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
  1. ε = −ΔΦ / Δt
  2. 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.

جرّب المحاكاة التفاعلية

المفاهيم ذات الصلة