حث كهرومغناطيسي: الفرق بين النسختين
| [نسخة منشورة] | [نسخة منشورة] |
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
Mr.Ibrahembot (نقاش | مساهمات) |
لا ملخص تعديل |
||
سطر 1:
[[Image:Induction experiment.png|thumb|250px|تجربة فاراداي، ويظهر في الشكل التحريض بين [[ملف كهرومغناطيسي|ملفين كهرومغناطيسيَّين (وشيعتين)]]: تُقدِّمُ البطارية السائلة (اليمين) تيَّاراً يتدفّق من خلال الملف الصغيرة (A) ما يخلق مجالاً مغناطيسياً. عندما تكون الملفات ثابتة، لا يتحرَّضُ أي تيَّار. لكن عندما يتم تحريك الوشيعة الصغيرة داخل أو خارج الملف الكبيرة (B)، يُحرِّضُ حينها التدفُّفٌ المغناطيسيّ عبر الملف الكبير تيَّاراً، يتم الكشف عنه بواسطة [[جلفانومتر|مقياس جلفاني (''G'')]].<ref>
{{cite book
|last=Poyser |first=A. W.
|year=1892
|title=Magnetism and Electricity: A Manual for Students in Advanced Classes
|url=https://books.google.com/books?id=JzBAAAAAYAAJ&pg=PA285
|page=285
|location=London and New York
|publisher=[[Longmans|Longmans, Green, & Co.]]
}}</ref>]]
{{كهرومغناطيسية}}
'''التحريض'''<ref>[http://www.aec.org.sy/aecmag/Dictionary/pages/I.htm هيئة الطاقة الذرية - سورية]</ref> أو '''الحثّ الكهرومغناطيسي'''
يُنسب الفضل إلى مايكل فاراداي باكتشاف الحثّ عام 1831، و إلى [[جيمس كلارك ماكسويل]] بوصف الحثّ رياضيَّاً بـ''[[قانون فاراداي]]''. كذلك يصف ''[[قانون لنز]]'' اتجاه الحقل المُحرَّض. عُمِّمَ قانون فاراداي فيما بعد ليُصبِحَ ''معادلة ماكسويل-فاراداي'' إحدى [[معادلات ماكسويل|أربع معادلات]] في نظرية جيمس كلارك ماكسويل للكهرومغناطيسيّة.
للتحريض الكهرومغناطيسيّ تطبيقاتٍ عدّة في التكنولوجيا، بما في ذلك المكونات الكهربائيّة ك[[محث|المِحَثّات]] و [[محول|المحوِّلات]]، و أجهزة كهربائيّة ك[[محرك كهربائي|المحركات الكهربائيّة]] و [[مولد كهربائي|المولِّدَات]].
==التاريخ==
[[File:Faraday emf experiment.svg|thumb|left|250px|شكل يُظهرُ جهاز حلقة فاراداي المعدنيّة، حيث يحرّض التغيُّر في التدفُّق المغناطيسيّ للوشيعة اليُسرى تيّاراً في الوشيعة اليُمنى.<ref name=Giancoli>{{cite book|last=Giancoli|first=Douglas C.|title=Physics: Principles with Applications|year=1998|pages=623–624|edition=Fifth}}</ref>]]
[[File:Faraday disk generator.jpg|thumb|left|250px|قرص فاراداي]]
اِكتُشف الحث (التحريض) الكهرومغناطيسيّ للمرة الأولى على يد [[مايكل فاراداي]]، الذي صرَّح عن اكتشافه على العلن عام 1831.<ref>{{cite book|last=Ulaby|first=Fawwaz|title=Fundamentals of applied electromagnetics|edition=5th|year=2007|url=https://www.amazon.com/exec/obidos/tg/detail/-/0132413264/ref=ord_cart_shr?%5Fencoding=UTF8&m=ATVPDKIKX0DER&v=glance|publisher=Pearson:Prentice Hall|isbn=0-13-241326-4|page=255}}</ref><ref>{{cite web|url=http://www.nas.edu/history/members/henry.html|title=Joseph Henry|accessdate=2006-11-30|work=Distinguished Members Gallery, National Academy of Sciences|deadurl=yes|archiveurl=https://web.archive.org/web/20131213121232/http://www.nas.edu/history/members/henry.html|archivedate=2013-12-13|df=}}</ref> كما تم اكتشافه بشكل مستقلٍّ على يد [[جوزيف هنري]] عام 1832.<ref>{{cite web|title=A Brief History of Electromagnetism|url=http://web.hep.uiuc.edu/home/serrede/P435/Lecture_Notes/A_Brief_History_of_Electromagnetism.pdf}}</ref><ref>{{cite encyclopedia|encyclopedia=Smithsonian Institution Archives|title=Electromagnetism|url=http://siarchives.si.edu/history/exhibits/henry/electromagnetism}}</ref>
