الفيض المغناطيسي وقانون فراداي

الفيض المغناطيسي $\Phi_B$

إذا اخترق مجال مغناطيسي منتظم كثافة فيضه $\vec{B}$ حلقة متجه مساحتها $\vec{A}$ (العمود المقام على المساحة) يصنع زاوية $\theta$ مع $\vec{B}$، فإن الفيض المغناطيسي: $\Phi_B=\vec{B}\cdot\vec{A}$ ومقداره $\Phi_B=BA\cos\theta$. فمركبة كثافة الفيض $B\cos\theta$ العمودية على مستوي الحلقة هي التي تحدد مقدار الفيض.

• إذا كانت $\vec{B}$ عمودية على مستوي الحلقة ($\theta=0^\circ$) يكون الفيض بأعظم مقدار: $\Phi_B=BA$.
• إذا كانت $\vec{B}$ بموازاة مستوي الحلقة ($\theta=90^\circ$) فلا يتوافر فيض يخترق الحلقة: $\Phi_B=0$.

يمكن تغيير الفيض (فضلاً عن الحركة النسبية بين المغناطيس والحلقة) بـ:

1. تغيير الزاوية $\theta$ بين $\vec{A}$ و $\vec{B}$، مثل دوران ملف نواة المولد.
2. تغيير مساحة الحلقة المواجهة للفيض (كبسها أو شدها، أو إزاحة ساق على سكة): $\Delta\Phi_B=B\,\Delta A$.
3. تحريك الحلقة بمستوٍ عمودي على فيض منتظم لإدخالها في المجال أو إخراجها منه.

وحدة الفيض الويبر (Wb)، ووحدة المعدل الزمني للتغير في الفيض $Wb/s$، فتكون $\varepsilon_{ind}$ مقاسة بالفولط.

قانون فراداي

قانون تجريبي ينص على أن: «مقدار القوة الدافعة الكهربائية المحتثة $\varepsilon_{ind}$ في حلقة موصلة يتناسب طردياً مع المعدل الزمني للتغير في الفيض المغناطيسي الذي يخترق الحلقة»، ولا يشترط الكيفية التي يتغير بها الفيض:

$$\varepsilon_{ind}=-\frac{\Delta\Phi_B}{\Delta t}\qquad\text{ولملف عدد لفاته } N:\quad \varepsilon_{ind}=-N\frac{\Delta\Phi_B}{\Delta t}$$

وبما أن $\Delta\Phi_B=\Delta(BA\cos\theta)$ فإن تغير أي من $B$ أو $A$ أو $\theta$ مع الزمن يولد قوة دافعة محتثة. الإشارة السالبة وُضعت على وفق قانون لنز للدلالة على قطبية القوة الدافعة المحتثة، وهذه القطبية تحدد اتجاه التيار المحتث وتعتمد على كون الفيض متزايداً أو متناقصاً.