تعريف الحث الكهرومغناطيسي وانواعه

ما هو الحث الكهرومغناطيسي

الحث الكهرومغناطيسي هو تيار ينتج بسبب إنتاج الجهد القوة الدافعة الكهربائية بسبب المجال المغناطيسي المتغير.

يحدث هذا إما عند وضع موصل في مجال مغناطيسي متحرك عند استخدام مصدر طاقة التيار المتردد أو عندما يتحرك الموصل باستمرار في مجال مغناطيسي ثابت.

قام

مايكل فاراداي

المكتشف للحث الكهرومغناطيسي بترتيب سلك موصل ، مرتبطًا بجهاز لقياس الجهد عبر الدائرة ، عندما يتم تحريك قضيب مغناطيسي خلال اللف ، يقوم كاشف الجهد بقياس الجهد في الدائرة ، واكتشف من خلال تجربته أن هناك عوامل معينة تؤثر على إنتاج هذا الجهد.[1]

الحث الكهرومغناطيسي ملخص

عندما يمر تيار مستمر عبر موصل طويل مستقيم ، تنشأ قوة مغنطة وحقل مغناطيسي ثابت حوله.

تطور التدفق المغناطيسي حول الملف متناسبًا مع كمية التيار المتدفق في لفات الملفات كما هو موضح ، إذا تم جرح طبقات إضافية من الأسلاك على نفس الملف مع نفس التيار الذي يتدفق عبرها ، فستزداد قوة المجال المغناطيسي الثابت.

لذلك ، يتم تحديد شدة المجال المغناطيسي للملف عن طريق لفات الأمبير للملف ، مع زيادة عدد لفات الأسلاك داخل الملف ، زادت قوة المجال المغناطيسي الساكن من حوله.

ولكن ماذا لو عكسنا هذه الفكرة بفصل التيار الكهربائي عن الملف وبدلاً من الجوف وضعنا قضيبًا مغناطيسيًا داخل قلب ملف السلك ، بتحريك مغناطيس الشريط هذا “للداخل” و “للخارج” من الملف ، سيتم تحفيز التيار داخل الملف عن طريق الحركة الفيزيائية للتدفق المغناطيسي بداخله.

وبالمثل ، إذا أبقينا قضيب المغناطيس ثابتًا وحركنا الملف ذهابًا وإيابًا داخل المجال المغناطيسي ، فسيحدث تيار كهربائي في الملف. ثم عن طريق تحريك السلك أو تغيير المجال المغناطيسي ، يمكننا إحداث جهد وتيار داخل الملف وتعرف هذه العملية باسم الحث الكهرومغناطيسي وهي المبدأ الأساسي لتشغيل المحولات والمحركات والمولدات.

تم اكتشاف الحث الكهرومغناطيسي لأول مرة في ثلاثينيات القرن التاسع عشر بواسطة مايكل فاراداي ، لاحظت فاراداي أنه عندما انتقل المغناطيس الدائم داخل وخارج لفائف أو حلقة واحدة من الأسلاك أنه يتسبب في المجالات الكهرومغناطيسية ، وبعبارة أخرى والجهد، وبالتالي تم إنتاج تيار.

إذن ما اكتشفه مايكل فاراداي كان طريقة لإنتاج تيار كهربائي في دائرة باستخدام قوة المجال المغناطيسي فقط وليس البطاريات ، يؤدي هذا بعد ذلك إلى قانون مهم جدًا يربط الكهرباء بالمغناطيسية ، وهو قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي.

عندما يتم تحريك المغناطيس ، فإن المؤشر أو الإبرة الخاصة بجلفانومتر ، والذي يعد في الأساس مقياسًا حساسًا للغاية للملف المتحرك ذي نقطة الصفر ، سينحرف بعيدًا عن موضعه المركزي في اتجاه واحد فقط ، عندما يتوقف المغناطيس عن الحركة ويظل ثابتًا فيما يتعلق بالملف ، تعود إبرة الجلفانومتر إلى الصفر حيث لا توجد حركة فيزيائية للمجال المغناطيسي.

وبالمثل ، عندما يتم تحريك المغناطيس بعيدًا عن الملف في الاتجاه الآخر ، تنحرف إبرة الجلفانومتر في الاتجاه المعاكس فيما يتعلق بالإشارة الأولى إلى حدوث تغيير في القطبية.

ثم بتحريك المغناطيس ذهابًا وإيابًا باتجاه الملف ، ستنحرف إبرة الجلفانومتر لليسار أو اليمين ، موجبًا أو سالبًا ، بالنسبة إلى الحركة الاتجاهية للمغناطيس.

الحث الكهرومغناطيسي بواسطة مغناطيس متحرك

إذا كان المغناطيس ثابتًا الآن وتم تحريك الملف فقط باتجاه المغناطيس أو بعيدًا عنه ، فإن إبرة الجلفانومتر ستنحرف أيضًا في أي اتجاه ، بعد ذلك ، يؤدي عمل تحريك ملف أو حلقة من الأسلاك عبر مجال مغناطيسي إلى إحداث جهد في الملف حيث يتناسب حجم هذا الجهد المستحث مع سرعة أو سرعة الحركة.