قام فاراداي في أول تجربة علنيّة (في 29 أغسطس/آب 1831) بلف سلكين حول جانبين متقابلين من حلقة معدنيّة "[[طارة]]". توقَّع فاراداي، اعتماداً على فهمه ل[[مغناطيس كهربي|لمغناطيس الكهربيّ]]، أنه عندما يبدأ التيّار بالتدفُّق في أحد السلكين، سينتقل نوعٌ من الموجات عبر الحلقة المعدنيّة و يُسبّب بعض التأثيرات الكهربائيّة على الجانب المقابل، لذا قام بوصل أحد السلكين إلى مقياس جلفانيّ، و راقبه بعد أن وصل السلك الآخر ببطاريّة. رأى فاراداي حينها تيّاراً عابراً عندما وصل السك بالبطاريّة و آخر عندما فصل السلك عنها أطلق عليهما اسم "موجة من الكهرباء".<ref>''Michael Faraday'', by L. Pearce Williams, p. 182-3</ref> كان هذا التحريض عائداً للتغيُّر الحاصل في التدفُّق المغناطيسيّ، و الذي حدث عندما تم توصيل السلك بالبطاريّة و من ثُمّ فُصلَ عنها.<ref name=Giancoli/> و خلال شهرين من هذه التجربة، وجد فاراداي ظواهر أُخرى عديدة ناجمة عن التحريض الكهرومغناطيسيّ. على سبيل المثال، فقد رأى فاراداي تيارات عابرة عندما قام بزلق مغناطيس ذو شكل قضيبيّ داخل و خارج وشيعة (ملف من الأسلاك)، نجم عنه توليد تيار ثابت (أو مستمر DC)، تظاهر هذا التيّار بدوران قرص نجاسيّ مُثبَّت من مركزه قرب المغناطيس.<ref>''Michael Faraday'', by L. Pearce Williams, p. 191–5</ref>
شرح فاراداي التحريض الكهرومغناطيسيّ باستخدام مفهوم أسماه بخطوط القوّة، إلا أن علماء ذلك الوقت رفضوا أفكار فاراداي النظريّة، و كانت أهم الأسباب رفضهم أنها لم تكن مُصاغة رياضيّاً،<ref name=Williams510>''Michael Faraday'', by L. Pearce Williams, p. 510</ref> باستثناء [[جيمس كلارك ماكسويل]] الذي استخدم أفكار فاراداي لبناء نظريته الكهرومغناطيسيّة الكميّة.<ref name=Williams510/><ref>Maxwell, James Clerk (1904), ''A Treatise on Electricity and Magnetism'', Vol. II, Third Edition. Oxford University Press, pp. 178–9 and 189.</ref><ref name="IEEUK">[http://www.theiet.org/about/libarc/archives/biographies/faraday.cfm "Archives Biographies: Michael Faraday", The Institution of Engineering and Technology.]</ref> ففي نموذج ماكسويل يتم التعبير عن جانب الوقت المتغيّر من التحريض الكهرومغناطيسيّ بمعادلة تفاضليّة، أشار إليها [[أوليفر هيفسايد]] باسم قانون فاراداي على الرغم من اختلافها قليلاً عن صيغة فاراداي الأصليّة إضافةً إلى عدم وصفها للمجالات الكهرومغناطيسيّة الحركيّة. حالياً يُقرُّ بصيغة هيفسايد (انظر [[حث كهرومغناطيسي#معادلة ماكسويل-فاراداي|معادلة ماكسويل-فاراداي]]) ضمن إطار مجموعة معادلات تُعرف باسم [[معادلات ماكسويل]].
عام 1843 صاغ [[هنريش لينز]] القانون الذي سُميَ فيما بعد باسمه، لوصف "التدفُّق عبر الحلقة). يتميز قانون لنز بإعطائه لاتجاه [[قوة محركة كهربائية|القوّة المحرّكة الكهربائيّة]] المتحرّضة و اتجاه التيّار الناتج عن التحريض الكهرومغناطيسيّ.
==النظرية==
===قانون فاراداي للتحريض و قانون لينز===
{{مفصلة|قانون فاراداي}}
[[File:Solenoid-1.png|right|thumb|300px|سلك ملفوف بشكل لولبيّ.]]
