قانون فاراداي

وجد العالم هانز أورستد عام 1820 أن مرور التيار الكهربائي داخل موصل معين يولد حول هذا الموصل مجالاً مغناطيسياً، حيث استفاد العلماء من هذه الظاهرة في صناعة المحركات الكهربائية التي تستخدم في بعض السيارات الحديثة وصناعة بعض الأجهزة للكشف عن وجود التيارات الكهربائية مثل جهاز الجلفانوميتر، لكن مع مرور الوقت تساءل العلماء إذا كان مرور التيار الكهربائي داخل الموصل ينشأ عنه مجالٌ مغناطيسيٌ، فهل نستطيع توليد تيار كهربائي ناتج من حركة موصل في مجال مغناطيسي خارجي؟

وهذا ما توصل له العالم مايكل فارادي عملياً عندما وجد أن تحريك موصل داخل مجال مغناطيسي خارجي، فإن هنالك تياراً كهربائياً يتولد داخل هذا الموصل، وقد استفاد العلماء من هذه الظاهرة في الحصول على مصادر الطاقة الكهربائية أكبر بكثير من تلك المتولدة من الأعمدة الكهربائية، مما أدى إلى تزويد المدن والمصانع بكميات كبيرة من الطاقة الكهربائية، ومن خلال هذا المقال سوف نتعرف على مفهوم قانون فارادي والعوامل التي نحتاجها لتوليد التيار الكهربائي ونذكر أهم التطبيقات العملية على هذه الظاهرة.

وجد العالم مايكل فارادي أن هنالك تياراً كهربائياً وقوة دافعة كهربائية (تسمى هذه الكميتان بالتيار والقوة الدافعة الحثية) تتولد في الموصلات التي تتحرك في مجال مغناطيسي خارجي، حيث وضح العالم فارادي من خلال التجربة بأن متوسط القوة الدافعة الحثية المتولدة في موصل معين تساوي معدل التغير الزمني في التدفق المغناطيسي، وهذا ما وضحه في العلاقة التالية.

القوة الدافعة الحثية تساوي التغير في التدفق المغناطيسي (ق دَ = سالب (∆ التدفق / ∆ الزمن)) والتدفق المغناطيسي يساوي حال الضرب النقطي لشدة المجال المغناطيسي و مساحة الملف (التدفق (Φ) = المجال المغناطيسي . المساحة)، أما التيار الحثي فإنه يساوي حاصل قسمة القوة الدافعة الحثية على مجموع المقاومات الموجودة، ومن خلال هذا القانون وجد العالم فارداي بأن لنشوء قوة دافعة حثية وتيار حثي يجب أن يتحرك هذا الملف في مجال مغناطيسي خارجي، وأن تكون الزاوية المحصورة بين مستوى الملف والمجال المغناطيسي الخارجي لا تساوي صفراً.

هنالك تطبيقات كثيرة على قانون فارادي والتي تستخدم في مجالات كثيرة، ومن أهم هذه التطبيقات:

• المحول الكهربائي: يستخدم المحول الكهربائي في عملية نقل القدرة الكهربائية من أماكن توليدها إلى أماكن استهلاكها، وكذلك يستخدم لخفض أو رفع التيار والجهد الكهربائي.
• المولد الكهربائي (الدينامو): يستخدم المولد الكهربائي في مجال توليد الطاقة الكهربائية والتيار الكهربائي، حيث يعتمد توليد التيار الكهربائي على حركة ملف موصل داخل مجال مغناطيسي خارجي.