شرح قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي

قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي

سمّي قانون فارادي للحث المغناطيسي بهذا الاسم نسبة إلى العالم الإنجليزي مايكل فارادي، وينص قانون فاراداي على أن الجهد الكهربائي المستحث في دارة كهربائيّة، يتناسب مع معدّل التغيّر في التدفق المغناطيسي مع مرور الوقت في تلك الدارة، بمعنى أن أي تغيّر في شدة المجال سيتسبب في تولّد قوة دافعة كهربائية، بغض النظر عن السبب في التغيّر، وبفعل التجارب التي قام بها فاراداي بإضافة عدد معيّن من القطع المغناطيسيّة، اتضح أن العلاقة بين شدة التيّار الكهربائي وبين عدد القطع المغناطيسيّة هي علاقة طرديّة، فكلّما زاد عدد القطع زادت شدّة التيّار.^[١]

الصيغة الرياضيّة لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي

فيما يأتي الصيغة الرياضيّة لقانون فاراداي في الحث الكهرومغناطيسي:^[٢]

القوة الدافعة الكهربائية = عدد اللفات × معدل تغير التدفق المغناطيسي بالنسبة للزمن

ويمكن كتابة القانون بالرموز الإنجليزية كالآتي:

(EMF=N x (ΔΦ / Δt

EMF: القوة الدافعة الكهربائية، وتقاس بوحدة الفولت.

N: عدد الملفات.

ΔΦ / Δt: مقدار التغيّر في التدفق المغناطيسي بالنسبة للزمن.

وباللغة العربيّة كما يأتي:

ق د = ن * (ΔΦ / زΔ)

ق د: القوة الدافعة الكهربائية.

ن: عدد الملفات.

ΔΦ / Δt: مقدار التغيّر في التدفق المغناطيسي بالنسبة للزمن.

تطبيقات علميّة على قانون فاراداي

إحدى أهم التطبيقات العلميّة على قانون فاراداي هي المولّدات الكهربائيّة (Generators) إذ تعمل على توليد الكهرباء بالاستفادة من حركة المغناطيس والملفات الموجودة في داخلها، والتي تعمل على توليد جهد كهربائي تعتمد عليه في عملها،^[٣] ومن التطبيقات على قانون فارادي في الحث الكهرومغناطيسي أيضًا المحوّلات الكهربائية (Transformers)، والتي تعمل على رفع أو خفض القوة الدافعة الكهربائية المترددة الناتجة عن مصدر جهد كهربائي متردد، دون أن يحدث أي تعديل على مقدار التردد.^[٤]

اكتشاف قانون فارادي للحث الكهرومغناطيسي

كان من المعروف قديمًا أن التيارات الكهربائية يمكن تحويلها إلى قوةٍ مغناطيسية، ولكون فاراداي شخصٌ فضولي ومهتمٌ بالكهرباء والمغناطيسية، فقد عمل بجدٍ على هذا الموضوع، وقد أثمرت مثابرته عندما اكتشف أن المغناطيسية يمكن أن تخلق تيارًا كهربائيًا داخل المادة الموصلة، وقد استنتج فاراداي من هذا الاكتشاف أن تغيير المجال المغناطيسي، يؤدي إلى تحفيز تدفق الإلكترونات عبر المادة الموصلة، مما يؤدي إلى سريان تيّار كهربائي، وهو ما يعرف بالحث الكهرومغناطيسي (بالإنجليزيّة: Electromagnetic induction)، وقد وجد فارادي أن زيادة التغيّر في المجال المغناطيسي، تزيد من مقدار الجهد الكهربائي أيضًا.^[٥]

من هو مايكل فارادي؟

مايكل فاراداي (بالإنجليزية: Michael Faraday)، هو فيزيائي كيميائي إنجليزي ساهمت تجاربه بشكلٍ كبير في فهم الكهرومغناطيسية، وقد بدأ حياته المهنية ككيميائي، واكتشف عددًا من المركبات العضوية الجديدة، ومن بينها البنزين، وكان أول من قام بتسييل غازٍ دائم؛ وهي الغازات التي كان يُعتقد أنه لا يمكن تسييلها أي تحويلها إلى الحالة السائلة، كما بشكلٍ كبير في مجال الكهرباء والمغناطيسية، فقد كان أول من أنتج تيارًا كهربائيًا من مجالٍ مغناطيسي، واخترع المحرك الكهربائي الأول والدينامو، وأظهر العلاقة بين الكهرباء والترابط الكيميائي، واكتشف تأثير المغناطيسية على الضوء.^[٦]