الحث الذاتي لملف

فكرة الحث الذاتي

• الحث الذاتي: توليد قوة دافعة مستحثة في الملف نفسه عندما تتغير شدة التيار المار فيه.
• تجربة: يوصل ملف كبير عدد اللفات (مغناطيس كهربي قوي) على التوالي مع بطارية ومفتاح، وبين طرفيه مصباح نيون.
• عند مرور التيار تعمل كل لفة كمغناطيس، وتقطع اللفات المجاورة خطوط الفيض.
• عند فتح الدائرة يظهر شرر كهربي بين طرفي المفتاح.

التفسير

• قطع التيار يؤدي إلى تلاشي المجال المغناطيسي للملف، فيتغير المعدل الزمني الذي تقطع به كل لفة خطوط الفيض.
• فتتولد في لفات الملف قوة دافعة مستحثة ناتجة عن الحث الذاتي للملف نفسه.
• حسب قاعدة لينز تولد هذه القوة تيارًا في نفس اتجاه التيار الأصلي فيظهر الشرر عند المفتاح.
• عند غلق الدائرة تولد القوة الدافعة تيارًا عكسيًا يقاوم نمو التيار، فينمو التيار ببطء.

قيمة القوة الدافعة عند الفتح

• عندما يكون عدد اللفات كبيرًا تكون القوة الدافعة المستحثة عند قطع التيار أكبر كثيرًا من القوة الدافعة للبطارية \(V_{B}\).
• قد تسبب توهج مصباح نيون موصل على التوازي بين طرفي الملف، وهو يحتاج إلى نحو 150 V ليتوهج.

القانون

• القوة الدافعة الناتجة عن الحث الذاتي تتناسب مع المعدل الزمني لتغير التيار في الملف:

\[\begin{gathered}(\,\text{emf})_{L} = - \dfrac{L \Delta I}{\Delta t}\end{gathered}\]

• L معامل الحث الذاتي للملف، والإشارة السالبة تعاكس التغير (قاعدة لينز).
• ومنه:

\[\begin{gathered}L = - \dfrac{\,\text{emf}}{\dfrac{\Delta I}{\Delta t}}\end{gathered}\]

الهنري

• الهنري (H): معامل الحث الذاتي لملف تتولد فيه قوة دافعة مستحثة 1 V عندما يتغير التيار فيه بمعدل \(1 A/s\).
• \[\begin{gathered}1 H = \dfrac{1 V\cdot s}{A}\end{gathered}\].

العوامل المؤثرة في معامل الحث الذاتي

• شكل الملف الهندسي.
• عدد لفات الملف.
• المسافة بين اللفات، أي طول الملف.
• نفاذية القلب المغناطيسية (وجود قلب حديدي يزيد L كثيرًا).
• لملف لولبي: \[\begin{gathered}L = \dfrac{\mu A N^{2}}{l}\end{gathered}\].

تطبيق

• بدء إضاءة المصباح الفلورسنت يستخدم ملفًا لولبيًا معامل حثه الذاتي كبير.