الفيزياء

نبذة تعريفية عن “الحث الكهرطيسي” وتطبيقاته العملية

2011 الكهرباء والمغناطيسية

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الحث الكهرطيسي الفيزياء

عندما يمر جسم موصل مثل الألمنيوم بمغناطيس ما ينشأ في الجسم الموصل تيار كهرطيسي (مغناطيسي كهربائي)، ويطلق على هذا التيار المستخدم في العديد من الأجهزة التي نستعملها في حياتنا اليومية اسم " التيار الدوّامي ".

في النشاط (9) "المغناطيسية الكهربائية (الكهرطيسية) " والنشاط (8) "المجــــال المغناطيسي" ، قمت بتجارب تناولت استعمال الكهرباء من أجل توليد مجال مغناطيسي، وبما أن الكهرباء المغناطيسية شكلان لقوة واحدة، فأنت تستطيع أن تستخدم المغناطيسية في توليد الكهربـــاء.

ويطلق على العملية التي تستخدم المغناطيسية لتوليد الطاقة الكهربائية اسم "الحث المغناطيسي الكهربائي" (أو الحث الكهرطيسي)، ولهذه التأثيرات فوائد كثيرة.

 

الحث الكهربائي المغناطيسي (الكهرطيسي)

عندما يتأرجح جسم موصل مثل الأسلاك أو القطع المعدنية بين قطبي مغناطيس، يقوم المجال المغناطيسي المتغير الناتج عن حركة الجسم الموصل بين القطبين الشمالي والجنوبي للمغناطيس بدفع الإلكترونات داخل الجسم الموصل على هيئة تيارات دائرية.

وإذا استطعت رؤية هذه التيارات، ستجد أن حركتها تشبه التموج أو الشكل الدوّامي الذي نشاهده في برك الماء، ومن هنا جاءت تسمية هذا التيار بالتيارات الدوّامية. وتشكل التيارات الدوّامية مجالاً مغناطيسياً كهربائياً يسري داخل السلك.

إن أول من أجرى تجارب عملية على هذه التيارات كان عالم الفيزياء الأستوني (هنريك لينـز)  ( 1804 – 1865 ) .

 

اكتشف (لينز) أنه إذا حرّك مغناطيس قرب جسم موصل ( أو إذا حرك موصلاً خلال مجال مغناطيسي ) فإن التيار الدوّامي الذي تولّد داخل الجسم الموصل سيتحرك في الاتجاه المعاكس للمجال المغناطيسي. وتؤدي التيارات المتنافرة إلى إبطاء حركة الموصل.

وبصورة عامة، كلما كان المجال المغناطيسي أكبر والموصل أطول كانت التيارات الدوّامية أكبر،  وبالتالي تباطأت سرعة الموصل بمعدل أكبر.

 

استخدامات التيارات الدوامية

يُستخدم الحث المغناطيسي الكهربائي في أحد أصناف المحركات الكهربائية التي يطلق عليها اسم " المحركات الحثية " .

وفي هذا النوع من المحركات تتأرجح قطعة معدنية بين مغناطيسات كهربائية مولدة مجالاً مغناطيسياً، ثم يؤدي المجال المغناطيسي إلى نشوء تيارات دوّامية في القطعة المعدنية تجعلها تدور . ويُستخدم هذا الجزء المعدني الدوّار في تشغيل إحدى الآلات.

أما النوع الآخر من المحركات الحثية فيستخدم المغناطيسات الكهربائية في خط مستقيم، فعندما يُدار مفتاح الإمداد الكهربائي، تنتج المغناطيسات الكهربائية تيارات دوّامية في قطعة معدنية، فيمر المعدن مباشرة بالمغناطيسات.

 

ويطلق على هذه الأنواع من المحركات اسم "المحركات الحثية الخطية " . وقد ارتبط اسم هذا النوع من المحركات الحثية بقطارات الوسادة المغناطيسية (انظر أعلاه).

تستخدم التيارات الدوّامية أيضاً لتخميد الحركات غير المرغوبة. إذا كان في مدرستك ميزان آلي، أطلب من معلمك أن يريك داخل الميزان.

ربما تستطيع مشاهدة شريط معدني رفيع يتحرك بين مغناطيسين، حيث يعمل على إنشاء تيار دوّامي يقوم بإبطاء أي حركة غير مرغوبة في كفتي الميزان.

