اطلاعات اولیه

قانون القای فاراده خیلی بیشتر از آنچه قابل تصور است، به ما نزدیک می‌باشد. به عنوان مثال ، اگر سیم برقی را که به یک پریز برق در منزل وصل شده است، دنبال کنیم، ممکن است تا نقاط دور دست ادامه داشته باشد. اگر به گونه‌ای قادر باشیم که این سیمها را دنبال کنیم، حتما به یک مولد برق خواهیم رسید که بر اساس قانون القای فاراده ، بین سیمها اختلاف پتانسیل برقرار کرده است. در مسیر حرکت خود از پریز برق خانه تا مولد ، با چندین ترانسفورماتور برخورد خواهیم کرد که در آنها نیز از قانون القای فاراده استفاده می‌شود. کار این ترانسفورماتورها افزایش یا کاهش اختلاف پتانسیل میان سیمها می‌باشد.

شار مغناطیسی

یک سیم حلقه‌ای را در نظر بگیرید که در یک میدان مغناطیسی با اندازه B قرار دارد. تعداد خطوط میدان مغناطیسی که از داخل این سطح بسته عبور می‌کند را به عنوان شار مغناطیسی تعریف کرده و با نماد phi_β نشان می‌دهند.

بیان قانون القای فارادی

قانون القای فارادی بیان می‌کند که هرگاه شار مغناطیسی گذرنده از یک مدار (مسیر بسته‌ای که دو سر آن به یک گالوانومتر حساس متصل است)، به نحوی تغییر کند، آن عمل باعث ایجاد یک نیروی محرکه القایی در مدار می‌شود که به وسیله گالوانومتر قابل مشاهده است. نیروی محرکه القایی با آهنگی که شار مغناطیسی گذرنده از مدار بر حسب زمان تغییر می‌کند، برابر است. البته لازم به ذکر است که نیروی محرکه القایی با مقدار منفی تغییرات شار مغناطیسی گذرنده از مدار متناسب است و این علامت منفی از قانون لنز حاصل می‌گردد.

قانون لنز

قانون لنز بیان می‌کند که در یک حلقه رسانای بسته جریان القایی در جهتی برقرار می‌شود که با تغییری که آن را بوجود می‌آورد، مخالفت کند. این قانون که برای جلوگیری از نقض اصل پایستگی انرژی بیان می‌شود، مربوط به جریانهای القایی است و در مورد نیروی محرکه القایی صادق نیست.

به بیان دیگر ، این قانون فقط در مورد حلقه‌های رسانای بسته بکار می‌رود. اگر حلقه نباشد، معمولا می‌توان تصور کرد که اگر بسته بود، چه اتفاقی می‌افتاد و از این راه می‌توان جهت نیروی محرکه القایی را معین نمود. اگر طبق قانون لنز عکس آن چیزی که گفته شد، عمل شود، یعنی اگر جریان القایی به تغییری که باعث بوجود آمدنش شده است، کمک کند، در این صورت قانون پایستگی انرژی نقض می‌شود.

عوامل ایجاد کننده نیروی محرکه القایی

گفتیم که نیروی محرکه القایی با آهنگ تغییرات شار مغناطیسی نسبت به زمان متناسب است. اما با توجه به تعریف شار مغناطیسی این تغییر می‌تواند به روش‌های مختلف صورت گیرد. به عبارت دیگر ، چون شار مغناطیسی با انتگرال سطحی بسته حاصلضرب داخلی B و عنصر دیفرانسیلی سطح برابر است، لذا کافی است که هر کدام از کمیتهای B (میدان مغناطیسی) ، A (مساحت مدار بسته) و θ (زاویه بین B و بردار dA که عمود بر سطح مدار و به طرف خارج است) تغییر کند.

یک مثال علمی

حلقه بسته‌ای را در نظر بگیرید که دو سر آن به یک گالوانومتر متصل است. حال اگر یک آهنربای الکتریکی را به طرف حلقه نزدیک و از آن دور کنیم، ملاحظه می‌گردد که عقربه گالوانومتر منحرف می‌شود. بنابراین در مدار ، نیروی محرکه القا می‌شود.

منبع : www.roshd.ir - رشد