[[File:VFPt_Solenoid_correct2.svg|right|thumb|300px|مقطع طوليّ في السلك اللولبيّ و يظهر في الشكل التيَّار الكهربائيّ و هو يعبر من خلال لفّات الملف اللولبيّ (الوشيعة). تتحرَّض خطوط الحقل المغناطيسيّ، و يظهر اتجاهها بالأسهم. يتناسب التدفُّق المغناطيسيّ مع 'كثافة خطوط الحقل'. و بالتالي يكون التدفُّق المغناطيسيّ أعظمياً في مركز الملف اللولبي، و أصغرياً خارجه.]]
يرتكز قانون فاراداي على [[تدفق مغناطيسي|التدفُّق المغناطيسيّ]] Φ<sub>B</sub> عبر منطقة من الفضاء مُحاطة بحلقة سلكيّة، مع ملاحظة إمكانيّة اعتبار الوشيعة مجموعة من الحلقات المتتالية، يُعرَّف التدفُّق المغناطيسيّ عبر إجراء عمليّة تكامل للسطح:<ref>
{{cite book
|last=Good |first=R. H.
|year=1999
|title=Classical Electromagnetism
|page=107
|publisher=[[Saunders College Publishing]]
|isbn=0-03-022353-9
}}</ref>
::<math> \Phi_\mathrm{B} = \int\limits_{\Sigma} \mathbf{B} \cdot d \mathbf{A}\ , </math>
حيث ''d'''''A''' هي عامل السطح Σ المُحدَّد بعروة السلك (أو الحلقة)، أما '''B''' هي الحقل المغناطيسيّ. تطابق كذلك نتيجة الجداء السُلَّميّ '''B'''·''d'''''A''' كمية متناهية في الصغر للتدفُّق المغناطيسيّ. و بعبارة أقرب للتصوّر، يتناسب التدفّق المغناطيسيّ عبر حلقة السلك (عروة السلك) مع عدد خطوط التدفّق المغناطيسيّ التي تمر عبر الحلقة.
و عندما يتغيّر التدفُّق عبر السطح، يقول قانون فاراداي أن الحلقة تكتسب قوّة كهربائيّة.{{refn|group=ملاحظة|القوّة المحركة الكهربائيّة هي الجهد الكهربائيّ (الفولتاج) الذي يمكن قياسه عبر قطع السلك و صنع دارة كهربائيّة عبر ربط السلك بمقياس جهد كهربائيّ. رياضياً، تُعرَّف <math>\mathcal{E}</math> بأنها الطاقة الناتجة عن مرور شحنة واحدة مرةً واحدة عبر الحلقة.<ref name=Feynman>
{{cite book
|last1=Feynman |first1=R. P.
|last2=Leighton |first2=R. B.
|last3=Sands |first3=M. L.
|year=2006
|title=The Feynman Lectures on Physics, Volume 2
|url=https://books.google.com/books?id=zUt7AAAACAAJ&dq=intitle:Feynman+intitle:Lectures+intitle:on+intitle:Physics
|pages=17-2
|publisher=[[Pearson Education|Pearson]]/[[Addison-Wesley]]
|isbn=0-8053-9049-9
}}</ref><ref name=Griffiths2>
{{cite book
|last=Griffiths |first=D. J.
|year=1999
|title=Introduction to Electrodynamics
|url=https://www.amazon.com/gp/reader/013805326X/ref=sib_dp_pt/104-2951702-6987112#reader-link
|edition=3rd
|pages=301–303
|publisher=[[Prentice Hall]]
|isbn=0-13-805326-X
}}</ref><ref>
{{cite book
|last1=Tipler |first1=P. A.
|last2=Mosca |first2=G.
|year=2003
|title=Physics for Scientists and Engineers
|page=795
|edition=5th
|url=https://books.google.com/books?id=R2Nuh3Ux1AwC&pg=PA795
|publisher=[[W.H. Freeman]]
|isbn=978-0716708100
}}</ref>}} تنص النسخة الأكثر انتشاراً من القانون على أن القوّة الكهربائيّة المحرّكة المتولِّدة بالتحريض في أي دارة مُغلقة تساوي معدل تغير التدفُّق المغناطيسيّ المحدود بالدارة:<ref name="Jordan & Balmain (1968)">
{{cite book
|last=Jordan |first=E.
|last2=Balmain |first2=K. G.
|year=1968
|title=Electromagnetic Waves and Radiating Systems
|page=100
|edition=2nd
|publisher=[[Prentice-Hall]]
|isbn=
}}</ref><ref name="Hayt (1989)">
{{cite book
|last=Hayt |first=W.
