دل نوشته ها ی نقش و آموزش ریاضی  

سلام دوستان امیدوارم در زندگی همتون خوش بگذرونید. در آموزش امروز به قانون فارادی چیست  و اجرای عملی آن می پردازیم . پدیده القای الکترومغناطیسی توسط مایکل فارادی که متعلق به انگلستان بود توضیح داده شد و بیشتر کارهای او در مورد الکترومغناطیس در سال 1831 بود. اما جزئیات نهایی این پدیده اولین بار توسط فارادی منتشر شد و برای یافتن آن آزمایشی انجام داد. او به سیم پیچ های مختلف در طرف مقابل حلقه پیچید و یک سیم را با منبع ورودی وصل کرد.

او مشاهده کرد که تغییر جریان در سیم اول نیز مقداری جریان و مقدار جریانی را که او با استفاده از یک گالوانومتر پیدا کرد القا می کند. این تولید فعلی در سیم پیچ دوم به دلیل اتصال شار در آن بود که از سیم پیچ های اول می آمد. پس از آن، او اثر دیگری پیدا کرد، مانند اینکه وقتی آهنربا به آن سیم می‌آید، جریان گذرا را در یک سیم می‌یابد. در پست امروز نگاهی به کار، کاربردها و برخی دیگر از پارامترهای این قانون خواهیم داشت. پس بیایید با قانون فارادی شروع کنیم.

قانون فارادی چیست؟

• قانون فارادی بیان می کند که وقتی هر هادی در هر میدان مغناطیسی متغیری قرار می گیرد، ولتاژ در آن هادی القا می شود.

Emf= dø/dt

• قانون فارادی قانون اساسی برای توضیح قاعده میدان مغناطیسی در مدارهای الکتریکی مختلف است.

• تقریباً در همه ماشین‌های الکتریکی، ماشین‌های ac مانند موتور القایی ، ژنراتور القایی ، موتور سنکرون ، ژنراتور سنکرون ، یا ماشین‌های dc به عنوان موتور dc، ژنراتور dc یا ترانسفورماتور نیز از قانون القای الکترومغناطیسی فارادی پیروی می‌کنند.
• برای درک عملی قانون فارادی، آزمایشی را انجام می دهیم.
• در شکل داده شده مشاهده می کنید که یک آهنربای میله ای و گالوانومتر وجود دارد، این آهنربا میله ای را حرکت داده و تغییرات شار و تولید جریان آن را در گالوانومتر مشاهده می کنیم.
• در شکل اول که با (a) نشان داده شده است، می بینید که هیچ مقدار جریانی روی گالوانومتر نشان داده شده است زیرا آهنربا ساکن است.
• در شکل دوم نشان داده شده است که (ب) مقداری جریان در گالوانومتر وجود دارد که در اثر حرکت آهنربا در این حالت آهنربا در جهت چپ حرکت می کند.
• در شکل سوم که (ج) است، دوباره مقداری جریان در گالوانومتر وجود دارد، اما در جهت خلاف جهت آهنربای فعلی به سمت راست.
• از این آزمایش می‌توان اجرای عملی قانون فارادی را مشاهده کرد، وقتی تغییری در شار وجود دارد، ولتاژ القاء می‌شود، سپس تغییری در شار وجود ندارد و emf القایی نمی‌شود.

ولتاژ و جریان القایی توسط قانون فارادی

• برای اجرای عملی قانون فارادی و نحوه تولید ولتاژ، آزمایش هایی را مورد بحث قرار می دهیم که مفاهیم شما را در مورد قانون فارادی روشن می کند.

• فرض کنید یک سیم در میدان آهنربای دائمی قرار گرفته و در پایانه های انتهایی به گالوانومتر متصل می شود.

• این مانند یک آرایش حلقه بسته است. در شروع زمانی که هیچ حرکتی در سیم وجود ندارد مقدار جریان صفر در گالوانومتر نشان داده شده است.
• اگر حرکت موقعیت یک حلقه را از چپ به راست تغییر دهد، ولتاژ در حلقه القا می شود و جریان بر روی متر نشان داده می شود. وقتی حلقه را متوقف می کنیم، انحراف صفر در متر است.
• اگر حلقه را از راست به چپ حرکت دهیم، دوباره جریان در گالوانومتر وجود دارد. اما حالا در جهت مخالف.
• مقدار تولید جریان به سرعت حرکت حلقه و مقاومت آن بستگی دارد.
• اگر مقاومت حلقه را تغییر دهیم و سپس آن را با همان سرعت در حلقه حرکت دهیم، مقدار عبارت (IxR) با تغییر مقاومت ثابت می‌ماند.

