يسري فيه تيار كهربائي متغير.
قانون فاراداي للحث
ينص قانون فاراداي للحث على أن القوة الدافعة الكهربائية الحثية (emf) المتولدة في سلك تساوي معدل التغير التدريجي للتدفق المغناطيسي عبر السلك. رياضياً، يمكن التعبير عن ذلك على النحو التالي:
$emf = – \fracd\Phi_mdt$
حيث:
emf هي القوة الدافعة الكهربائية الحثية (بالفولت)
Φm هو التدفق المغناطيسي (بوحدات ويبر)
t هو الوقت (بالثانية)
القوة الدافعة الكهربائية الحثية في سلك يحمل تيار متغير
عندما يسري تيار كهربائي متغير في سلك، فإنه يخلق مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا. هذا المجال المغناطيسي المتغير بدوره يحث على توليد قوة دافعة كهربائية حثية (emf) في السلك. يمكن تحديد emf الحثية في هذه الحالة باستخدام الصيغة التالية:
$emf = L \fracdidt$
حيث:
L هي الحث الذاتي للسلك (بالهنري)
di/dt هو معدل التغير التدريجي للتيار في السلك (بأومبير/ثانية)
الحث الذاتي
الحث الذاتي هو خاصية السلك التي تقاوم التغيرات في التيار المتدفق من خلاله. يتم قياس الحث الذاتي بوحدة الهنري (H) ويعتمد على خصائص السلك، مثل طوله ومادته وشكله. كلما زاد الحث الذاتي، زادت القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في السلك.
اتجاه القوة الدافعة الكهربائية الحثية
وفقًا لقاعدة اليد اليمنى للينز، فإن اتجاه القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في سلك يحمل تيارًا متغيرًا يعارض التغير في التيار. إذا كان التيار متزايدًا، فإن القوة الدافعة الكهربائية الحثية تكون في اتجاه معاكس للتيار، وإذا كان التيار متناقصًا، فإن القوة الدافعة الكهربائية الحثية تكون في نفس اتجاه التيار.
تطبيقات القوة الدافعة الكهربائية الحثية
للقوة الدافعة الكهربائية الحثية تطبيقات عديدة في المجالات الكهربائية والإلكترونية. بعض الاستخدامات الشائعة تشمل:
المولدات: تستخدم المولدات القوة الدافعة الكهربائية الحثية لتوليد الطاقة الكهربائية عن طريق تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.
المحولات: تستخدم المحولات القوة الدافعة الكهربائية الحثية لتحويل الجهد الكهربائي أو التيار.
المفاعلات: تستخدم المفاعلات القوة الدافعة الكهربائية الحثية لتخزين الطاقة المغناطيسية أو للتحكم في تدفق التيار.
استنتاج
القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في سلك يسري فيه تيار كهربائي متغير هي ظاهرة مهمة لها تطبيقات واسعة في مجال الهندسة الكهربائية. من خلال فهم مبادئ الحث الكهرومغناطيسي، يمكن للمهندسين تصميم أجهزة كهربائية وإلكترونية فعالة وموثوقة.