قانون فارادي للحث
حين يتغير المجال المغناطيسي المار عبر حلقة سلك، ينشئ جهدًا في تلك الحلقة — حتى بلا بطارية موصولة. غيّر المجال أسرع، تحصل على جهد أكبر؛ وهذه بالضبط طريقة المولدات تحويل الحركة كهرباءً.
الصيغة
ε = −ΔΦ / Δt
- ε — القوة الدافعة المستحثة (V): الجهد المنشأ في الحلقة
- Φ — الفيض المغناطيسي (Wb): مقدار المجال المغناطيسي المار عبر الحلقة
- t — الزمن (s): كم يستغرق تغير الفيض
مثال مشروح
يهبط الفيض المغناطيسي عبر حلقة بمقدار 6 ويبر خلال 3 ثوان. أي جهد يستحث ذلك؟
- ΔΦ = 6 Wb
- Δt = 3 s
- ε = −ΔΦ / Δt
- ε = −(6 Wb) / (3 s)
ε = −2 V
اختبر نفسك
ما يزال الفيض يتغير بمقدار 6 ويبر، لكن في ثانيتين فقط بدل 3. ما حجم الجهد المستحث الآن؟
- 2 V
- الإجابة الصحيحة: 3 V
- 12 V
صحيح! التغير الأسرع يعني جهدًا أكبر: 6 Wb ÷ 2 s = 3 V.
بقانون لينز، التيار المستحث بفيض متغير سينشئ مجاله المغناطيسي الخاص بحيث…
- الإجابة الصحيحة: يعارض تغير الفيض
- يطابق تغير الفيض
- لا أثر له على الفيض
بالضبط — التيار المستحث يقاوم دائمًا التغير الذي أنشأه، ولهذا تحمل الصيغة إشارة سالبة.
أين تراه
كل محطة توليد كهرباء على الأرض هي هذا القانون بمقياس صناعي: مغناطيسات دوّارة تجرف فيضًا متغيّرًا عبر الملفات، فيخرج الجهد الذي يصل إلى مقبس الحائط عندك. ودينامو الدراجة هو النسخة الجيبية — دواستك تُدير مغناطيسًا، فيتوهّج المصباح الأمامي بلا أي بطارية في الدائرة.
الأخطاء الشائعة
النقطة الجوهرية هي التغيّر: مجال مغناطيسي ضخم ثابت تمامًا عبر حلقة لا يستحث شيئًا — فقط فيض متغيّر ينتج جهدًا، ε = −ΔΦ / Δt. ثم إنه معدل لا كمّية: التغيّر نفسه البالغ 6 Wb إذا تم في 2 s بدل 3 s يرفع الجهد من 2 V إلى 3 V. والإشارة السالبة هي قانون لنز — التيار المستحث يعارض دائمًا التغيّر الذي أنشأه، رافضًا الوجبة المجانية.
كيف يرتبط
بهذا يكتمل الثنائي الذي بدأته قوة لورنتز: المجالات تدفع الشحنات، والآن المجالات المتغيّرة تنشئ الجهود التي تُحرّك الشحنات — دون حاجة إلى بطارية. دفع لنز المعاكس هو حفظ الطاقة يتحدّث، ورنين التيار المتناوب، تاليًا، هو ما يحدث حين يلتقي هذا الجهد المستحث بمكثّف في دائرة تُقاد ذهابًا وإيابًا.