فیراڈے کے برقی مقناطیسی امالے کے قوانین

فیراڈے کے برقی مقناطیسی امالے کے قوانین#

فیراڈے کے برقی مقناطیسی امالے کے قوانین تبدیل ہوتے مقناطیسی میدان اور برقی حرکی قوت (EMF) یا وولٹیج کی تخلیق کے درمیان تعلق بیان کرتے ہیں۔ یہ قوانین اس بنیاد کو فراہم کرتے ہیں کہ برقی جنریٹرز، ٹرانسفارمرز، اور انڈکٹرز کیسے کام کرتے ہیں۔

فیراڈے کا پہلا قانون: جب کسی کوائل سے گزرنے والا مقناطیسی فلیکس تبدیل ہوتا ہے، تو کوائل میں ایک EMF پیدا ہوتا ہے۔ مقناطیسی فلیکس میں یہ تبدیلی مقناطیس کو کوائل کی طرف یا اس سے دور حرکت دینے، مقناطیسی میدان کی طاقت کو تبدیل کرنے، یا مقناطیسی میدان کے نسبت کوائل کی سمت کو تبدیل کرنے کی وجہ سے ہو سکتی ہے۔

فیراڈے کا دوسرا قانون: پیدا ہونے والی EMF کی مقدار مقناطیسی فلیکس کی تبدیلی کی شرح کے براہ راست متناسب ہوتی ہے۔ دوسرے الفاظ میں، مقناطیسی فلیکس جتنی تیزی سے تبدیل ہوتا ہے، پیدا ہونے والی EMF اتنی ہی زیادہ ہوتی ہے۔

ان قوانین کے برقی انجینئرنگ اور ٹیکنالوجی میں بے شمار اطلاقات ہیں۔ مثال کے طور پر، انہیں برقی جنریٹرز کے ڈیزائن اور آپریشن میں استعمال کیا جاتا ہے، جو ایک مقناطیسی میدان کے اندر کوائل کو گھما کر میکانی توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل کرتے ہیں۔ ٹرانسفارمرز، جو متبادل کرنٹ (AC) برقی سگنل کی وولٹیج کو تبدیل کرتے ہیں، وہ بھی فیراڈے کے برقی مقناطیسی امالے کے قوانین پر انحصار کرتے ہیں۔

فیراڈے کا برقی مقناطیسی امالے کا پہلا قانون:#

یہ قانون بیان کرتا ہے کہ جب بھی تار کے کسی کوائل سے گزرنے والے مقناطیسی فلیکس میں تبدیلی آتی ہے، تو کوائل میں ایک برقی حرکی قوت (EMF) پیدا ہوتی ہے۔ پیدا ہونے والی EMF کی مقدار مقناطیسی فلیکس کی تبدیلی کی شرح کے براہ راست متناسب ہوتی ہے۔

ریاضیاتی طور پر، اسے اس طرح ظاہر کیا جا سکتا ہے:

$$ EMF = -\frac{dΦ}{dt} $$

جہاں:

• $EMF$ وولٹس میں پیدا ہونے والی برقی حرکی قوت ہے $(V)$
• $Φ$ ویبرز میں مقناطیسی فلیکس ہے $(Wb)$
• $t$ سیکنڈز میں وقت ہے $(s)$

منفی علامت ظاہر کرتی ہے کہ پیدا ہونے والی EMF، لینز کے قانون کے مطابق، مقناطیسی فلیکس میں تبدیلی کی مخالفت کرتی ہے۔

فیراڈے کے پہلے قانون کی مثالیں

فیراڈے کے پہلے قانون کے عمل میں آنے کی بہت سی مثالیں ہیں۔ سب سے عام میں سے کچھ یہ ہیں:

