الحث الكهرومغناطيسي

المظهر في تحريض EMF للموصل

إذا وضعت حقل مغناطيسي السلك وحركه بحيث يعبر خطوط المجال أثناء تحركه ، عندها سيكون السلك القوة الدافعة الكهربائيةيسمى استقراء EMF.

سيحدث الحث الكهرومغناطيسي في الموصل حتى إذا ظل الموصل نفسه ثابتًا وسيتحرك المجال المغناطيسي ، متجاوزًا الموصل بخطوط قوته.

إذا كان الموصل الذي يتم فيه تحريض EMF مغلقًا أمام أي دائرة خارجية ، فعندئذٍ تحت تأثير EMF هذا ، سيتدفق التيار عبر الدائرة ، ما يسمى التعريفي الحالي.

تسمى ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي في الموصل عندما يعبر خطوط مجاله المغناطيسي بالحث الكهرومغناطيسي.

الحث الكهرومغناطيسي هو العملية العكسية ، أي تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.

ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي تستخدم على نطاق واسع في الهندسة الكهربائية... يعتمد الجهاز في مختلف الآلات الكهربائية على استخدامه.

حجم واتجاه الحث الكهرومغناطيسي

دعونا الآن نفكر في حجم واتجاه EMF المستحث في الموصل.

يعتمد حجم الحث EMF على عدد خطوط القوة التي تعبر السلك لكل وحدة زمنية ، أي على سرعة حركة السلك في الحقل.

يتناسب حجم EMF المستحث طرديًا مع سرعة حركة الموصل في المجال المغناطيسي.

يعتمد حجم EMF المستحث أيضًا على طول ذلك الجزء من السلك الذي تعبر خطوط المجال. كلما زاد جزء الموصل الذي تعبر خطوط الحقل ، زادت قوة emf المستحثة في الموصل. أخيرًا ، كلما كان المجال المغناطيسي أقوى ، أي كلما زاد تحريضه ، زاد EMF في الموصل الذي يعبر هذا المجال.

وبالتالي ، فإن قيمة EMF للحث الذي يحدث في الموصل عندما يتحرك في مجال مغناطيسي تتناسب طرديًا مع تحريض المجال المغناطيسي وطول الموصل وسرعة حركته.

يتم التعبير عن هذا الاعتماد بواسطة الصيغة E = Blv ،

حيث E هو الحث EMF ؛ ب - الحث المغناطيسي. أنا هو طول السلك. v هي سرعة السلك.

يجب أن نتذكر بحزم أنه في موصل يتحرك في مجال مغناطيسي ، تحدث EMF للحث فقط إذا تم عبور هذا الموصل بواسطة خطوط المجال المغناطيسي للمجال. إذا كان الموصل يتحرك على طول خطوط المجال ، أي أنه لا يتقاطع ، ولكن يبدو أنه ينزلق على طولها ، فلن يتم إحداث أي EMF فيه. لذلك ، فإن الصيغة أعلاه صالحة فقط عندما يتحرك السلك بشكل عمودي على خطوط المجال المغناطيسي.

يعتمد اتجاه emf المستحث (وكذلك التيار في السلك) على الاتجاه الذي يتحرك فيه السلك. هناك قاعدة اليد اليمنى لتحديد اتجاه EMF المستحث.

إذا كنت تمسك راحة يدك اليمنى بحيث تدخلها خطوط المجال المغناطيسي ، ويشير الإبهام المنحني إلى اتجاه حركة الموصل ، فإن الأصابع الأربعة الممتدة تشير إلى اتجاه حركة EMF المستحث والاتجاه من التيار في الموصل.

حكم اليد اليمنى

تحريض EMF في الملف

لقد قلنا بالفعل أنه من أجل إنشاء EMF للتحريض في سلك ، من الضروري نقل السلك نفسه أو المجال المغناطيسي إلى مجال مغناطيسي. في كلتا الحالتين ، يجب أن يتم عبور السلك بواسطة خطوط المجال المغناطيسي للمجال ، وإلا فلن يتم إحداث أي emf. يمكن أن يحدث emf المستحث ، وبالتالي التيار المستحث ، ليس فقط في سلك مستقيم ، ولكن أيضًا في سلك ملتوي في ملف.

عند التحرك في الداخل لفائف من المغناطيس الدائم ، يتم إحداث EMF فيه نظرًا لحقيقة أن التدفق المغناطيسي للمغناطيس يتقاطع مع لفات الملف ، أي بنفس الطريقة عند تحريك سلك مستقيم في مجال المغناطيس.