|year=1989
|title=Engineering Electromagnetics
|page=312
|edition=5th
|publisher=[[McGraw-Hill]]
|isbn=0-07-027406-1
}}</ref>
:<math>\mathcal{E} = -{{d\Phi_\mathrm{B}} \over dt} \ </math>,
حيث <math>\mathcal{E}</math> هي القوّة المحركة الكهربائيّة و Φ<sub>B</sub> هو التدفُّق المغناطيسيّ. يُعطى اتجاه القوة المحركة الكهربائيّة بقانون لينز الذي يقول أن التيّار المتولد بالتحريض سيتدفّق باتجاه معاكس للشحنة التي أنتجته.<ref>
{{cite book
|last=Schmitt |first=R.
|year=2002
|title=Electromagnetics Explained
|url=https://books.google.com/books?id=MLzPNpJQz9UC&lpg=PA75
|page=75
|publisher=
|isbn=
}}</ref> و هذا يعود للإشارة السالبة في المعادلة السابقة. لزيادة القوّة المحرّكة الكهربائيّة المتولّدة يتم عادةً استغلال التدفُّق المغناطيسيّ بخلق أسطح جديدة يعبرها خلال مساره عبر استخدام أسلاك ملفوفة بشكل حلزوني أو لولبيّ مؤلّف من ''N'' حلقة (وشيعة مؤلفة من N حلقة)، إذ يعبر كلَّ حلقة التدفّق المغناطيسي ذاته، و بالتالي تكون القوّة المحركة الكهربائيّة الناتجة أكبر بـ''N'' مرة من تلك الناتجة عن عبور الحقل المغناطيسيّ لحلقة واحدة.<ref>
{{cite book
|last1=Whelan |first1=P. M.
|last2=Hodgeson |first2=M. J.
|year=1978
|title=Essential Principles of Physics
|page=
|edition=2nd
|publisher=[[John Murray (publisher)|John Murray]]
|isbn=0-7195-3382-1
}}</ref><ref>
{{cite web
|last=Nave |first=C. R.
|title=Faraday's Law
|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/farlaw.html
|work=[[HyperPhysics]]
|publisher=[[Georgia State University]]
|accessdate=2011-08-29
}}</ref>
:<math> \mathcal{E} = -N {{d\Phi_\mathrm{B}} \over dt} </math>
يمكن توليد قوّة محركة كهربائيّة من خلال إحداث تغيرات في التدفّق المغناطيسيّ المار عبر سطح الحلقة (عروة السلك) الافتراضيّ بعدة طرق:
* تغيير المجال المغناطيسي '''B''' (مثلاً باستخدام حقل مغناطيسي متناوب أو بتحريك الحلقة (أو العروة) باتجاه مغناطيس ذو شكل قضيبيّ حيث ستزداد قوّة الحقل المغناطيسيّ بالاقتراب من المغناطيس)
* تغيير شكل الحلقة (عروة السلك) و بالتالي سيتغيّر السطح Σ
* تغيير اتجاه السطح ''d'''''A''' (مثلاً تدوير الحلقة في حقل مغناطيسي ثابت)
* أو باستخدام أي مزيج مما أعلاه
===معادلة ماكسويل-فاراداي===
عموماً، تُعطى العلاقة بين القوّة المحركة الكهربائيّة <math> \mathcal{E}</math> في الحلقة (عروة السلك) التي تُشكِّل السطح Σ و [[حقل كهربائي|الحقل الكهربائيّ]] '''E''' في السلك بالشكل:
:<math> \mathcal{E} = \oint_{\partial \Sigma} \mathbf{E} \cdot d\boldsymbol{\ell} </math>
حيث ''d'''''ℓ''' عنصر منسوب السطح Σ، و بجمع هذا مع تعريف التدفُّق
:<math> \Phi_\mathrm{B} = \int\limits_{\Sigma} \mathbf{B} \cdot d \mathbf{A}\ , </math>
و يمكننا بالتالي كتابة الشكل المتكامل لمعادلة ماكسويل-فاراداي
:<math> \oint_{\partial \Sigma} \mathbf{E} \cdot d\boldsymbol{\ell} = -\frac{d}{d t} { \int_{\Sigma} \mathbf{B} \cdot d\mathbf{A}} </math>
و هي إحدى أربع معادلات تحمل اسم ماكسويل، كما أنها تلعب دوراً أساسياً في [[كهرومغناطيسية تقليدية|النظرية الكهرومغناطيسيّة التقليديّة]].
