القوة الدافعة الكهربائية الحثية

الحث المغناطيسي

اكتشف الحث المغناطيسي من قبل العالم فارادي، حيثُ عمل تجربة وضع فيها سلكاً من دارة كهربائية داخل مجال مغناطيسي ولاحظ عدم تكون تيار كهربائي في السلك عندما يكون ثابتاً أو متحركاً باتجاه يوازي اتجاه المجال المغناطيسي، بينما لاحظ أنّ هناك تيار يتكون في الدارة عندما يتحرك السلك باتجاه الأعلى والأسفل، أي عندما يقطع السلك خطوط المجال المغناطيسي أثناء الحركة.

استنتج فارادي من خلال هذه التجربة، أنّه لتوليد تيار كهاربائي في دارة داخل مجال مغناطيسي يجب أن يتحرك السلك، حيث يقطع خطوط المجال أو يجب أن يتحرك مصدر المجال المغناطيسي بحيث تقطع خطوطه السلك، وسميت طريقة توليد التيار الكهربائي في دارة مغلقة باستخدام هذه الطريقة بالحث المغناطيسي، والتيار المتكون بهذه الطريقة يسمى التيار الحي.

القوة الدافعة الكهربائية الحثية

إن التغير في قيمة المجال المغناطيسي أو تدفقه كما اكتشف فارادي يؤدي إلى تكون تيار حثي، وإذا قمنا بتحريك موصل بسرعة ثابتة في مجال مغناطيسي بسبب قوة خارجية تؤثر عليه، سيتولد تيار حثي في هذا الموصل. وهذه القوة الخارجية التي تؤدي إلى تولد التيار الحثي تعرف باسم القوة الدافعة الكهربائية الحثية Induced emf.

في علم الدوائر الكهربائية، نعلم أنّ كل مصادر الطاقة الكهربائية كالبطاريات تقوم بتوليد تيار مستمر، وفرق الجهد المبذول من قبل مصدر الطاقة أو البطارية يسمى بالقوة الدافعة الكهربائية، والقوة هي مجرد مصطلح يتم إطلاقه على القوة الدافعة الكهربائية والقوة الدافعة الكهربائية الحية، لأنها في حقيقة الأمر تمثل قيمة فرق الجهد.

يمكن التعبير عن قيمة القوة الدافعة الكهربائية الحثية رياضياً بالعلاقة الآتية: ق د= ع غ ل جا q

حيثُ إنّ:

• ق د: القوة الدافعة الكهربائية الحثية.
• ع: سرعة حركة الموصل.
• غ: قيمة المجال المغناطيسي.
• ل: طول الموصل الذي يمر في المجال المغناطيسي.
• q: الزاوية بين متجه السرعة ومتجه المجال المغناطيسي.

تطبيقات على القوة الدافعة الكهربائية الحثية

• الميكروفون: يعتبر الميكروفون من التطبيقات البسيطة على استخدام القوة الدافعة الحثية، حيثُ إنّه يتكون من غشاء رقيق يتصل بملف الحركة الموجود داخل مجال مغناطيسي، وتعمل الموجات الصوتية على اهتزاز الغشاء الذي يحرك الملف الموجود داخل المجال المغناطيسي وهذا الأمر يؤدي إلى توليد قوة دافعة حثية على طرفي الملف حسب تغير تردد الصوت.
• المولد الكهربائي: يقوم المولد الكهربائي (الدينامو) والذي اخترعه العالم فاراداي بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية، حيثُ يتكون المولد من مجموعة من الحلقات السلكية الموضوعة داخل مجال مغناطيسي قوي، وخلال حركة الحلقات السلكية التي تعرف باسم الملف تقطع المجال المغناطيسي فتتولد قوة دافعة حثية تحرك الملف وتولد طاقة كهربائية، وكلما زاد عدد لفات الملف ازداد طول السلك وازدادت القوة الدافعة الحثية.