يُعرَّف الحث الكهرومغناطيسي بأنه تحريض قوة دافعة كهربائية (جهد) في وسط أو بالقرب من الجسم بسبب وجود مجال مغناطيسي متغير. تم اكتشاف هذه الظاهرة من قبل الفيزيائي والكيميائي البريطاني مايكل فاراداي ، خلال عام 1831 ، من خلال قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي.
أجرى فاراداي اختبارات تجريبية بمغناطيس دائم محاط بملف من الأسلاك ولاحظ تحريض الجهد على الملف المذكور ، ودوران التيار الأساسي.
مايكل فارادي
ينص هذا القانون على أن الجهد المستحث في حلقة مغلقة يتناسب طرديًا مع معدل تغير التدفق المغناطيسي أثناء مروره عبر سطح ، فيما يتعلق بالوقت. وبالتالي ، من الممكن إحداث فرق الجهد (الجهد) على جسم مجاور بسبب تأثير المجالات المغناطيسية المتغيرة.
بدوره ، يؤدي هذا الجهد المستحث إلى دوران تيار يتوافق مع الجهد المستحث ومقاومة موضوع التحليل. هذه الظاهرة هي مبدأ عمل أنظمة الطاقة والأجهزة ذات الاستخدام اليومي ، مثل: المحركات والمولدات والمحولات الكهربائية والأفران الحثية والمحاثات والبطاريات وما إلى ذلك.
الصيغة والوحدات
تمت مشاركة الحث الكهرومغناطيسي الذي لاحظه فاراداي مع عالم العلوم من خلال النمذجة الرياضية التي تسمح بتكرار هذا النوع من الظواهر والتنبؤ بسلوكها.
معادلة
لحساب المعلمات الكهربائية (الجهد ، التيار) المرتبطة بظاهرة الحث الكهرومغناطيسي ، من الضروري أولاً تحديد قيمة الحث المغناطيسي ، المعروف حاليًا باسم المجال المغناطيسي.
لمعرفة التدفق المغناطيسي الذي يمر عبر سطح معين ، يجب حساب ناتج الحث المغناطيسي من خلال المنطقة المذكورة. وبالتالي:
أين:
Φ: التدفق المغناطيسي
ب: الحث المغناطيسي
S: السطح
يشير قانون فاراداي إلى أن القوة الدافعة الكهربائية التي يتم إحداثها على الأجسام المجاورة يتم الحصول عليها من خلال معدل تغير التدفق المغناطيسي فيما يتعلق بالوقت ، كما هو مفصل أدناه:
أين:
ε: القوة الدافعة الكهربائية
من خلال استبدال قيمة التدفق المغناطيسي في التعبير السابق ، لدينا ما يلي:
إذا تم تطبيق التكاملات على جانبي المعادلة من أجل تحديد مسار محدود للمنطقة المرتبطة بالتدفق المغناطيسي ، يتم الحصول على تقريب أكثر دقة للحساب المطلوب.
علاوة على ذلك ، فإن حساب القوة الدافعة الكهربائية في دائرة مغلقة محدود أيضًا بهذه الطريقة. وبالتالي ، عند تطبيق التكامل في كلا عضوي المعادلة ، يتم الحصول على ما يلي:
وحدة القياس
يتم قياس الحث المغناطيسي في النظام الدولي للوحدات (SI) في تسلا. يتم تمثيل وحدة القياس هذه بالحرف T ، وتتوافق مع مجموعة الوحدات الأساسية التالية.
تعادل تسلا واحدة الحث المغناطيسي المنتظم الذي ينتج تدفقًا مغناطيسيًا بمقدار 1 ويبر على سطح متر مربع واحد.
وفقًا لنظام الوحدات Cegesimal (CGS) ، فإن وحدة قياس الحث المغناطيسي هي gauss. علاقة التكافؤ بين كلتا الوحدتين هي كما يلي:
1 تسلا = 10000 جاوس
تدين وحدة قياس الحث المغناطيسي باسمها للمهندس الصربي الكرواتي والفيزيائي والمخترع نيكولا تيسلا. تم تسميته بهذه الطريقة في منتصف الستينيات.