 

كما أن مقياس السرعة في السيارات هو أحد الأشكال الأخرى الشائعة للتيارات الدوّامية. ويعمل هذا المقياس عندما يقوم مغناطيس دوّار موصول بمنظومة القيادة في السيارة بالدوران بجانب قرص من  الألمنيوم.

وعندما يدور المغناطيس يسبب تيّارات دوّامية في قرص الألمنيوم، وتقوم هذه التيارات بتوليد قوة مغناطيسية تؤدي إلى دوران القرص (ومؤشر مقياس السرعة).

ومع زيادة سرعة السيـــارة،  يزداد دوران المغناطيس وتشتد التيارات الدوّامية، ما يؤدي إلى سرعة دوران مؤشر مقياس السرعة.

 

وللتيارات الدوّامية تأثيرات غير مرغوبة أيضا تنتج على شكل آثار جانبية في مجموعات التحويل الكهربائية وعدد آخر من الأجهزة الكهربائية التي تستخدم المغناطيسات الكهربائية.

وتقوم الدوّارات الدوّامية في هذه الحالات بكبح المجال المغناطيسي وضياع الطاقة، وللتغلب على هذا الوضع، تستخدم شرائح معدنية رقيقة في صنع المحولات بدلاً من القطعة المعدنية الصلبة.

ويتم الفصل بين الشرائح المعدنية بواسطة مادة غروية عازلة، ما يؤدي إلى إبقاء التيارات الدوّامية المتولدة حول هذه الشرائط المعدنية، ويساعد هذا الترتيب على تخفيض التيارات، وبالتالي الحد من هدر الطاقة الكهربائية.