===قانون فاراداي و النسبيّة===
يصف قانون فاراداي ظاهرتين مختلفتين: ''القوّة الكهربائيّة المحرّكة ذات الأثر الحركيّ'' المتولّدة عن تطبيق قوّة مغناطيسيّة على سلك متحرّك (انظر [[قانون لينز]]) و ''المجال الكهرومغناطيسيّ المحوِّل'' المتولّد عن قوّة كهربائيّة بسبب تغيّر المجال المغناطيسيّ (بسبب الشكل التفاضليّ لمعادلة ماكسويل-فاراداي). لفت جيمس كلارك ماكسويل الانتباه إلى الظواهر الفيزيائيّة المنفصلة عام 1861.<ref>
{{cite journal
|last=Maxwell |first=J. C.
|year=1861
|title=On physical lines of force
|journal = [[Philosophical Magazine]]
|volume=90 |issue= |pages=11–23
|bibcode=
|doi=10.1080/1478643100365918
}}</ref><ref name=Griffiths1>
{{cite book
|last=Griffiths |first=D. J.
|year=1999
|title=Introduction to Electrodynamics
|url=https://www.amazon.com/gp/reader/013805326X/ref=sib_dp_pt/104-2951702-6987112#reader-link
|edition=3rd
|pages=301–303
|publisher=[[Prentice Hall]]
|isbn=0-13-805326-X
}}</ref>{{refn|group=ملاحظة|لاحظ أن القانون المرتبط بتدفّق الحقل الكهرومغناطيسيّ، و المُسمّى في هذه المقالة بـ"قانون فاراداي"، قد أُشار إليه جريفتز بـ"قاعدة التدفّق الأعظمي"، و قد استخدم جرايفتز مصطلح "قانون فاراداي" للإشارة إلى ما تدعوه هذه المقالة "معادلة ماكسويل-فارادي".}} يُعتقد أن مثل هذا مثال فريد في الفيزياء عن استخدام قانون أساسيّ لشرح ظاهرتين مختلفتين من هذا القبيل.<ref name=Feynman2>"The flux rule" is the terminology that Feynman uses to refer to the law relating magnetic flux to EMF. {{cite book
|last1=Feynman |first1=R. P.
|last2=Leighton |first2=R. B.
|last3= Sands |first3=M. L.
|year=2006
|title=The Feynman Lectures on Physics, Volume II
|page=17-2
|publisher=[[Pearson Education|Pearson]]/[[Addison-Wesley]]
|url=https://books.google.com/books?id=zUt7AAAACAAJ&dq=intitle:Feynman+intitle:Lectures+intitle:on+intitle:Physics
|isbn=0-8053-9049-9
}}</ref>
لاحظ [[آينشتاين]] أن هاتين الحالتين تتطابقان مع حركة نسبيّة بين الموصل و المغناطيس، و لا تتأثر النتيجة بأيٍّ منهما هو المتحرّك. مثّل هذا أحد المسارات الرئيسيّة التي قادت آينشتاين إلى تطوير [[النسبية الخاصة|النسبيّة الخاصة]].<ref>
{{cite journal
|last=Einstein |first=A.
|year=1905
|title=[[Wikilivres:Zur Elektrodynamik bewegter Körper|Zur Elektrodynamik bewegter Körper]]
|journal=[[Annalen der Physik]]
|volume=17 |issue=10 |pages=891–921
|bibcode=1905AnP...322..891E
|doi=10.1002/andp.19053221004
}}<br>
:Translated in {{cite book
|last=Einstein |first=A.
|others=Jeffery, G.B.; Perret, W. (transl.)
|year=1923
|chapter=On the Electrodynamics of Moving Bodies
|chapter-url=http://www.fourmilab.ch/etexts/einstein/specrel/specrel.pdf
|title=The Principle of Relativity
|publisher=[[Methuen and Company]]
|location=London
}}</ref>
==تطبيقات==
تُطبَّق مبادئ التحريض الكهرومغناطيسيّ في عدّة أجهزة و أنظمة، بما فيها:
{{columns-list|3|
* [[كلامب ميتر|مقياس كلامب ميتر]]
* [[مولد كهربائي|المولدات الكهربائيّة]]
* [[تشكيل كهرومغنطيسي|التشكيل الكهرومغناطيسي]]
* [[لوح رسم|ألواح الرسم]]
* حسّاس [[تأثير هول]]
* الطبخ بالتحريض
* [[محرك حثي|المحرك الحثي]]
* الختم بالتحريض
* اللحام بالتحريض
* الشحن بالتحريض
* [[ملف كهربائي|المحث (الملف الكهربائي)]]
* [[حساس الدفق الكهرومغنطيسي|حساس الدفق الكهرومغناطيسي]]
* مصباح الإضاءة المشحون ميكانيكياً
* [[رافع (موسيقى)|رافع الموسيقى]]
* حلقة رولاند
* [[تحفيز مغناطيسي للدماغ|التحفيز المغناطيسي للدماغ]]
* [[محول|المحوِّل]]
* [[نقل الطاقة لاسلكيا|نقل الطاقة لاسلكياً]]
}}
===المولد الكهربائي===
{{مفصلة|مولد كهربائي}}
تتولّد القوّة المحركة الكهربائيّة وفق قانون فاراداي للتحريض، تتولّد عن حركة الدارة (الحلقة) بالنسبة للمجال المغناطيسي، تُعتمد هذه الآليّة في المولِّدَات الكهربائيّة. عند تحريك [[مغناطيس دائم]] بالنسبة ل[[موصل كهربائي|موصل كهربائيّ]]، أو العكس، فتتولّد قوّة محرِّكة كهربائيّة. إذا كان السلك (سلك الدارة) موصولاً ب[[حمل كهربي|حمل كهربيّ]]، سيتدفّق [[تيار كهربائي|تيّار كهربائيّ]]، و بالتالي تتولّد الطاقة الكهربائيّة، عبر تحويل الطاقة الميكانيكيّة للحركة إلى طاقة كهربائيّة. على سبيل المثال، يعتمد ''المولّد الأسطواني'' على الآلية المُوضحَة في الشكل أدناه. أيضاً ''قرص فاراداي'' على هذه الفكرة.