كيف يعمل؟
يطلق عليه الاستقراء لأنه لا يوجد اتصال مادي بين العناصر الأولية والثانوية ؛ وبالتالي ، يحدث كل شيء من خلال الاتصالات غير المباشرة وغير الملموسة.
تحدث ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي بالنظر إلى تفاعل خطوط القوة لمجال مغناطيسي متغير على الإلكترونات الحرة لعنصر موصل قريب.
لهذا ، يجب ترتيب الجسم أو الوسيط الذي يحدث فيه الاستقراء بشكل عمودي على خطوط قوة المجال المغناطيسي. بهذه الطريقة ، تكون القوة المؤثرة على الإلكترونات الحرة أكبر ، وبالتالي يكون الحث الكهرومغناطيسي أقوى بكثير.
في المقابل ، يتم تحديد اتجاه تدفق التيار المستحث بالاتجاه المحدد بواسطة خطوط القوة للمجال المغناطيسي المتغير.
من ناحية أخرى ، هناك ثلاث طرق يمكن من خلالها تغيير تدفق المجال المغناطيسي للحث على قوة دافعة كهربائية على جسم أو جسم قريب:
1- تعديل وحدة المجال المغناطيسي ، من خلال التغيرات في شدة التدفق.
2- قم بتغيير الزاوية بين المجال المغناطيسي والسطح.
3- تعديل حجم السطح الملازم.
بعد ذلك ، بمجرد تعديل مجال مغناطيسي ، يتم إحداث قوة دافعة كهربائية في الجسم المجاور والتي ستنتج تيارًا مستحثًا ، اعتمادًا على مقاومة الدورة الحالية التي لديها (الممانعة).
في هذا الترتيب من الأفكار ، ستكون نسبة التيار المستحث المذكور أكبر أو أقل من التيار الأولي ، اعتمادًا على التكوين المادي للنظام.
أمثلة
مبدأ الحث الكهرومغناطيسي هو أساس تشغيل محولات الجهد الكهربائي.
تُعطى نسبة التحول لمحول الجهد (التدريجي أو التدريجي) من خلال عدد اللفات التي يحتوي عليها كل ملف محول.
وبالتالي ، اعتمادًا على عدد الملفات ، قد يكون الجهد في المرحلة الثانوية أعلى (محول تصعيد) أو أقل (محول تدريجي) ، اعتمادًا على التطبيق داخل النظام الكهربائي المترابط.
بطريقة مماثلة ، تعمل توربينات توليد الكهرباء في المراكز الكهرومائية أيضًا بفضل الحث الكهرومغناطيسي.
في هذه الحالة ، تحرك ريش التوربينات محور الدوران الموجود بين التوربين والمولد. هذا يؤدي بعد ذلك إلى تحريك الدوار.
بدوره ، يتكون الجزء المتحرك من سلسلة من اللفات التي ، عند الحركة ، تؤدي إلى مجال مغناطيسي متغير.
يستحث الأخير قوة دافعة كهربائية في الجزء الثابت للمولد ، وهو متصل بنظام يسمح بنقل الطاقة المتولدة أثناء العملية عبر الإنترنت.
من خلال المثالين المذكورين أعلاه ، من الممكن اكتشاف كيف أن الحث الكهرومغناطيسي جزء من حياتنا في التطبيقات الأولية للحياة اليومية.
المراجع
- الحث الكهرومغناطيسي (سادس). تم الاسترجاع من: electronics-tutorials.ws
- الحث الكهرومغناطيسي (سادس). تم الاسترجاع من: nde-ed.org
- اليوم في التاريخ. 29 أغسطس 1831: تم اكتشاف الحث الكهرومغناطيسي. تم الاسترجاع من: mx.tuhistory.com
- Martín، T.، and Serrano، A. (nd). الحث المغناطيسي. جامعة البوليتكنيك بمدريد. مدريد اسبانيا. تم الاسترجاع من: montes.upm.es
- سانسلر ، ف. (سادس). الحث الكهرومغناطيسي. تم الاسترجاع من: euston96.com
- ويكيبيديا ، الموسوعة الحرة (2018). تسلا (وحدة). تم الاسترجاع من: es.wikipedia.org