• برقی جنریٹر: برقی جنریٹر فیراڈے کے پہلے قانون کا استعمال کرتے ہوئے میکانی توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل کرتے ہیں۔ جنریٹر اسٹیٹر کے اندر ایک روٹر گھماتا ہے، جو ایک تبدیل ہوتا ہوا مقناطیسی میدان پیدا کرتا ہے۔ یہ تبدیل ہوتا ہوا مقناطیسی میدان اسٹیٹر وائنڈنگز میں ایک EMF پیدا کرتا ہے، جس کی وجہ سے کرنٹ بہتا ہے۔
• برقی موٹریں: برقی موٹریں فیراڈے کے پہلے قانون کا استعمال کرتے ہوئے برقی توانائی کو میکانی توانائی میں تبدیل کرتی ہیں۔ موٹر کے اسٹیٹر میں برقی مقناطیسوں کا ایک سلسلہ ہوتا ہے جو ایک گھومتا ہوا مقناطیسی میدان پیدا کرتا ہے۔ یہ گھومتا ہوا مقناطیسی میدان موٹر کے روٹر میں ایک EMF پیدا کرتا ہے، جس کی وجہ سے کرنٹ بہتا ہے۔ روٹر میں کرنٹ مقناطیسی میدان کے ساتھ تعامل کر کے ٹارک پیدا کرتا ہے، جو روٹر کو گھماتا ہے۔
• ٹرانسفارمرز: ٹرانسفارمرز فیراڈے کے پہلے قانون کا استعمال کرتے ہوئے ایک سرکٹ سے دوسرے سرکٹ میں برقی توانائی منتقل کرتے ہیں۔ ٹرانسفارمر میں تار کے دو کوائل ہوتے ہیں، ایک پرائمری کوائل اور ایک سیکنڈری کوائل۔ پرائمری کوائل بجلی کے ماخذ سے جڑا ہوتا ہے، اور سیکنڈری کوائل لوڈ سے جڑا ہوتا ہے۔ پرائمری کوائل میں متبادل کرنٹ ایک تبدیل ہوتا ہوا مقناطیسی میدان پیدا کرتا ہے، جو سیکنڈری کوائل میں ایک EMF پیدا کرتا ہے۔ یہ EMF سیکنڈری کوائل میں کرنٹ بہنے کا سبب بنتی ہے، جو پھر لوڈ میں منتقل ہو جاتی ہے۔

فیراڈے کا پہلا قانون برقی مقناطیسیت کا ایک بنیادی اصول ہے۔ ہماری روزمرہ کی زندگیوں میں اس کے بہت سے اطلاقات ہیں، برقی جنریٹرز سے لے کر برقی موٹروں اور ٹرانسفارمرز تک۔

فیراڈے کا برقی مقناطیسی امالے کا دوسرا قانون:#

یہ قانون بیان کرتا ہے کہ پیدا ہونے والی EMF کی مقدار مقناطیسی فلیکس لنکیج کی تبدیلی کی شرح کے برابر ہوتی ہے۔ مقناطیسی فلیکس لنکیج (λ) کو کوائل میں موڑوں کی تعداد (N) اور مقناطیسی فلیکس (Φ) کے حاصل ضرب کے طور پر بیان کیا جاتا ہے۔

ریاضیاتی طور پر، اسے اس طرح ظاہر کیا جا سکتا ہے:

$$ EMF = -\frac{dλ}{dt} = -N\frac{dΦ}{dt} $$

جہاں:

• $EMF$ وولٹس میں پیدا ہونے والی برقی حرکی قوت ہے $(V)$
• $λ$ ویبر-ٹرنز میں مقناطیسی فلیکس لنکیج ہے $(Wb-turns)$
• $N$ کوائل میں موڑوں کی تعداد ہے
• $Φ$ ویبرز میں مقناطیسی فلیکس ہے $(Wb)$
• $t$ سیکنڈز میں وقت ہے $(s)$

مثال:

ایک ٹرانسفارمر پر غور کریں، جس میں تار کے دو کوائل ہوتے ہیں، ایک پرائمری کوائل، اور ایک سیکنڈری کوائل۔ جب پرائمری کوائل میں متبادل کرنٹ (AC) بہتا ہے، تو یہ ایک تبدیل ہوتا ہوا مقناطیسی میدان پیدا کرتا ہے۔ یہ تبدیل ہوتا ہوا مقناطیسی میدان سیکنڈری کوائل میں ایک EMF پیدا کرتا ہے، جس کی وجہ سے برقی کرنٹ کا بہاؤ ہوتا ہے۔ پرائمری اور سیکنڈری کوائلز میں موڑوں کی تعداد ٹرانسفارمر کے وولٹیج ٹرانسفارمیشن تناسب کا تعین کرتی ہے۔

فیراڈے کے برقی مقناطیسی امالے کے قوانین نے برقی انجینئرنگ کے میدان میں انقلاب برپا کر دیا ہے اور مختلف آلات اور نظاموں میں بے شمار اطلاقات رکھتے ہیں، بشمول:

• برقی جنریٹرز: فیراڈے کے قوانین کا استعمال کرتے ہوئے میکانی توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل کرتے ہیں۔
• برقی موٹریں: فیراڈے کے قوانین کا استعمال کرتے ہوئے برقی توانائی کو میکانی توانائی میں تبدیل کرتی ہیں۔
• ٹرانسفارمرز: فیراڈے کے قوانین کا استعمال کرتے ہوئے AC پاور کی وولٹیج کی سطحیں تبدیل کرتے ہیں۔
• انڈکٹرز: فیراڈے کے قوانین کا استعمال کرتے ہوئے مقناطیسی میدان میں برقی توانائی ذخیرہ کرتے ہیں۔

یہ قوانین برقی مقناطیسیت کے مطالعہ اور اطلاق میں بنیادی اصول بنے ہوئے ہیں، جو جدید برقی ٹیکنالوجیز کی ترقی میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔

