اقرأ في هذا المقال
- الحث الذاتي والمفاعلة الحثية
- تعريف القوة الدافعة الكهربائية المستحثة ذاتيا
- معادلة القوة الدافعة الكهربائية المستحثة ذاتيا
الحث الذاتي والمفاعلة الحثية:
الحث الذاتي:
خاصية الحثّ الذاتي (self-inductance) هي شكل معين من أشكال الحث الكهرومغناطيسي. يتم تعريف الحث الذاتي على أنّه تحريض جهد في سلك يحمل تيارًا عندما يتغير التيار في السلك نفسه. في حالة الحث الذاتي، فإنّ المجال المغناطيسي الناتج عن تيار متغير في الدائرة نفسها يستحثّ جهدًا في نفس الدائرة. لذلك، فإنّ الجهد من صنع الذات.
يستخدم المصطلح “محثّ” لوصف عنصر الدائرة الذي يمتلك خاصية الحثّ وملف السلك هو محثّ شائع جدًا. في الرسوم البيانية للدائرة، عادةً ما يتم استخدام الملف أو السلك للإشارة إلى مكون حثّي. إنّ إلقاء نظرة فاحصة على ملف سيساعد في فهم سبب إحداث جهد في سلك يحمل تيارًا متغيرًا.
يخلق التيار المتردد الذي يمر عبر الملف مجالاً مغناطيسيًا داخل الملف وحوله يتزايد ويتناقص مع تغير التيار. يشكل المجال المغناطيسي حلقات متحدة المركز تحيط بالسلك وتنضم لتشكيل حلقات أكبر تحيط بالملف. عندما يزداد التيار في حلقة واحدة، فإنّ المجال المغناطيسي المتوسع سوف يقطع بعض أو كل حلقات الأسلاك المجاورة، ممّا يؤدي إلى إحداث جهد في هذه الحلقات.
يؤدي هذا إلى إحداث جهد في الملف عندما يتغير التيار. تجدر الإشارة إلى أنّ التفاعل الحثّي سيزداد إذا زاد عدد اللفات في الملف لأنّ المجال المغناطيسي من ملف واحد سيحتوي على المزيد من الملفات للتفاعل معها.
المفاعلة الحثية Inductive Reactance:
يسمّى تقليل تدفق التيار في الدائرة بسبب الحثّ “بالمفاعلة الحثّية”. من خلال إلقاء نظرة فاحصة على ملف من الأسلاك وتطبيق “قانون لينز”، يمكن ملاحظة كيف يقلل الحثّ من تدفق التيار في الدائرة. يمكن تحديد اتجاه المجال المغناطيسي بأخذ يدك اليمنى وتوجيه إبهامك في اتجاه التيار. ستشير أصابعك بعد ذلك إلى اتجاه المجال المغناطيسي. يمكن ملاحظة أنّ المجال المغناطيسي من إحدى حلقات السلك سوف يقطع الحلقات الأخرى في الملف وسيؤدي ذلك إلى تدفق التيار في الدائرة.
وفقًا “لقانون لينز”، يجب أن يتدفق التيار المستحثّ في الاتجاه المعاكس للتيار الأولي. ينتج عن التيار المستحثّ الذي يعمل ضد التيار الأولي تقليل تدفق التيار في الدائرة. على غرار المقاومة، تقلل المفاعلة الحثّية من تدفق التيار في الدائرة. ومع ذلك، من الممكن التمييز بين المقاومة والمفاعلة الحثّية في الدائرة من خلال النظر في التوقيت بين الموجات الجيبية للجهد والتيار للتيار المتردد.
في دائرة التيار المتردد التي تحتوي على مكونات مقاومة فقط، سيكون الجهد والتيار في الطور، ممّا يعني أنّ قمم الموجات الجيبية وقيعانها ستحدث في نفس الوقت. عندما يكون هناك تفاعل حثّي موجود في الدائرة، فإنّ طور التيار سيتم إزاحته بحيث لا تحدث قممه وقيعانه في نفس الوقت مثل تلك الخاصة بالجهد.
تعريف القوة الدافعة الكهربائية المستحثة ذاتيا:
التعريف: القوة الدافعة الكهربائية (emf) المستحثّة ذاتيًا هي: “(emf) المستحثّ في الملف بسبب تغيير التدفق الناتج عن ربطه بمنعطفاته الخاصة”. يمكن فهم ظاهرة (emf) المستحثّة ذاتيًا من خلال المثال التالي الوارد أدناه:
ضع في اعتبارك ملفًا به عدد (N) من المنعطفات، عندما يكون المفتاح (S) مغلقًا ويتدفق التيار (I) عبر الملف، فإنّه ينتج تدفقًا (φ) مرتبطًا بمنعطفاته الخاصة. إذا تمّ تغيير التيار المتدفق عبر الملف عن طريق تغيير قيمة المقاومة المتغيرة (R)، يتغير التدفق المرتبط به، وبالتالي يتم إحداث (emf) في الملف. هذه (emf) المستحثّة تسمّى “(emf) المستحثّ الذاتي”.
اتجاه (emf) المستحثّ هذا يعارض سببها الخاص الذي ينتجها، وهذا يعني أنّه يعارض تغيير التيار في الملف. هذا التأثير بسبب “قانون لينز“. إذا تمّ إحداث (emf) دون تحريك الموصل أو التدفق، فإنّ مثل (emf) الثابت في المحولات والمفاعلات يسمّى (emf) المستحثّ بشكل ثابت (statically induced emf). يتم تصنيف هذا إلى نوعين، وهما: (emf) مستحثّ ذاتيًا “تكون تغييرات التيار في الملف نفسه”، و(emf) المستحثّ بشكل متبادل “بسبب عمل الملف المجاور”.
شرح القوة الدافعة الكهربائية المستحثة ذاتيا:
يتم تعريفه على أنّه القوة الدافعة الكهربائية (emf) المستحثّ في الملف بسبب زيادة أو نقصان التيار في نفس الملف. إذا كان التيار ثابت، لا يتم إحداث (emf). عندما يتم تمرير تيار إلى دائرة بسبب (emf) المستحثّ ذاتيًا، يتم عكس تدفق التيار في الدائرة. يتم تعريف المحاثّة الذاتية على أنّها “الدوّار / أمبير” (turns / ampere) للملف ويشار إليه بالحرف (L) ووحدته هي (Henry (H)).
معادلة القوة الدافعة الكهربائية المستحثة ذاتيا:
نظرًا لأنّ معدل تغيير التدفق المرتبط بالملف يعتمد على معدل التيار في الملف:
e ∝ dI / dt or
e = L dI / dt
يتناسب حجم (emf) المستحثّ ذاتيًا بشكل مباشر مع معدل تغير التيار في الملف. (L) ثابت التناسب ويطلق عليه اسم “الحثّ الذاتي” (Self Inductance) أو “معامل الحثّ الذاتي” (Coefficient of Self Inductance) أو “الحثّ للملف” (Inductance of the coil).
