المولّد والمحرّك

نعيد تجربة السكّتين التحريضيّتين والدارة مغلقة، الصفحة 105: نحرّك الساق بسرعةٍ ثابتة $\vec{v}$ عموديّةٍ على الحقل، فينحرف مؤشّر المقياس. خلال $\mathrm{\Delta }t$ تنتقل الساق $\mathrm{\Delta }x=v\mathrm{\Delta }t$، فتمسح سطحاً ويتغيّر التدفّق:

والدارة مغلقة، فيمرّ تيّارٌ $i={\displaystyle \frac{BLv}{R}}$، والاستطاعة الكهربائيّة الناتجة $P=\epsilon i={\displaystyle \frac{B^2{L}^2{v}^2}{R}}$. لكنّ الساق التي يمرّ فيها التيّار تخضع لقوّةٍ كهرطيسيّة «جهتُها بعكسِ جهةِ حركةِ السّاق»، فلاستمرار الحركة نصرف استطاعةً ميكانيكيّة $P^{\mathrm{\prime }}=Fv$ مع $F=iLB$، فنجد $P^{\mathrm{\prime }}={\displaystyle \frac{B^2{L}^2{v}^2}{R}}=P$، كما في الكتاب، الصفحة 106.

تذكّر: «وبهذا تكونُ قد تحوّلت الطّاقةُ الميكانيكيّةُ إلى طاقةٍ كهربائيّةٍ، وهو المبدأُ الذي يعتمدُ عليه الكثيرُ من المولّداتِ الكهربائيّة.» الكتاب، الصفحة 106.

يتكوّن المولّد، الكتاب، الصفحة 107، من إطارٍ من $N$ لفّةٍ متماثلة مساحة كلٍّ منها $s$، يدور حول محورٍ في حقلٍ منتظم $\vec{B}$، ويتّصل طرفاه بحلقتين تدوران معه، وتمسّ كلّ حلقةٍ مسفرةٌ معدنيّة تصل الإطار بالدارة الخارجيّة.

في تجربة الكتاب، الصفحة 108، محرّكٌ صغيرٌ على التسلسل مع مصباحٍ ومقياس. إذا أمسكنا المحرّك بيدنا ومنعناه من الدوران توهّج المصباح، وإذا تركناه يدور قلّ توهّجه ونقصت دلالة المقياس.

تذكّر: «تتولّدُ في المُحرِّك قوّةٌ مُحرّكةٌ كهربائيّةٌ تحريضيّةٌ عكسيّةٌ مُضادّةٌ للقوّة المُحرّكة الكهربائيّة المُطبقة بينَ قطبَي المولِّد، وتتزايدُ بازديادِ سرعةِ دوران المُحرِّك.» الكتاب، الصفحة 108.

ويحسب الكتاب، الصفحة 109، تحوّل الطاقة الكهربائيّة إلى ميكانيكيّة على ساقٍ يمرّ فيها تيّار على السكّتين: الاستطاعة الكهربائيّة التي تستهلكها القوّة المحرّكة العكسيّة ${\epsilon }^{\mathrm{\prime }}I$ تساوي الاستطاعة الميكانيكيّة $Fv=ILBv$. وهذا مبدأ المحرّك.

في نشاط الكتاب، الصفحة 109، صفيحتان نحاسيّتان تهتزّان بين قطبَي مغناطيسٍ نضويّ: كاملةٌ ومقطّعة.

تذكّر: الكتاب، الصفحة 110: التدفّق يتزايد عند اقتراب الصفيحة الكاملة ويتناقص عند خروجها، «فتتولّدُ في الحالتَين تيّاراتٌ تحريضيّةٌ تنتجُ أفعالاً تعاكِسُ السّببَ الذي أدّى إلى حدوثِها». «نسمّي تلكَ التيّارات التّحريضيّة المُتولّدة في الكتلِ المعدنيّةِ الّتي تخضعُ لِتدفُّقٍ مغناطيسيٍّ مُتغيِّرٍ بتيّاراتِ فوكو.»

ولها أثرٌ ضارٌّ في الأجهزة الكهربائيّة لأنّها تحوّل الطاقة إلى حرارة، لذلك نصنع نوى المحرّكات والمولّدات والمحوّلات من صفائح معزولة. وتُستثمر في مكابح القطارات الحديثة، وأجهزة الكشف عن المعادن، والطبّاخ الإلكترونيّ.