القوة الدافعة الكهربائية الحثية The Induced emf

القوة الدافعة الكهربائية الحثية The Induced emf
عند تحريك قطعة مستقيمة من موصل طولها lبسرعة منتظمةvفي مجال مغناطيسيB داخل على الصفحة كما في الشكل 4 يحدث التسلسل التالي:









تتولد قوة مغناطيسية F ?_B=qv ?×B ? داخل مادة الموصل، تعمل القوة المغناطيسية المتولدة على تحريك الشحنات بحيث تتراكم الشحنات الموجبة في طرف( العلوي) والشحنات السالبة في الطرف الآخر (السفلي)، ينشأ مجال كهربائي شدته E ? نتيجة تراكم الشحنات، ينشأ عن المجال الكهربائي قوة كهربائية تعمل في عكس اتجاه القوة المغناطيسية، واخيرا تتوقف الشحنات عن الحركة إلى اطراف الموصل نتيجة لتساوي القوة الكهربائية (qE) مع القوة المغناطيسية (qvB)، أي أن:
qE = qvB or E = vB
المجال الكهربائي الناتج في الموصل يتعلق بفرق الجهد خلال نهايتي الموصل طبقا للعلاقة V=El?،وبتعويض المجال الكهربائي من المعادلة 4 في معادلة فرق الجهد، ينتج أن:
?V=El=Blv (5)
حيث يكون الطرف العلوي للموصل اعلى جهداً من الطرف السفلي، يبقى فرق الجهد بين طرفي الموصل طالما هناك حركة للموصل في المجال المغناطيسي المنتظم.

إذا افترضنا ان الموصل ضمن دائرة كهربائية كالموضحة في الشكل 5، فإن حركة الموصل تؤدي إلى تغير في الفيض المغناطيسي مع الزمن، لأن المساحة المحصورة بالدائرة الكهربائية تتغير مع حركة الموصل.
تحت تأثير قوة خارجية( F) ?_appيتحرك الموصل بسرعة v ?، ومرة أخرى تتأثر الشحنات الحرة داخل مادة الموصل بالقوة المغناطيسية ولكن في هذه الحالة سوف لا تتراكم على طرفي الموصل بل ستتحرك خلال الدائرة الكهربائية. وحركة الشحنة تعني تيار كهربائي يسري في الدائرة ناتج عن تغيير الفيض المغناطيسي بتغيير المساحة (xl)، حيث x هو موقع الموصل، اما الفيض المغناطيسي خلال تلك المساحة فيعطى كالتالي:
?=Blx
وباستعمال قانون فارداي، وبملاحظة ان x تتغير مع الزمن بمعدلdx/dt=v، نجد ان القوة الدافعة الكهربائية الحثية تعطى بالعلاقة الآتية:
?=-d?/dt=-d/dt (Blx)=-Bl dx/dt
?=-Bl v القوةالدافعةالكهربائيةالحثية (6)

واذا كانت R مقاومة الدائرة فإنه ينشأ عن هذه القوة الدافعة تيار تأثيري((Induced currentقيمته:
I=?/R=-1/R d?/dt=(Bl v)/R (7)
كما يمكن ايجاد القدرة Power)) المبذولة بواسطة القوة الخارجية، كما يلي:
P=F_app v=(IlB)v=(B^2 l^2 v^2)/R=?^2/R (8)
وتقاس القوة الدافعة الكهربائية بوحدات (جول/كولوم... J/C أو الفولت...(V