مجلة العلوم
‫‪الهرمونات الجنسية  تفسر سبب إصابة الرجال أكثر بالفيروس
قلم:       ميريديث وادمان
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
في يناير ذكرت إحدى أولى النشرات العلمية عن المصابين بفيروس كورونا المستجد  Novel coronavirus في ووهان بالصين، أن ثلاثة من كل أربعة أدخلوا المستشفى كانوا ذكورًا. ومنذ ذلك الوقت أكدت بيانات من مختلف أنحاء العالم أن الرجال يواجهون خطرًا أكبر للإصابة بمرض شديد أو الوفاة، وأن الأطفال مستَثْنَوْن بشكل كبير. مؤخرًا، توصل العلماء الذين يبحثون في الكيفية التي يؤدي  الفيروس بها إلى الوفاة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪دراسات كبيرة تذوي آمال عقار الهيدروكسي كلوروكوين
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر Pulitzer Center.
عبر ضباب مزاعم الاستغلال، والأمل، والمبالغة في الدعاية، والتسييس الذي يكتنف الدواء هيدروكسي كلوروكوين Hydroxychloroquine، دواء لعلاج الملاريا Malaria الذي أعلن عنه كعلاج لمرض كوفيد-19 COVID-19، تبدأ حاليا الصورة العلمية بالتجلي.
الهيدروكسي كلوروكوين الذي أثنى عليه رؤساء كمعجزة شفائية محتملة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
أخبار العلوم
‫‪التعديل الوراثي التخلّقي يصل إلى الحمض النووي الريبي
قلم: كين غاربر، في شيكاغو بولاية إلينوي
ترجمة: صفاء كنج
انتقلت فكرة تأثير الواسمات الكيميائية في الجينات على تعبيرها الخارجي دون تغيير تسلسل الحمض النووي اختصاراً: الحمض DNA من كونها مسألة مفاجئة في الماضي إلى أن صارت مادة مقبولة تُدرس في الكتب.
ظاهرة التعديل الوراثي التخلقي Epigenetics، وصلت إلى الحمض النووي الريبي المرسال اختصاراً: الجزيء mRNA، وهو الجزيء الذي يحمل المعلومات الوراثية من الحمض النووي إلى مصانع تصنيع البروتين في ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪هل تنجح هيئة الخدمات الصحية في مشروع تتبع الاتصالات الذي تعده؟
جرّب الفرع الرقمي لهيئة الخدمات الصحية الوطنية اختصاراً: الفرع NHSX تطبيقا App سيخبرك ما إذا خالطت أي شخص ظهرت عليه أعراض كوفيد -19. ولكن ما هي التكلفة المترتبة على خصوصيتك جراء ذلك؟
إن أحد التحديات الكبيرة التي تطرحها مكافحة فيروس كوفيد-19 COVID-19 هو أنه معدٍ قبل ظهور أي أعراض على الأشخاص المصابين به. ويمكن أن يساعد تتبع الأشخاص الذين اختلطوا بالمصاب على الحد من انتشار الفيروس، من خلال معرفة عدد الأشخاص الذين ربما نقل إليهم المريض ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪لماذا لا يفسد العسل؟
يري برايست، غرب ساسكس Terry Priest, West Sussex
يمكن أن يعمِّر العسل ويبقى صالحاً لآلاف السنين في أوعية مغلقة، وقد اكتُشف في مقابر فرعونية قديمة في مصر. ويكمن سرُّ هذا العمر الطويل في عملية صناعة عسل النحل. فالنحل يجمع الرحيق السكري من الأزهار وينقله إلى القفير. هنا، ينقل النحلُ الجامعُ الرحيقَ إلى النحلات الأخرى العاملة التي تشرب السائل وتعيد لفظه مراراً وتكراراً، لتقليل محتواه من الماء. وخلال هذه العملية يكسِّر الإنزيم الموجود في معدة ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪الدماغ في ظروف انعدام الوزن
لدكتورة إليسا رافائيلا فيريه إليسا هي محاضر أول في علم النفس ومدير مختبر التجسيد الدهليزي متعدد الحواس VeME في رويال هولواي، جامعة لندن University of London. أخذها عملها من المختبر إلى السماء في رحلات انعدام الجاذبية، وفي اتجاهات أكثر غرابة من خلال التعاون مع الفنانين والموسيقيين وسلسلة يوغا الفضاء Space Yoga على قناة غوريللا ساينس Guerilla Science على اليوتيوب YouTube.
أجرت معها المقابلة إيمي باريت Amy Barrett. تصوير: أندرو كوتِريلز ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪اللغز الذي هو أنت
. كريستيان جاريت Dr Christian Jarrett رسوم: فيكتور سوما Victor Soma
لقد دفعت التطوراتُ العلميةُ البشر إلى القمر وإلى أقصى أعماق المحيطات. فقد شطرنا الذرة وصممنا حواسيب يمكنها هزيمة بطل العالم Grandmaster في الشطرنج. ومع ذلك، لا يزال العلم غير قادر على شرح الجانب الأكثر جوهرية للوجود، ألا وهي تجربتنا الذاتية للوجود؛ أو وعينا Consciousness.
لم ينتج هذا من قصور في المحاولة. إذ إن هناك العديد من نظريات الوعي، لكن لا يجد أي منها قبولاً ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪من خارج هذا العالم
وب بانينو Rob Banino @robertbanino صحفي مستقل يعمل في بريستول
الحياة على المريخ أعالي البحار، الجزيرة الكبيرة، هاواي، الولايات المتحدة الأمريكية