في مثال، ''قرص فاراداي''، يدور القرص في حقل مغناطيسيّ منتظم خطوطه عموديّة على القرص و تؤدي إلى تدفُّق التيار الكهربائيّ باتجاه ذراع شعاعيّة، يمكن تحديد جهته (التيّار) اعتماداً على قانون لنز. من المثير للاهتمام فهم كيفيّة نشوء العمل الميكانيكيّ الذي سيقوم بتحريك (تدوير) القرص و بالتالي التيّار الكهربائيّ، حيث يتدفّق التيّار عبر حافة الموصل، مما يولّد حقلاً مغناطيسياً من خلال [[قانون أمبير]] (تمت الإشارة إلى هذا الحقل المغناطيسيّ المُتحرِّض في الشكل باسم "induced B"). تصبح بالتالي حافة القرص أشبه ما تكون بمغناطيس كهربائيّ يقاوم الدوران (مثال عن قانون لنز). و على الجانب الآخر من الشكل، يتدفّق تيّار العودة من الذراع الدوّارة عبر الجانب البعيد من الحافة إلى الفرشاة السفلية. يُعاكس الحقل المغناطيسيّ المُتحرّض بتيّار العودة الحقلَ المغناطيسيّ المُطبَّق، مما يؤدي إلى تقليل شدّة الحقل المُطبَّق خلال الدوران. و على الجانب القريب من الشكل، يتدفَّق تيّار العودةمن الذراع الدوّارة من خلال الجانب القريب للحافة إلى الفرشاة (الفحمة) السفليّة. يزيد الحقل المُتحرِّض التدفُّقَ على جانب الدارة، مٌعاكساً انخفاض التدفُّق الناجمة عن الدوران. و بالتالي، فإن كلا جانبي الدارة تُولِّدَان قوّة محركة كهربائيّة مُعاكسة للدوران. تساوي الطاقة المطلوبة للحفاظ على حركة القرص، رغم هذه القوّة التفاعليّة، الطاقة الكهربائيّة المتولّدة (بالإضافة إلى الطاقة التي أُهدِرَت بسبب [[الاحتكاك]] و مفعول جول الحراريّ و عدم الكفاءة). تتماثل هذه الآلية (آلية تحويل الطاقة الميكانيكيّة إلى كهربائيّة) في جميع المولّدات الكهربائيّة.
===المحول الكهربائيّ===
{{مفصلة|محول}}
عندما يتغيّر التيّار الكهربائيّ المار في عروة السلك يتكوّن حقل مغناطيسيّ متغيّر. يتأثر السلك الثاني الموجود في مجال هذا الحقل المغناطيسيّ، إذ سيتغيّر التدفّق المغناطيسيّ للحقل في سطح الدارة التي يُشكِّلُها السلك ''d'' Φ<sub>B</sub> / ''d t''. لذا، تُدعى القوّة الكهربائيّة المُحرِّكة المتحرضَة في العروة الثانيّة ''القوّة المحركة الكهربائيّة المُتحرضة (المُحرَّضة)'' أو ''القوّة المحركة الكهربائيّة المُحوِّلة''. إذا وُصلت نهايتا عروة السلك بحمل كهربائيّ سيتدفَّق تيّار كهربائيّ.
===مقياس كلامب ميتر===
{{مفصلة|كلامب ميتر}}
[[File:Current Clamp.jpg|thumb|150px|مقياس كلامب ميتر.]]
