القوة الدافعة الكهربية المستحثة فى سلك مستقيم

عند تحريك سلك مستقيم فى مجال مغناطيسي بحيث يكون اتجاه السرعة عمودي على اتجاه المجال  بحيث يقطع السلك خطوط الفيض المغناطيسي. فإن ذلك يؤثر على الالكترونات الحرة في السلك المتحرك فتندفع من أحد طرفيه إلى الطرف الآخر و تتولد قوة دافعة كهربية مستحثة فى سلك مستقيم. و ذلك طبقا لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي.

تفسير emf المستحثة فى سلك مستقيم

يتم تحريك سلك مستقيم طوله بسرعه v فى اتجاه عمودي على فيض مغناطيسي منتظم كثافة B و اتجاهه عمودي على الصفحة للداخل. و يغلق السلك مسار متكون من القضبان المتوازيان والسلك  المتحرك و المقاومة (كما بالشكل) .عندما يتحرك  السلك تزداد مساحة المستطيل المغلق  و يمثل هذا  المستطيل  الملف في تجربة فاراداي. ونظرا لحركته فان المساحة تزداد ومن تم يزداد الفيض المغناطيسي  أي يحدث تغير الفيض المغناطيسي عبر الدائرة. هذا  سيؤدي الى تولد emf و من ثم تيار مستحث  يعين مقداره من العلاقة I = emf/R. و يعين اتجاهه من قاعدة لنز. 

استنتاج الصيغة الرياضية لحساب emf المستحثة فى سلك مستقيم

إثبات علاقة كيف يعتمد القوة الدافعة الكهربية المستحثة فى سلك مستقيم و التيار المستحث على معدل التغير في الفيض المغناطيسي. و الذي يعتمد بدوره على سرعة السلك  v. عندما يتحرك السلك مقدارها x (تغير في المساحة).  يكون التغير في الفيض المغناطيسي هو حاصل ضرب كثافة الفيض المنتظمة في التغير في المساحة 

عند التعويض في قانون فاراداي نجد أن

وذلك لأن حاصل قسمة المسافة على الزمن يعطي السرعة التي يتحرك بها  السلك. و يحدد اتجاه التيار من قاعدة فلمنج لليد اليمنى.

قاعده فلمنج لليد اليمنى

حيث يتم وضع الأصابع بحيث يكون السبابة عمودية على الإبهام عمودية على باقي الأصابع. وعند ضبط السبابة في اتجاه المجال والإبهام في اتجاه الحركة (اتجاه السرعة) فإن باقي الاصابع سوف تشير الى اتجاه التيار المستحث المتولد في السلك.

العوامل التى يتوقف عليها مقدار القوة الدافعة الكهربية المستحثة المتولدة فى سلك مستقيم

• السرعة التي يتحرك بها السلك
• كثافة الفيض المغناطيسي
• الزاوية بين اتجاه سرعة السلك و اتجاه الفيض المغناطيسي
• طول السلك

و المزيد في هذا الفيديو

1-  السبب في تولد قوة دافعة كهربية مستحثة هو التغير في المساحة حيث أن كثافة الفيض ثابتة. فتتغير المساحة بسبب حركة سلك مما يترتب على ذلك تغير في الفيض المغناطيسي المؤثر على المسار المغلق الذي يكون السلك جزء منه. وبالتالي تولد قوة دافعة كهربية مستحثة على  حسب قانون فاراداي.

2- تحول الطاقة الحركية الى طاقة كهربائية. حيث أن جزء من القانون (الطرف الأيسر) يحتوي على القوة الدافعة الكهربائية بينما الطرف الأخر يحتوي على سرعة وهي كمية تشير إلى طاقة حركة الجسم.

3- وبسبب تولد تيار مستحث في حين له ما زال الفيض المغناطيسي موجودا فهذا سوف يؤدي الى تولد قوة مغناطيسية هذه القوى تكون عكس اتجاه حركة السلك وبالتالي  تعوق حركته.

اختبار على الدرس

فيديو الدرس

• عربي (صفح–فيديو)
• انجليزي(صفح– فيديو)