القای الکترومغناطیسی Electromagnetic induction

مایکل فارادی در سال ۱۸۳۱ و تقریباً هم‌زمان جوزف هنری در آمریکا دریافتند که آهنربایی که در نزدیکی یک حلقهٔ سیم حرکت کند، در آن جریان الکتریکی به وجود می‌آورد. این کشف نشان داد که میدان مغناطیسی متغیر می‌تواند ولتاژ بسازد و راه تولید انبوه برق را گشود.

قانون فارادی چه می‌گوید؟

نیروی محرکهٔ القایی در یک حلقه برابر است با آهنگ تغییر شار مغناطیسی گذرنده از آن:

شار مغناطیسی به شدت میدان، مساحت حلقه و زاویهٔ آن با میدان بستگی دارد. پس با حرکت دادن آهنربا، چرخاندن حلقه یا تغییر شدت میدان، شار تغییر می‌کند و ولتاژ القا می‌شود. هرچه تغییر سریع‌تر یا تعداد دورهای سیم بیشتر باشد، ولتاژ بزرگ‌تر است.

علامت منفی قانون لنز را نشان می‌دهد: جریان القایی همیشه طوری است که با تغییری که آن را پدید آورده مخالفت می‌کند. این در واقع نتیجهٔ پایستگی انرژی است.

کاربردهای القای الکترومغناطیسی

• مولد برق: توربین بخار، آب یا باد، آهنربا یا سیم‌پیچ را می‌چرخاند و برق می‌سازد.
• ترانسفورماتور: ولتاژ متناوب را بالا یا پایین می‌برد.
• شارژ بی‌سیم و اجاق القایی
• میکروفن و گیتار الکتریکی
• ترمز مغناطیسی و آشکارسازهای فلز

القا در طبیعت

آهنربا و سیم‌پیچ تنها نمونه نیستند. تغییر میدان مغناطیسی زمین هنگام توفان‌های خورشیدی می‌تواند در خطوط انتقال برق جریان القا کند و به شبکهٔ برق آسیب برساند.

پرسش‌های رایج

### القای الکترومغناطیسی چیست؟
القای الکترومغناطیسی پدید آمدن ولتاژ و جریان در یک مدار بر اثر تغییر شار مغناطیسی گذرنده از آن است. فارادی آن را در سال ۱۸۳۱ کشف کرد.

### قانون فارادی را ساده توضیح بدهید.
بر پایهٔ قانون فارادی، هر چه میدان مغناطیسی گذرنده از یک حلقهٔ سیم سریع‌تر تغییر کند، ولتاژ القایی بزرگ‌تر است. اگر شار ثابت بماند، هیچ ولتاژی القا نمی‌شود.

### مولد برق چگونه کار می‌کند؟
مولد برق با چرخاندن سیم‌پیچ در میدان مغناطیسی (یا برعکس) شار گذرنده را پیوسته تغییر می‌دهد و ولتاژ متناوب می‌سازد. نیروگاه‌ها از بخار، آب یا باد برای چرخاندن آن استفاده می‌کنند.

### قانون لنز چیست؟
قانون لنز می‌گوید جهت جریان القایی طوری است که با عامل پدیدآورندهٔ خود مخالفت می‌کند. این قانون همان علامت منفی در رابطهٔ فارادی است.