الحث الكهرومغناطيسي: دليل دراسة

الأفكار الأساسية

يحث التغير في التدفق المغناطيسي عبر حلقة قوة دافعة كهربائية. يعطي قانون فاراداي مقدارها ويعطي قانون لنز اتجاهها، وتفسر الفكرة نفسها المولدات والمحولات والملفات.

• قانون فاراداي هو ε = −N ΔΦ ÷ Δt حيث التدفق Φ = BA cos θ. التغير في التدفق وحده يحث قوة دافعة.
• ينص قانون لنز، أي الإشارة السالبة، على أن التيار المحثوث يعاكس التغير الذي أنتجه.
• موصل طوله L يتحرك بسرعة v عبر مجال له قوة دافعة حركية BLv.
• يخزّن الملف طاقة ½LI² في مجاله المغناطيسي ويقاوم تغيرات التيار.

المعادلات الأساسية

• ε = −N ΔΦ ÷ Δt
• Φ = BA cos θ
• ε = BLv (motional)
• ε = NBAω sin ωt (generator)
• U = ½LI²
• L = μ₀N²A ÷ ℓ (solenoid)

مثال محلول

ينزلق قضيب طوله 0.50 m بسرعة 4.0 m/s عمودياً على مجال 0.20 T فوق سكتين تشكلان دارة 2.0 Ω. القوة الدافعة BLv = 0.20 × 0.50 × 4.0 = 0.40 V والتيار 0.40 ÷ 2.0 = 0.20 A. القوة المغناطيسية المعاكسة للحركة BIL = 0.20 × 0.20 × 0.50 = 0.020 N، فالقدرة اللازمة 0.020 × 4.0 = 0.080 W وتساوي I²R.

أخطاء شائعة

• نسيان عدد اللفات N حين يكون للملف لفات كثيرة.
• استعمال التدفق نفسه بدل معدل تغيره. التدفق الثابت لا يحث شيئاً.
• إهمال قانون لنز عند إيجاد اتجاه التيار المحثوث.

تدرّب

اختبر نفسك بأسئلة تدريبية في هذا الموضوع: الحث الكهرومغناطيسي