در رابطه بالا ds خود برداری است با اندازه المان سطح ، راستای عمود بر سطح و جهتی به سمت خارج سطح . زاویه θ نیز ، زاویه بین راستای میدان و راستای بردار ds در موقعیت المان سطح است .

اصل القاء

عامل اساسی مسئله القاء و تولید جریان در یک پیچه ، تغییر شار مغناطیسی گذرا از یک پیچه ( یا از یک سیم ) است ؛ حال این تغییر توسط عاملی خارجی ایجاد شود ( پدیده القاء متقابل در پیچه ها ) و یا اینکه توسط عاملی داخلی ( خود پیچه ) ایجاد شود .

نیروی محرکه الکتریکی :

نیروی محرکه الکتریکی عبارتست از عاملی که موجب شارش بارهای الکتریکی ( برقراری جریان ) در یک رسانا می شود . به عبارتی می توان چنین گفت که این نیرو عاملی است برای برقراری میدان الکتریکی در رسانا و به دنبال آن شارش بارهای الکتریکی . در دستگاه SIدارای واحد ولت (V) است و اساساً در مراجع اصلی فیزیک با ε نشان داده می شود .

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

نیروی محرکه الکتریکی تحت تأثیر دو عامل تولید می شود ، اول به وسیله مولدهای الکتریکی که با ایجاد اختلاف پتانسیل بین پایانه های منفی و مثبت مولد موجب ایجاد نیروی محرکه و شارش بار می شوند و دوم به واسطه تغییر شار مغناطیسی عبوری از رسانا .
در مورد پیچه های هلمهولتز ، وقتی در پیچه ها جریان برقرار می شود طبق قانون بیو و ساوار هر یک تولید میدان مغناطیسی می کنند که وقتی در مقابل هم قرار می گیرند شار میدان مغناطیسی را از سطح یکدیگر عبور می دهند .
بر اساس رابطه شماره (۴-۶۰) یا (۴-۶۱) این شار عبوری تحت تأثیر سه عامل ممکن است تغیر کند : ۱ ) تغییر بزرگی میدان مغناطیسی ، ۲ ) تغییر سطح محصور و ۳ ) تغییر زاویه بین بردار میدان و بردار المان سطح . در مورد پیچه های هلمهولتز این تغییر شار فقط با تغییر بزرگی میدان ممکن است ایجاد شود . طبق آنچه در بالا گفته شد این تغییر شار موجب تولید نیرویی محرکه در پیچه دیگر و به دنبال آن تولید جریانی القایی در آن می شود . البته باید گفت که این تغییر بزرگی میدان ، خود حاصل تغییر جریان گذرا از هر یک از پیچه هاست . اگر از جریان DC استفاده شود در زمانی بسیار کوتاه بعد از وصل کلید و زمانی بسیار کوتاه بعد از قطع کلید جریان گذرا از حلقه ها به شدت تغییر می کند و اگر از جریان AC استفاده شود این تغییر جریان دائمی خواهد بود .
در کل چنین می توان گفت که وقتی جریان گذرا از هر یک از حلقه های هلمهولتز به هر دلیلی تغییر کند موجب می شود تا بزرگی میدان تولیدی آن تغییر کند ، این تغییر بزرگی میدان به معنای تغییر شار میدان مغناطیسی است که از حلقه روبرو و خود حلقه مذکور می گذرد و بنابر آنچه گفتیم تغییر شارمیدان مغناطیسی یعنی تولید نیروی محرکه در هر دو حلقه و به دنبال آن برقراری جریان القایی و به تبع آن تولید میدانی با بزرگی جدید ؛ این چرخه در زمانی بسیار کوتاه اتفاق می افتد و تا ثابت شدن شدت جریان عبوری ادامه پیدا می کند .

قانون القاء فارادی

نیروی محرکه الکتریکی القایی ( ε ) در هر مدار برابر است با آهنگ تغییر شار در مدار با علامت مخالف .

(۴-۶۲)

با توجه به اینکه شار مغناطیسی با واحد وِبِر (W) نشان داده می شود پس هر ولت برابر یک وِبِر بر ثانیه است . اگر رابطه ۴-۶۲ برای پیچه ای با Nدور نوشته شود ، رابطه به شکل زیر اصلاح می شود. آنچه مهم است اینکه این تغییر شار حاصل تغییر جریان در خود حلقه و یا تغییر جریان در حلقه مقابلش باشد .

(۴-۶۳)

همانطور که گفتیم ” نیروی محرکه الکتریکی بواسطه تولید میدان الکتریکی موجب شارش بار در مدار می شود .” در واقع وقتی اختلاف پتانسیلی در دو نقطه از مدار اعمال می شود ، یک میدان الکتریکی در مدار تولید می شود که بر بارهای الکتریکی نیرو وارد کرده و موجب شارش بار می شود . اینمطلب بیانی دیگر از قانون القاء فارادی است که آنرا با زبان ریاضی چنین می توا ن نوشت .

(۴-۶۴)

قانون لنز

این قانون بر مبنای اصل بقاء انرژی توسط لنز^[۳۴] در سال ۱۸۳۴ ارائه شد . طبق این قانون : “جریان القایی در جهتی برقرار می شود که با عامل به وجود آورنده خود مخالفت کند ” . علامت منفی نیز در قانون فارادی نشان دهنده همین مطلب است . قانون لنز برای جریانهای القایی کاربرد دارد یعنی فقط در مدارهای بسته قابل استفاده است . اگر مدار باز بود می توان مدار را بسته فرض کرد .

پدیده خود القایی و ضریب خود القایی

تغییر میدان در یک پیچه و به دنبال آن تغییر شار و تولید نیروی محرکه القایی می تواند حاصل تغییر جریان در خود آن پیچه نیز باشد . این پدیده را پدیده خودالقایی و نیروی حاصل آنرا نیروی محرکه خود القایی می نامند .
اگر در حلقه ای N رشته سیم وجود داشته باشد نیروی محرکه خودالقایی در آن از رابطه شماره (۴-۶۳) تبعیت می کند . در این صورت بین شار گذرا از سطح پیچه و جریان القایی در پیچه رابطه زیر برقرار است . ضریب تناسب بین شدت جریان تولیدی و کل شار گذرا ، ضریب خودالقایی خوانده شده و با L نشان داده می شود .