مقياس كلامب ميتر محوّل، ذو قلب منفصل عنه و قابل للحركة يمكن أن يُقصَّ على سلك أو ملف لقياس التيّار المار فيه أو المُعاكس له، لتحريض فولتاج. على عكس الأدوات التقليديّة، لا يتصل الكلامب ميتر كهربائيّاً بالموصل كما أن من المطلوب أن يكون منفصلاً عنه خلال عمله.
===حساس الدفق الكهرومغناطيسي===
{{مفصلة|حساس الدفق الكهرومغناطيسي}}
يُستخدم قانون فاراداي لقياس تدفُّق السوائل و [[ردغة|الردغة]] الموصلة كهربائياً. تُدعى مثل هذه الأدوات بمقاييس (أو حساسات) التدفُّق المغناطيسي. تُعطى الجهد الكهربائيّ المُتحرض ℇ المتولّد في الحقل المغناطيسي ''B'' بسبب حركة السائل الموصل بسرعة ''v'' من خلال العلاقة:
:<math>\mathcal{E}= - B \ell v,</math>
حيث ℓ هي المسافة بين الأقطاب الكهربائيّة في حسّاس (مقياس) التدفُّق المغناطيسيّ.
==التيار الدوَّامي==
{{مفصلة|تيار دوامي (كهرومغناطيسية)}}
تتحرّك الموصلات (ذات الأبعاد المحدودة) ضمن مجال [[الحقل المغناطيسي]]، أو تكون ثابتة في مجال حقل مغناطيسي متغيّر، و في كلتي الحالتين ستتحرّض تيَّارات داخل الموصلات. قد تكون هذه التيّارات الدوّامية المتحرضة غير مرغوب فيها، باعتبارها مُهدرة للطاقة بشكل [[مقاومة وموصلية كهربائية|مقاومة الموصل]]. من الأساليب المُستخدمة للتحكّم في التأثيرات التحريضيّة غير المرغوب فيها:
* عدم استخدام مواد صلبة في [[مغناطيس كهربي|المغانط الكهربيّة]] في [[محرك كهربائي|المحركات]] أو [[مولد كهربائي|المولّدات]] أو [[محول|المحوّلات الكهربائيّة]]، و استخدام صفائح رقيقة من الألواح المعدنيّة تُدعى ''الصفائح'' (الإنجليزيّة: laminations)، إذ تُقلِّلُ هذه الألواح الرقيقة من التيَّارات الدوّامية المتطفّلة، كما هو موصوف في الأسفل.
* تستخدم اللفائف (الوشيعة) التحريضيّة في مجال الإلكترونيّات عادةً نوىً مغناطيسية لتقليل تدفّق التيارات التطفليّة. تكون الملفات المذكورة مزيجاً من مسحوق المعادن و مادة رابطة [[راتنج|راتنجيّة]] تستطيع أخذ أي شكل، إذ تمنع هذه المادة الرابطة تدفّق التيار المتطفل من خلال المعدن المسحوق.
===الصفائح الكهرومغناطيسيّة===
[[File:Hawkins Electrical Guide - Figure 292 - Eddy currents in a solid armature.jpg|300px|right]]
تنشأ التيارات الدوّاميّة عندما تدور كتلة معدنيّة صلبة في حقل مغناطيسيّ، و ذلك لأن الجزء الخارجيّ من المعدن يقطع خطوطاً أكثر من الحقل المغناطيسيّ مما يفعله الجزء الداخليّ، و بالتالي فإن القوّة المحركة الكهربائيّة المتحرضة ليست متجانسة بل و تميل لتوليد تيّارات بين نقاط الإمكانيات الأعظم و الأصغر. حيث تستهلك التيارات الدوّاميّة كمية كبيرة من الطاقة و غالباً ما تتسبب بارتفاع ملحوظ في درجة الحرارة.<ref name="Imagesand"><cite>Images and reference text are from the public domain book: [[Hawkins Electrical Guide]], Volume 1, Chapter 19: Theory of the Armature, pp. 270–273, Copyright 1917 by Theo. Audel & Co., Printed in the United States</cite></ref>
{{clear}}
[[File:Hawkins Electrical Guide - Figure 293 - Armature core with a few laminations showing effect on eddy currents.jpg|300px|right]]
يظهر في هذا المثال خمس صفائح أو ألواح فقط، لإظهار التقسيم الفرعي للتيارات الدوّامية، بينما في الاستخدام العمليّ يتراوح عدد التصفيحات بين 40 و 66 لكل إنش، مما يخفض خسارة الطاقة عبر التيّار إلى ما يُقارب 1 بالمئة. و بينما يمكن فصل الألواح عبر عزلها، يكون الجهد الكهربائيّ منخفضاً للحد الذي يجعل طبقة طلاء الأكسدة/الصدأ الطبيعيّ كافياً لمنع تدفُّق التيّار عبر الصفائح.<ref name="Imagesand" />
{{clear}}
[[File:Small DC Motor pole laminations and overview.jpg|300px|right]]
يظهر في الصورة مُدوِّر قطره حوالي 20 مم، أُخرج من محرّك يعمل بالتيّار المستمر، يُستخدم عادةً في مشغل الأقراص المضغوطة. لاحظ استخدام تصفيحات قطع قطبيّة لمغانط كهربيّة، للحدّ من الضياعات التحريضيّة المتطفلة.