إذا تم خفض المغناطيس ببطء في الملف ، فسيكون EMF الناتج فيه صغيرًا جدًا بحيث قد لا تنحرف إبرة الجهاز. على العكس من ذلك ، إذا تم إدخال المغناطيس بسرعة في الملف ، فسيكون انحراف السهم كبيرًا. هذا يعني أن حجم EMF المستحث ، وبالتالي ، قوة التيار في الملف يعتمد على سرعة المغناطيس ، أي على مدى سرعة خطوط المجال في المجال التي تعبر لفات الملف. إذا تم الآن ، بالتناوب ، إدخال مغناطيس قوي في البداية ثم مغناطيس ضعيف في الملف بنفس السرعة ، فستلاحظ أنه باستخدام مغناطيس قوي ستنحرف إبرة الجهاز بزاوية أكبر.هذا يعني أن حجم EMF المستحث ، وبالتالي ، تعتمد قوة التيار في الملف على حجم التدفق المغناطيسي للمغناطيس.

أخيرًا ، إذا تم إدخال نفس المغناطيس بنفس السرعة ، أولاً في ملف به عدد كبير من المنعطفات ، ثم برقم أصغر بكثير ، ففي الحالة الأولى ستنحرف إبرة الجهاز بزاوية أكبر من في الثاني. هذا يعني أن حجم EMF المستحث ، وبالتالي ، تعتمد قوة التيار في الملف على عدد دوراته. يمكن الحصول على نفس النتائج إذا تم استخدام مغناطيس كهربائي بدلاً من المغناطيس الدائم.

يعتمد اتجاه تحريض EMF في الملف على اتجاه حركة المغناطيس. كيفية تحديد اتجاه EMF للاستقراء ، كما يقول القانون الذي وضعه E.H. Lenz.

قانون لينز للحث الكهرومغناطيسي

أي تغيير في التدفق المغناطيسي داخل الملف يكون مصحوبًا بظهور EMF للتحريض فيه ، وكلما كان التغيير الأسرع في التدفق المغناطيسي الذي يخترق الملف ، زاد EMF فيه.

إذا كان الملف الذي يتم فيه إنشاء EMF الحثي مغلقًا على دائرة خارجية ، فإن تيار الحث يتدفق عبر المنعطفات ، مما يخلق مجالًا مغناطيسيًا حول السلك ، والذي يتحول بسببه الملف إلى ملف لولبي. اتضح أن المجال المغناطيسي الخارجي المتغير يستحث تيارًا مستحثًا في الملف ، والذي بدوره يخلق مجالًا مغناطيسيًا خاصًا به حول الملف - المجال الحالي.

بدراسة هذه الظاهرة ، أنشأ E.HLenz قانونًا يحدد اتجاه التيار التعريفي في الملف ، وبالتالي اتجاه EMF الحثي.إن emf للحث الذي يحدث في الملف عندما يتغير التدفق المغناطيسي فيه يخلق تيارًا في الملف في مثل هذا الاتجاه بحيث يمنع التدفق المغناطيسي للملف الناتج عن هذا التيار التدفق المغناطيسي الخارجي من التغيير.

قانون لينز صالح لجميع حالات الحث الحالي في الأسلاك ، بغض النظر عن شكل الأسلاك وكيف يتم تحقيق التغيير في المجال المغناطيسي الخارجي.

عندما يتحرك المغناطيس الدائم بالنسبة إلى ملف السلك المتصل بأطراف الجلفانومتر ، أو عندما يتحرك الملف بالنسبة للمغناطيس ، يتم إنشاء تيار مستحث.

التيارات الحثية في الموصلات الضخمة

إن التدفق المغناطيسي المتغير قادر على إحداث EMF ليس فقط في لفات الملف ، ولكن أيضًا في الموصلات المعدنية الضخمة. يخترق التدفق المغناطيسي سمك الموصل الهائل ، ويؤدي إلى وجود EMF فيه ، مما يخلق تيارات تحريضية. هذه ما يسمى التيارات إيدي تنتشر على سلك صلب وتكون دائرة قصرها فيه.

نوى المحولات ، النوى المغناطيسية لمختلف الآلات والأجهزة الكهربائية هي فقط تلك الأسلاك الضخمة التي يتم تسخينها بواسطة التيارات الحثية الناشئة فيها. هذه الظاهرة غير مرغوب فيها ، لذلك ، من أجل تقليل حجم التيارات الحثية ، فإن أجزاء من الآلات الكهربائية ولب المحولات ليست ضخمة ، ولكنها تتكون من صفائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض بورق أو طبقة من الورنيش العازل. لذلك ، يتم حظر مسار انتشار التيارات الدوامة على طول كتلة الموصل.

لكن في بعض الأحيان ، تُستخدم التيارات الدوامة أيضًا كتيارات مفيدة. يعتمد استخدام هذه التيارات ، على سبيل المثال ، على العمل أفران التسخين التعريفي, عدادات الكهرباء وما يسمى بالمخمدات المغناطيسية للأجزاء المتحركة من أجهزة القياس الكهربائية.

أنظر أيضا: ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي في اللوحات