ثم يمكننا أن نرى أنه كلما كانت حركة المجال المغناطيسي أسرع ، زادت قوة emf المستحثة أو الجهد في الملف ، لذلك لكي يثبت قانون فاراداي ، يجب أن تكون هناك حركة نسبية أو حركة بين الملف والمجال المغناطيسي و يمكن أن يتحرك المجال المغناطيسي أو الملف أو كلاهما.

قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي

هناك علاقة بين جهد كهربائي ومجال مغناطيسي متغير والذي ينص عليه

قانون فاراداي

الشهير للحث الكهرومغناطيسي: “أن جهدًا مستحثًا في دائرة عندما توجد حركة نسبية بين موصل ومغناطيسي وأن حجم هذا الجهد يتناسب مع معدل تغير التدفق “.

بمعنى آخر ، الحث الكهرومغناطيسي هو عملية استخدام المجالات المغناطيسية لإنتاج جهد ، وفي دائرة مغلقة ، تيار.

إذن ما مقدار الجهد (emf) الذي يمكن إحداثه في الملف باستخدام المغناطيسية فقط ، ويتم تحديد ذلك من خلال العوامل الثلاثة المختلفة التالية.

• 
  زيادة عدد لفات السلك في الملف
  
  
  : عن طريق زيادة كمية الموصلات الفردية التي تقطع المجال المغناطيسي ، ستكون كمية emf المستحثة هي مجموع كل الحلقات الفردية للملف ، لذلك إذا كان هناك 20 لفة في الملف سيكون هناك 20 مرة من emf المستحثة من قطعة واحدة من الأسلاك.
  
• 
  زيادة سرعة الحركة النسبية بين الملف والمغناطيس
  
  
  : إذا مر نفس ملف السلك عبر نفس المجال المغناطيسي ولكن زادت سرعته أو سرعته ، فسيقوم السلك بقطع خطوط التدفق بمعدل أسرع بحيث تكون emf المستحثة أكثر سيتم إنتاجه.
  
• 
  
  
  زيادة قوة المجال المغناطيسي
  
  
  : إذا تم نقل نفس الملف من السلك بنفس السرعة من خلال مجال مغناطيسي أقوى ، فسيكون هناك المزيد من emf ينتج بسبب وجود المزيد من خطوط القوة للقطع.
  

قانون لينز للحث الكهرومغناطيسي

يخبرنا قانون فاراداي أن إحداث جهد في موصل يمكن أن يتم إما عن طريق تمريره عبر مجال مغناطيسي ، أو عن طريق تحريك المجال المغناطيسي بعد الموصل وأنه إذا كان هذا الموصل جزءًا من دائرة مغلقة ، فسوف يتدفق تيار كهربائي ،، يُطلق على هذا الجهد اسم emf المستحث لأنه تم تحريضه في الموصل بواسطة مجال مغناطيسي متغير بسبب الحث الكهرومغناطيسي مع الإشارة السالبة في قانون فاراداي التي تخبرنا باتجاه التيار المستحث (أو قطبية emf المستحثة).

لكن التدفق المغناطيسي المتغير ينتج تيارًا متغيرًا من خلال الملف الذي ينتج هو نفسه مجاله المغناطيسي كما رأينا في البرنامج التعليمي للمغناطيسات الكهربائي ، هذا emf المستحث ذاتيًا يعارض التغيير الذي يسببه وكلما كان معدل تغيير التيار أسرع ، كلما كان emf المقابل أكبر ، وسوف يعارض قانون لينز هذا التغيير في التيار في الملف وبسبب اتجاهه ، يُطلق على هذا emf المستحث ذاتيًا بشكل عام back-emf .

ينص قانون لينز على ما يلي: “اتجاه emf المستحث هو من هذا القبيل بحيث يعارض دائمًا التغيير الذي يسببه”. ، بمعنى آخر ، فإن التيار المستحث سوف يعارض دائمًا الحركة أو التغيير الذي بدأ التيار المستحث في المقام الأول وهذه الفكرة موجودة في تحليل الحث.

وبالمثل ، إذا انخفض التدفق المغناطيسي ، فإن emf المستحث سوف يعارض هذا الانخفاض عن طريق توليد واستحثاث تدفق مغناطيسي يضيف إلى التدفق الأصلي.

قانون لينز هو أحد القوانين الأساسية في الحث الكهرومغناطيسي لتحديد اتجاه تدفق التيارات المستحثة ويرتبط بقانون حفظ الطاقة.[2]

تطبيقات الحث الكهرومغناطيسي

لدينا الآن قانون فاراداي الذي بموجبه تتناسب كمية الجهد المستحث في الملف مع عدد لفات الملف ومعدل تغيير المجال المغناطيسي ، وهناك عدة تطبيقات تعمل على هذا المبدأ مثل:

• مولد التيار المتردد.
• عمل المحولات الكهربائية.
• ويعتمد أيضا على مقياس التدفق المغناطيسي على الحث الكهرومغناطيسي.