{{clear}}
===التحريض التطفليّ داخل الموصلات===
[[File:Hawkins Electrical Guide - Figure 291 - Formation of eddy currents in a solid bar inductor.jpg|300px|right]]
في هذا الرسم، يمر موصل متطاول نحاسي صلب على محرك دوَّار، يمرّ تحت طرف قطعة القطب الشماليّ للحقل المغناطيسيّ. لاحظ التوزيع غير المتساوي لخطوط القوّة عبر المستطيل النحاسيّ. المجال المغناطيسيّ أكثر تركيزاً على الحافة اليسرى للمستطيل النحاسيّ و بالتالي أقوى (a و b) بينما يكون الحقل أضعف على الحافة اليُمنى (c و d). و باعتبار أن كلتي الحافتين تتحركان بالسرعة ذاتها، سيخلق فرق قوّة الحقل بين الحافتين دوَّامات داخل الشريط النحاسي المستطيل.<ref name="Imagesand"/>
تستخدم أجهزة الترددات العالية الحالية كالمحركات و المولّدات و المحوّلات الكهربائيّة عدّة موصلات صغيرة متوازية لتحطيم التدفُّق الدوَّاميّ الذي يمكن أن يتشكّل داخل الموصلات الصلبة الكبيرة. يُطبَّق المبدأ ذاته على المحوّلات ذات الترددات الأعلى من القدرة، مثلاً المحوّلات المستخدمة في إمدادات الطاقة في وضع التبديل و محوّلات الاقتران [[تردد وسيط|متوسطة الترددات]] الموجودة في أجهزة استقبال الراديو.
{{clear}}
==انظر أيضاً==
{{Div col||25em}}
* [[منوب]]
* [https://en.wikipedia.org/wiki/Crosstalk تداخل الإشارات] {{en icon}}
* [https://en.wikipedia.org/wiki/Faraday_paradox مفارقة فاراداي] {{en icon}}
* [[محاثة تبادلية]]
* [[قانون فاراداي-لينز]]
* [[بارافورمر]]
* [https://en.wikipedia.org/wiki/Moving_magnet_and_conductor_problem مشكلة المغناطيس و الموصل المتحركان] {{en icon}}
{{Div col end}}
==مراجع==
'''ملاحظات'''
{{reflist|group=ملاحظة}}
'''المراجع'''
{{reflist|30em}}
==قراءات للاستزادة==
* [https://books.google.com/books?id=vAsJAAAAIAAJ&printsec=frontcover&dq=intitle:a+intitle:treatise+intitle:on+intitle:electricity+intitle:an+intitle:magnetism&cad=0_1#v=onepage&q&f=false Maxwell, James Clerk (1881), ''A treatise on electricity and magnetism, Vol. II'', Chapter III, §530, p. 178.] Oxford, UK: Clarendon Press. {{ISBN|0-486-60637-6}}.
==روابط خارجيّة==
* [http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/java/electromagneticinduction/index.html برنامج جافا تفاعليّ بسيط تعليميّ عن التحريض الكهرومغناطيسيّ] مختبر الحقول المغناطيسيّة الوطني العالي
* [https://web.archive.org/web/20080530092914/http://www.physics.smu.edu/~vega/em1304/lectures/lect13/lect13_f03.ppt أر. فيجا ''الحثّ: قانون فاراداي و قانون لنز - محاضرة رسوميّة]
* [https://web.archive.org/web/20130101085616/http://www.learnemc.com/tutorials/Faraday/Faradays_Law.html قانون فاراداي، محاضرة لِـ''EMC Engineers'']
* [https://web.archive.org/web/20120617020014/http://usna.edu/Users/physics/tank/Public/FaradaysLaw.pdf تانكيرسلي و موسا: قانون فاراداي في الحثّ]
* [http://www.phy.hk/wiki/englishhtm/Induction.htm محاكاة جافا حرّة عن حركيّة المجال الكهرومغناطيسيّ]
{{تصنيف كومنز|Induction}}
السطر 59 ⟵ 295:
[[تصنيف:معادلات ماكسويل]]
[[تصنيف:مفاهيم فيزيائية]]
[[تصنيف:مايكل فاراداي]]
| |||