آخر تحديث: 2026-07-01

ما الذي يصفه قانون فاراداي

عندما يتغير التدفق المغناطيسي المار عبر حلقة من السلك، يظهر جهد بين طرفي هذه الحلقة. يربط قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي مقدار هذا الجهد بمدى سرعة تغير التدفق وبعدد الحلقات التي تتشارك هذا التغير. وهو أحد أسس الهندسة الكهربائية: فكل مولد وكل محول وكل شاحن بالحث يعمل بفضله.

الصيغة

لملف عدد لفاته N، تكون القوة الدافعة الكهربائية (EMF) المحثوثة:

حيث N عدد اللفات، وΔΦ تغير التدفق المغناطيسي عبر لفة واحدة (بالويبر)، وΔt الزمن الذي يحدث خلاله التغير. وتشير إشارة الناقص إلى الاتجاه الذي يحدده قانون لينز؛ أما مقدار القوة الدافعة فهو:

قانون لينز وإشارة الناقص

إشارة الناقص في قانون فاراداي هي قانون لينز بصيغة أخرى. فهي تقول إن التيار المحثوث يسري في الاتجاه الذي يعارض التغير الذي أنتجه. ادفع مغناطيسًا نحو ملف فيدفعه الملف بعيدًا، وأبعده فيحاول الملف الإمساك به. هذه المعارضة هي ما يجعل ميزان الطاقة متّسقًا: فالطاقة الكهربائية المكتسبة يدفع ثمنها الشغل الميكانيكي المبذول ضد هذه المقاومة. وبما أن الإشارة تحدد الاتجاه فقط، تعرض هذه الحاسبة مقدار القوة الدافعة.

مثال محلول

ملف من 100 لفة موضوع في مجال مغناطيسي. خلال 0.1 ثانية يتغير التدفق عبر كل لفة بمقدار 0.02 Wb. أوجد القوة الدافعة المحثوثة.

1. حدّد القيم: N = 100، ΔΦ = 0.02 Wb، Δt = 0.1 s.
2. طبّق قانون فاراداي (المقدار): |ε| = N × ΔΦ / Δt = 100 × 0.02 / 0.1.
3. احسب: |ε| = 100 × 0.2 = 20 V.

وهكذا يولّد الملف قوة دافعة مقدارها 20 V أثناء تغير التدفق.

كيف تحصل على قوة دافعة أكبر

تُظهر الصيغة ثلاث وسائل مستقلة:

• زيادة عدد اللفات. مضاعفة N تضاعف القوة الدافعة. ولهذا تُلف الملفات بكثير من لفات السلك الرفيع.
• زيادة تغير التدفق. مجال أقوى، أو لفة بمساحة أكبر، أو تأرجح أكبر للزاوية بينهما، كلها تزيد ΔΦ.
• جعل التغير أسرع. التغير نفسه في نصف الزمن ينتج ضعف القوة الدافعة؛ ولهذا تؤدي إدارة المولد بسرعة أكبر إلى رفع جهد خرجه.

المولدات والمحولات

في المولد يدور ملف داخل مجال مغناطيسي. ومع الدوران يرتفع التدفق المار به وينخفض فيحث قوة دافعة متناوبة: وهكذا تتحول الحركة الميكانيكية إلى كهرباء. وفي المحول يولّد تيار متناوب في الملف الابتدائي تدفقًا متغيرًا في قلب مشترك؛ وهذا التدفق يحث قوة دافعة في الملف الثانوي. وتحدد نسبة عدد اللفات بين الملفين مقدار رفع الجهد أو خفضه، وهي نتيجة مباشرة لوجود N في قانون فاراداي.

حسابات ذات صلة

يعمل قانون فاراداي جنبًا إلى جنب مع الكميات التي تحدد التدفق أولًا: المجال حول سلك يحمل تيارًا، والمجال داخل ملف لولبي، والمفاعلة التي يبديها الملف للتيار المتناوب. وحساب التدفق لمجال ومساحة معطيين هو الخطوة الأولى الطبيعية قبل تطبيق القانون هنا.