بخشی از مقاله
امواج الكترومغناطيسي
عدم وجود تك قطبي مغناطيسي
دو قطبي الكتريكي و آنتن‌ها
چرا آهن رباي تک قطبي وجود ندارد؟ (تئوري دو قطبي)
مقدمه:
پدیده آهنربایی 2500 سال پیش در شهرماگنزیا مشاهده شد. آهنربا دارای دو قطب شمال N و جنوب S است. دو قطب مخالف یا غیرهمنام یکدیگر را جذب و دو قطب مشابه یا همنام یکدیگر را دفع می کنند عقربه قطب نما به این دلیل رو به شمال می ایستد که زمین شبیه یک آهنربا عمل می کند بطوریکه قطب شمال جغرافیایی زمین به قطب جنوب مغناطیسی آن بسیار نزدیک است.محور مغناطیسی زمین کاملا موازی محور جغرافیایی(محور چرخش) آن نیست لذا عقربه قطب نما از امتداد (شمال-جنوب) جغرافیایی انحرافی دارد که از نقطه ای به نقطه ای دیگر تغییر می کند و زاویه انحراف مغناطیسی نامیده می شود. همچنین امتداد شمال-جنوب مغناطیسی افقی نیست و با سطح افق زاویه ای می سازد که آن را زاویه میل مغناطیسی می نامند.
قطب های مغناطیسی همواره به صورت جفت ظاهر می شوند.
در سال 1819 هانس کریستین اورستد دانشمند دانمارکی کشف کرد که وقتی عقربه قطب نما در مجاور سیم حامل جریان قرار می گیرد منحرف می شود. تحقیقات مشابه توسط آندره آمپر در فرانسه صورت گرفت و چند سال بعد مایکل فاراد در انگلستان و جوزف هانری در امریکا کشف کرد که حرکت دادن آهنربا در مجاور یک حاقه رسانا باعث پیدایش جریان الکتریکی در حلقه می شود و نیز عبور جریان الکتریکی متغیر از یک حلقه باعث پیدایش جریان الکتریکی در حلقه دیگر می شود که در مجاورت حلقه اول قرار دارد اینها نخستسن ارتباط میان جریان الکتریکی و میدان مغناطیسی را نشان داد که منجر به معادلات ماکسول شد که همچون معادلات نیوتن در مکانیک اصول قوانین الکترومغناطیسی بشمار می آیند.
زمانی که بار مثبت نقطه ای با سرعت V از محلی شروع به حرکت می کند در صورتی که نیروی منحرف کننده F بر آن اثر کند در اطراف بار القای مغناطیسی B وجود دارد که مقدار آن از رابطه :
F=qV×B یا F=qVBsinq
به دست می آید که در آن q زاویه بین V و B است.
میدان مغناطیسی را با خطوطی فرضی بنام خطوط القا نمایش می دهیم به طوری که در هر نقطه امتداد B بر خطوط القا مماس است و مقدار مطلق بردار B در هر نقطه با تعداد خطوط القایی که از واحد سطح عمود بر امتداد این خطوط عبور می کنند متناسب است. کل خطوط القا که از یک سطح دلخواه عبور می کند شار مغناطیسی نامیده می شود.
اگر B یکنواخت باشد:
که a زاویه بین خط عمود بر سطح با امتداد B است.
بنابر قانون فارادی، تغییر شار F باعث ایجاد جریان القایی می شود این تغییر شار را می توان یک مغناطیس یا یک مدار بسته حامل جریان بوجود آورد.
نیروی محرکه القایی e در یک مدار با تغییر شار مغناطیسی متناسب است:
بر طبق قانون لنز جهت جریان القایی بگونه ای است که همواره بوسیله آثار الکترومغناطیسی که ایجاد می کند با عامل به وجودآورنده جریان مخالفت می کند. در واقع جهت جریان القایی بگونه ای است که با شار مغناطیسی که به وجود می آورد، تغییر شار مغناطیسی تولید کننده خودش را خنثی می کند.
علامت منفی در رابطه بالا به دلیل قانون لنز ظاهر می شود.
به منظور ایجاد جریان القایی باید F یا B یا s و یا a تغییر کند.
علاوه بر بردار القایی B که نیروی میدان مغناطیس بر بار متحرک را مشخص می کند بردار دیگری به نام بردار شدت میدان مغناطیسی به شکل زیر تعریف می شود.
القای مغناطیسی در خلاء/ثابت تراوایی مغناطیسی=
شدت میدان در داخل حلقه ها متناسب است با شدت جریانی که آن را بوجود آورده است و از طرفی شار مغناطیسی با شدت میدان متناسب است لذا:
F =LT
در سیم پیچ بر اثر تغییر شار مغناطیسی نیروی محرکه خودالقایی بوجود می آید:
که این مفهوم دینامیکی I است در عمل جریان خود القایی عموما در زمان قطع و وصل جریان در مدار های الکتریکی بوجود می آید(L را ضریب خودالقایی می گویند و واحد آن هانری است