I x R = ثابت

• این EMF القایی است که باعث تولید جریان در حلقه می شود. مقدار جریان را می توان با انجام برخی عوامل افزایش داد.
  • با افزایش قدرت میدان.
  • حرکت حلقه سریعتر
  • جایگزینی سیم با تعداد زیاد حلقه.
• اکنون این آزمایش را با روش دیگری انجام می دهیم، اکنون حلقه را ثابت نگه می داریم و موقعیت آهنربا را تغییر می دهیم، سپس القای emf در حلقه و انحراف در صفحه متر وجود دارد.
• این حرکت نسبی بین آهنربا و حلقه سیم است که ولتاژ القا شده در حلقه را ایجاد می کند.
• این مقدار شار است که در حلقه تغییر می کند و emf را در آن تولید می کند. مقدار تغییرات شار بزرگتر در آن صورت emf بزرگتری در حلقه القا می شود.
• اکنون چند آزمایش دیگر برای درک القاهای ولتاژ انجام می دهیم.
• در شکل داده شده می بینید که حلقه با گالوانومتر وصل شده و آهنربای میله ای در نزدیکی آن قرار گرفته است.
• هنگامی که آهنربا ساکن است، جریان صفر در گالوانومتر وجود دارد که در شکل نشان داده می شود و وقتی آهنربا را به سمت حلقه حرکت می دهیم، جریان از سیم پیچ عبور می کند و اگر آهنربا را از حلقه دور کنیم، دوباره جریانی در حلقه تولید می شود. حلقه به صورت b نشان داده می شود .

• ما آزمایش دیگری را برای تولید فعلی با ثابت نگه داشتن مقدار میدان و تغییر مساحت حلقه انجام می دهیم.

• در شکل a می‌بینید که حلقه و میدان هر دو ثابت هستند، پس مقدار جریان در گالوانومتر صفر است.
• حال اگر مساحت حلقه را تغییر دهیم، ولتاژ القا شده در حلقه و انحراف روی متر نشان داده می شود.
• ولتاژ القاء می کند تا آن نقطه اعوجاج در حلقه رخ می دهد و پس از آن ولتاژ صفر در آن القا می شود.
• اگر دوباره شکل حلقه را به حالت قبل برگردانیم، دوباره القاهای ولتاژ در آن وجود دارد. در شکل داده شده با b نشان داده شده است.

• اکنون مقدار میدان را ثابت نگه می‌داریم و ناحیه حلقه را نیز ثابت می‌کنیم، حلقه را در میدان می‌چرخانیم، سپس دوباره ولتاژی در حلقه ایجاد می‌شود و مقداری انحراف در متر ایجاد می‌شود. در شکل نشان داده شده است.
• این اصل اساسی یک ژنراتور است.
• اکنون آزمایش دیگری انجام می دهیم که در آن خواهیم دید که چگونه یک تغییر شار در سیم پیچ اول ولتاژی را در سیم پیچ دوم القا می کند.
• در شکل داده شده می بینید که 2 سیم پیچ وجود دارد که اولی "P" و دومی "S" است. سیم پیچ اول به رئوستات، سوئیچ و باتری متصل می شود. در حالی که سیم پیچ 'S' به گالوانومتر متصل است.
• خیر اگر کلید سیم پیچ 'P' را ببندیم، مقدار جریان در گالوانومتر متر دوم نشان داده می شود و دوباره به نقطه صفر می رسد.
• اگر دوباره کلید را باز کنیم جریان در گالوانومتر سیم پیچ دوم نشان داده می شود. از آنجایی که به دلیل تغییر شار در جریان سیم پیچ 'S' تولید می شود، نکته مهم این است که جریان فقط زمانی تولید می شود که در طی این فرآیند کلید را باز و بسته کنیم جریان در سیم پیچ اول از صفر به حداکثر و سپس حداکثر به صفر شروع می شود. از آن به طور مداوم جریان دارد.

• این پدیده تولید جریان شار ناشی از یک سیم پیچ در سیم پیچ دوم را القای متقابل می نامند. کار ترانسفورماتور بر این اصل متکی است.

برنامه قانون فارادی

• اینها برخی از کاربردهای قانون فارادی است که در اینجا توضیح داده شده است. بیشتر در ساخت ماشین آلات صنعتی و تجهیزات پزشکی استفاده می شود.
• کار ترانسفورماتور از قانون القای الکترومغناطیسی فارادی پیروی می کند.
• ژنراتورها نیز از این اصل پیروی می کنند.
• عملکرد کولر القایی نیز بر عملکرد قانون فارادی متکی است.
• برخی از آلات موسیقی مانند گیتار الکتریک نیز از این قانون پیروی می کنند.

https://www.theengineeringknowledge.com/what-is-faradays-law/