الحث الكهرومغناطيسى

 

الحث الكهرومغناطيسي: ظاهرة أساسية وراء توليد الكهرباء

تعريف:

يُعرّف الحث الكهرومغناطيسي بأنه ظاهرة فيزيائية تُنتج تيارًا كهربائيًا في موصل كهربائي عندما يتعرض لتغير في المجال المغناطيسي.

بمعنى آخر، عندما يتغير تدفق المجال المغناطيسي عبر موصل، يتم توليد قوة دافعة كهربائية (emf) في ذلك الموصل، مما يؤدي إلى تدفق التيار الكهربائي.

اكتشافه:

يرجع الفضل إلى العالم الإنجليزي مايكل فاراداي في اكتشاف ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي عام 1831.

شرح الظاهرة:

لتوضيح كيفية حدوث الحث الكهرومغناطيسي، إليك بعض الأمثلة:

• تحريك مغناطيس داخل ملف:

تخيل وجود قضيب مغناطيسي داخل ملف من الأسلاك. عند سحب المغناطيس للخارج من الملف، أو إدخاله إليه، يتغير تدفق المجال المغناطيسي عبر الملف.

يؤدي هذا التغير إلى توليد emf في الملف، مما ينتج عنه تدفق تيار كهربائي.

• دوران ملف داخل مجال مغناطيسي:

يمكن أيضًا توليد تيار كهربائي عن طريق تدوير ملف من الأسلاك داخل مجال مغناطيسي ثابت.

يؤدي دوران الملف إلى تغيير اتجاه المجال المغناطيسي عبر الملف بشكل دوري، مما ينتج عنه emf متناوب، وبالتالي تيار كهربائي متناوب.

تطبيقات الحث الكهرومغناطيسي:

تُعد ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي أساسية للعديد من التطبيقات، تشمل:

• المولدات الكهربائية:

تعتمد المولدات على الحث الكهرومغناطيسي لتوليد طاقة كهربائية من خلال دوران ملفات من الأسلاك داخل مجال مغناطيسي.

• المحركات الكهربائية:

تستخدم المحركات الكهربائية الحث الكهرومغناطيسي لتحويل الطاقة الكهربائية إلى حركة دوارة.

• المحولات:

تعتمد المحولات على الحث الكهرومغناطيسي لرفع أو خفض جهد التيار المتناوب.

• الميكروفونات:

تستخدم بعض الميكروفونات الحث الكهرومغناطيسي لتحويل موجات الصوت إلى إشارات كهربائية.

• أجهزة الاستشعار:

تستخدم العديد من أجهزة الاستشعار الحث الكهرومغناطيسي لقياس خصائص مختلفة، مثل السرعة أو الموضع أو التدفق.

قانون فاراداي:

يُمكن وصف العلاقة بين emf المتولد في موصل والتغير في تدفق المجال المغناطيسي بقانون فاراداي، الذي ينص على:

emf = - dΦ / dt

حيث:

• emf هي القوة الدافعة الكهربائية (بالفولت).
• Φ هو تدفق المجال المغناطيسي (بوحدة ويبر).
• t هو الوقت (بالثانية).
• d/dt هي مشتقة الزمن.

قانون Lenz:

يُحدد قانون Lenz اتجاه التيار المستحث في موصل. ينص القانون على أن اتجاه التيار المستحث يكون بحيث يعارض التغير الذي أنتج

أهمية الحث الكهرومغناطيسي:

تُعد ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي من أهم الاكتشافات العلمية في التاريخ، حيث ساهمت بشكل كبير في ثورة الصناعة الكهربائية.

فبفضل الحث الكهرومغناطيسي، أصبح من الممكن توليد ونقل واستخدام الكهرباء على نطاق واسع، مما أدى إلى تحسين نوعية الحياة بشكل كبير.