قانون لينز للحث الكهرومغناطيسي

نص قانون لينز للحث الكهرومغناطيسي

ينص قانون لينز للحث الكهرومغناطيسي على أنّ اتجاه التيار المُستحث في الموصل بواسطة مجال مغناطيسي مُتغيّر،^[١] وقد سُمّي قانون لينز بهذا الاسم نسبةً للعالم الفيزيائي إميل لينز، ويعتمد القانونعلى مبدأ حفظ الطاقة وقانون نيوتن الثالث،^[٢] ويُمكن استخدامه لتحديد اتجاه التيار المُستحث أو القوة الدافعة الكهربائية (emf)، وهذا التيار المستحث ينتج وفقًا للمجال المغناطيسي المتغير خلال ملف من الأسلاك وذلك وفقًا لقانون فارادي، إذ يتدفّق هذا التيار في موصل خارجي بحيث يولّد مجالًا مغناطيسيًا إضافيًا يُعاكس اتجاهه اتجاه المجال المغناطيسي الأصلي الذي أنتجه.^[٣]

صيغة قانون لينز للحث الكهرومغناطيسي

يُمكن توضيح صيغة قانون لينز للحث الكهرومغناطيسي بالكلمات كالآتي:^[٢]

التيار المُستحث= -عدد الدورات في الملف (معدل التغير في التدفق المغناطيسي/معدل تغير الزمن)

وبالرموز:

Emf = -N (Δϕ/Δt)

حيث إنّ:

• Emf: هو التيار المُستحث أو ما يُعرف أيضًا بالقوة الدافعة الكهربائية.
• N: عدد الدورات في الملف.
• Δϕ: معدل التغير في التدفق المغناطيسي.
• Δt: معدل تغير الزمن.

ملاحظة: يُشار إلى اتجاه التيار المستحث والذي يعاكس اتجاه المجال المغناطيسي في صيغة قانون فارادي بإشارة السالب (-).

شرح قانون لينز للحث الكهرومغناطيسي

عند دفع قضيب مغناطيسي ليقترب من ملف من الأسلاك، بحيث يقترب القطب الشمالي للقضيب من الملف، سيؤدي ذلك إلى حدوث تيار مُستحَّث وسيزداد تدفق المجال المغناطيسي داخله، ممّا يؤدّي إلى زيادة خطوط المجال المغناطيسي حول الملف، وهذه الخطوط وفقًا قانون لينز سوف تُعارض التغيّر في التدفّق المغناطيسيّ، وسيُعاكس اتجاهها اتجاه المجال المغناطيسي داخل القضيب، فإذا كانت خطوط المجال المغناطيسي داخل القضيب تتجه من اليسار إلى اليمين، فإنّ خطوط المجال داخل الملف ستتجه بشكلٍ مُعاكس من اليمين إلى اليسار.^[٤]

يُمكن تفسير ما سبق بأنّه عند اقتراب القطب الشمالي للقضيب من الملف فإنّ التيار المُستحَّث يتدفق ويتحوّل الجانب الأقرب من القضيب للملف ليُصبح نفسه قطب شمالي فيُقاوم قضيب المغناطيس الذي يقترب؛ وذلك لأنّ الأقطاب المغناطيسية المتشابهة تتنافر مع بعضها البعض، وفي حلا إبعاد القضيب عن الملف فإنّ التيار المُستحَث سيجعل الجانب القريب من الملف قطبًا جنوبيًا ليجذب القضيب المُتراجع.^[٥]

علاقة قانون لينز بقانون حفظ الطاقة

ينطبق مبدأ حفظ الطاقة على قانون لينز، بحيث عندما يحدث تغيّر في تدفق المجال المغناطيسي ينتج عنه تغير في الطاقة، ويُعارض قانون لينز هذا التغيّر ليحفظ الطاقة من الضياع وذلك من خلال إبطاء حدوث هذا التغير من خلال مُعاكسة اتجاه هذا التدفق، فإذا لم يُعاكس التيار المستحَث اتجاه التغيّر فستنتج طاقة مجانية لا نهاية لها ممّا يُؤدّي إلى كسر مبدأ حفظ الطاقة.^[٦]

وضع قانون لينز للحث الكهربائي العالم الفيزيائي إميل لينز، وهو قانون يعتمد على قانون نيوتن الثالث وعلى مبدأ حفظ الطاقة، ويُستخدم لتحديد اتجاه التيار المُستحث الذي يُنتج بدوره مجالًا مغناطيسيًا خلال ملف من الأسلاك يتدفق داخله التيار في موصل خارجي ممّا يجعله يولّد مجال مغناطيسي يُعاكس اتجاهه الأصلي، ومن أهم تطبيقات قانون لينز: جهاز كشف المعادن وجهاز المولد الكهربائي.

المراجع

1. ↑ "Lenz’s Law of Electromagnetic Induction: Definition & Formula", Electrical4u, 19/8/2020, Retrieved 25/6/2021. Edited.
2. ^ ^{أ ب} "What is Lenz’s Law?", BYJU'S, Retrieved 25/6/2021. Edited.
3. ↑ "Lenz's Law", isaac, Retrieved 25/6/2021. Edited.
4. ↑ "Explanation of Lenz’s Law of Electromagnetic Induction", QS Study, Retrieved 25/6/2021. Edited.
5. ↑ "Lenz's law", Britannica, Retrieved 25/6/2021. Edited.
6. ↑ "Faraday’s Law of Induction: Lenz’s Law", opentextbc, Retrieved 25/6/2021. Edited.