شارمغناطیسی

نیرو محركه حركتی و شارمغناطیسی

نیرو محركه حركتی، همانند سایر نیرو محركه‌های القایی، به‌كمك مفهومی به نام شارمغناطیسی بهتر قابل توصیف است. شار مغناطیسی با كمیت‌های میدان مغناطیسی و سطحی كه میدان از آن می‌گذرد، مرتبط است.

به‌كمك تصویر زیر می‌توان مفهوم شارمغناطیسی را استخراج نمود. در این تصویر میله‌ای به طول L با سرعت v در میدان مغناطیسی یكنواخت B حركت می‌كند. بدیهی است نیرو محركه حركتی که در مدار القاء می‌شود از رابطه  به‌دست می‌آید.

فرض كنید میله در بازه زمانی t = 0 تا t = t_.  در میدان مغناطیسی حركت كند. در این بازه زمانی، میله مسافت x_. را به سمت راست می‌پیماید.

سرعت میله برابر مسافت طی شده در بازه زمانی است.

یعنی:

با جا گذاری این رابطه در  خواهیم داشت:

همان‌طور كه شكل نشان می‌دهد x_.L برابر A_.  است. A_. را می‌توان به عنوان مساحتی كه توسط میله در حركت x_. جاروب می‌شود، تصور نمود. به همین نحو، xL معادل A است كه آن را می‌توان به عنوان مساحتی كه میله در حركت x جاروب نموده تلقی نمود. بر این اساس رابطه فوق را بازنویسی می‌كنیم:

دقت كنید چگونه حاصل ضرب BA (شدّت میدان مغناطیسی در مساحت) در صورت رابطه فوق ظاهر شده است. حاصل ضرب BA به عنوان شارمغناطیسی شناخته می‌شود و با نماد  نشان داده می‌شود. بنابراین:  .

بازه زمانی t_.- t را نیز می‌توان با نماد نوشت. بنابراین رابطه فوق بدین صورت درمی‌آید.

شما اغلب رابطه فوق را با یك علامت منفی می‌بینید یعنی :

این علامت به دلیل زیر در رابطه گنجانده شده است:

جهت جریان القایی در مدار طوری است كه نیروی مغناطیسی وارد بر میله با حركت آن مخالفت كند. بنابراین تمایل به كند كردن حركت میله دارد. علامت منفی یادآور این نكته است كه قطب بندی نیرو محركه ‌القایی در جهت مناسب جریان القایی را به‌وجود می‌آورد، به‌ طوری ‌كه نیروی مغناطیسی در جهت مخالف به میله متحرّك وارد می‌گردد.

مزیت نوشتن رابطه نیروی محركه القایی به صورت  این است كه این رابطه بسیار عمومی‌تر از بحث حالت خاص قبلی است (كه ما را به این رابطه رساند).

در درس های بعدی بیشتر به كاربرد رابطه خواهیم پرداخت. اما قبل از همه بهتر است شارمغناطیسی  را به شكل كامل تری تعریف كنیم. پس با ما همراه باشید ...

تنظیم: مریم فروزان کیا