بذلة الفضاء ليست أول ما يخطر في ذهن أي شخص يزور هاواي. هذا إلا إذا كان سيقضي ثمانية أشهر في موئل هاواي لاستكشاف الفضاء بالتناظر والمحاكاة Hawaii Space Exploration Analog and Simulation اختصاراً: الموئل HI-SEAS على بركان ماونا لوا. ويتيح الموئل HI-SEAS للباحثين دراسة كيفية تعامل الناس مع ... (قراءة المقال)
‫‪علوم و فنون انترسلتر - الجزء الأول
لسلام عليكم .. في الحلقة الماضية تكلمنا عن اهم الأفلام التي صنعت في مجال الفضاء و الكونيات .. واستعرضت قائمة من ١٠ أفلام تكلمت فيها باختصار عن كل فلم و اهم مميزاته العلمية والفنية .. و كان فلم انتيرستيلر قد حل في المركز الاول و قد وعدت بان اخصص حلقة كاملة لشرح اهم المفاهيم العلمية التي طرحت في الفلم ..ولكن بعد مراجعة تفاصيل الفلم تبين انه من الأفضل ان اقسم المفاهيم التي سأطرحها الى حلقتين  .. حلقة أولى سأتكلم بنبذة بسيطة عن بذور ولادة هذا الفلم ... (قراءة المقال)
‫‪سؤال وجواب مع عالمة بالكواكب النجمية
. هانا ويكفورد Dr. Hanna Wakeford: أستاذة محاضرة في مجال الفيزياء الفلكية من جامعة بريستول، حيث تجري أبحاثها عن الأغلفة الغازية للكواكب النجمية باستخدام تلسكوب هابل الفضائي.
- كيف تستخدمين تلسكوب هابل الفضائي في استكشاف الأغلفة الغازية للكواكب النجمية خارج المجموعة الشمسية Exoplanets؟
نستخدم التلسكوب هابل لننظر إلى تلك الكواكب عندما تعبر أمام نجومها. وإذا كان لأحدها غلاف غازي، فإن ضوء النجم سيعبر من خلاله قبل وصوله إلى هابل. وسيتعرض ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
أخبار العلوم
‫‪التعديل الوراثي التخلّقي يصل إلى الحمض النووي الريبي
قلم: كين غاربر، في شيكاغو بولاية إلينوي
ترجمة: صفاء كنج
انتقلت فكرة تأثير الواسمات الكيميائية في الجينات على تعبيرها الخارجي دون تغيير تسلسل الحمض النووي اختصاراً: الحمض DNA من كونها مسألة مفاجئة في الماضي إلى أن صارت مادة مقبولة تُدرس في الكتب.
ظاهرة التعديل الوراثي التخلقي Epigenetics، وصلت إلى الحمض النووي الريبي المرسال اختصاراً: الجزيء mRNA، وهو الجزيء الذي يحمل المعلومات الوراثية من الحمض النووي إلى مصانع تصنيع البروتين في ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪غوغل تدعي أنها بلغت أخيرًا التفوق الكمي
قلم: تشيلسي وايت
ترجمة: صفاء كنج
ربما نكون على عتبة فجر حقبة جديدة في الحوسبة؛ فقد زعمت غوغل أن حاسوبها الكمّيّ الكمومي Quantum computer أجرى عملية حسابية يستحيل عمليًّا حتى على أفضل حاسوب عملاق أن يجريها؛ بعبارة أخرى، لقد حقق التفوق الكمّيّ.
إذا صح الأمر، فهذا خبر مذهل. للحواسيب الكمّيّة إمكانات لتغيير الطريقة التي نصمم بها مواد جديدة وتطوير الخدمات اللوجستية وتطوير الذكاء الاصطناعي وفك التشفير. وهذا هو السبب الذي يجعل شركات مثل ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪أمل جديد لوحيد القرن المهدد بالانقراض
حيدا القرن الأبيض نَجين Najin وفاتو Fatu هما الأخيران من نوعهما. ونظراً لأن كلتيهما أنثى وما من ذكور تتزاوجان بهما، يُعدُّ نوعهما منقرضاً عمليّاً. ومع ذلك، قد تكون الأمور على وشك أن تتغير، وذلك بفضل مشروع أبحاث الإنقاذ الحيوي BioRescue، الذي تشارك فيه مجموعة دولية من الباحثين من معهد لايبنيتز لأبحاث الحيوان والحياة البرية Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research، ومختبر أفانتيا Avantea Laboratory، وحديقة حيوان دفور كرالوفيه Dvur Králové ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪روبوتات مدربة على اكتشاف أورام المخ أسرع من البشر
ور علماء في جامعة نيويورك New York University نظاماً ذكيّاً اصطناعيّاً ودربوه بحيث يمكنه تشخيص أورام المخ بشكل أسرع وأدق من الأطباء البشر.
فقد توصلت برمجية الذكاء الاصطناعي إلى تشخيص دقيق لورم في الدماغ في أقل من 150 ثانية، مقارنة ب 20 إلى 30 دقيقة استغرقها مختبر لعلم الأمراض ليفعل ذلك. ووفقاً للبحث الذي نُشر في مجلة نيتشر الطبية Nature Medicine، بلغ مستوى دقة تشخيص الذكاء الاصطناعي%94.6، مقارنةً بنسبة 93.9 % للأطباء البشر. وقال د. دانييل ... (قراءة المقال)
‫‪تلسكوب ShapStar 200332PNT 200mm الجديد تلسكوب نيوتوني عاكس سريع f/3.2
اركة شارب ستار SharpStar هي ماركة جديدة نسبياً في المملكة المتحدة، لكن شعبيتها آخذة بالنمو في أنحاء العالم. وهذا بفضل معداتها جيدة المظهر وسمعتها المعروفة بتصنيع عالي الجودة. لذا، فقد كنا متشوقين لفحص تلسكوبها النيوتوني العاكس الجديد 20032PNT 200mm فائق السرعة، f/3.2. وكان هناك الكثير لنقرأه في كتيب التعليمات، وعندما فتحنا الصندوق التلسكوب، كنا أبعد ما يكون عن الشعور بأي خيبة أمل من شكل التلسكوب.
وجدنا في الداخل أنبوباً مصنوعاً من ألياف ... (قراءة المقال)
اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق
إغلاق