بند لوپ میں مقناطیسی میدان کی شدت کو تبدیل کرنا#

بند لوپ میں مقناطیسی میدان کی شدت کو تبدیل کرنا برقی مقناطیسیت کا ایک بنیادی تصور ہے جس کے مختلف شعبوں میں بے شمار اطلاقات ہیں۔ اس میں ایک بند موصل لوپ کے اندر مقناطیسی میدان کی طاقت یا سمت کو کنٹرول کرنا شامل ہے، جو عام طور پر لوپ میں بہنے والے کرنٹ کو تبدیل کرکے یا بیرونی مقناطیسی میدان کی موجودگی میں لوپ کو حرکت دے کر حاصل کیا جاتا ہے۔

1. فیراڈے کا امالے کا قانون: مقناطیسی میدان کی شدت میں تبدیلی کو کنٹرول کرنے والا کلیدی اصول فیراڈے کا امالے کا قانون ہے، جو بیان کرتا ہے کہ ایک تبدیل ہوتا ہوا مقناطیسی میدان ایک بند لوپ میں ایک برقی حرکی قوت (EMF) یا وولٹیج پیدا کرتا ہے۔ ریاضیاتی طور پر، اسے اس طرح ظاہر کیا جا سکتا ہے:

EMF = -dΦ/dt

جہاں EMF برقی حرکی قوت ہے، Φ مقناطیسی فلیکس (لوپ سے گزرنے والے مقناطیسی میدان کی مقدار) ہے، اور t وقت کو ظاہر کرتا ہے۔ منفی علامت ظاہر کرتی ہے کہ پیدا ہونے والی EMF مقناطیسی فلیکس میں تبدیلی کی مخالفت کرتی ہے۔

2. لینز کا قانون: لینز کا قانون پیدا ہونے والی EMF اور نتیجے میں آنے والے کرنٹ کی سمت کا تعین کرنے کے لیے ایک اضافی قاعدہ فراہم کرتا ہے۔ یہ بیان کرتا ہے کہ پیدا ہونے والا کرنٹ اس سمت میں بہتا ہے جو مقناطیسی فلیکس میں تبدیلی کی مخالفت کرتا ہے۔ دوسرے الفاظ میں، کرنٹ کے ذریعے پیدا ہونے والا مقناطیسی میدان مقناطیسی میدان میں اصل تبدیلی کی مخالفت کرتا ہے۔

3. اطلاقات:

الف۔ برقی جنریٹرز: برقی جنریٹر مقناطیسی میدان کی شدت کو تبدیل کرنے کے اصول کا استعمال کرتے ہوئے میکانی توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل کرتے ہیں۔ جب تار کا ایک گھومتا ہوا لوپ (آرمیچر) ایک ساکن مقناطیسی میدان (اسٹیٹر) کے اندر حرکت کرتا ہے، تو تبدیل ہوتا ہوا مقناطیسی فلیکس لوپ میں ایک EMF پیدا کرتا ہے، جس کی وجہ سے برقی کرنٹ بہتا ہے۔

ب۔ برقی موٹریں: برقی موٹریں الٹے اصول پر کام کرتی ہیں۔ تار کے ایک کوائل (اسٹیٹر) کو برقی کرنٹ فراہم کرکے، ایک مقناطیسی میدان پیدا کیا جاتا ہے۔ جب ایک موصل لوپ (روٹر) اس مقناطیسی میدان کے اندر رکھا جاتا ہے، تو تبدیل ہوتا ہوا مقناطیسی فلیکس لوپ میں ایک EMF پیدا کرتا ہے، جس کی وجہ سے یہ گھومتا ہے۔

ج۔ ٹرانسفارمرز: ٹرانسفارمرز برقی مقناطیسی امالے کے ذریعے ایک سرکٹ سے دوسرے سرکٹ میں برقی توانائی منتقل کرتے ہیں۔ ان میں تار کے دو کوائل (پرائمری اور سیکنڈری) ہوتے ہیں جو ایک مشترکہ آئرن کور کے گرد لپٹے ہوتے ہیں۔ جب پرائمری کوائل میں متبادل کرنٹ بہتا ہے، تو یہ ایک تبدیل ہوتا ہوا مقناطیسی میدان پیدا کرتا ہے جو سیکنڈری کوائل میں ایک EMF پیدا کرتا ہے، جس کے نتیجے میں وولٹیج ٹرانسفارمیشن ہوتی ہے۔

د۔ مقناطیسی لیویٹیشن (میگلیو) ٹرینیں: میگلیو ٹرینیں تیز رفتار نقل و حمل حاصل کرنے کے لیے مقناطیسی میدان کی شدت کو تبدیل کرنے کے اصول کا استعمال کرتی ہیں۔ ٹریک پر طاقتور برقی مقناطیس ایک تبدیل ہوتا ہوا مقناطیسی میدان پیدا کرتے ہیں جو ٹرین کے نیچے کی طرف موجود موصل لوپس میں کرنٹ پیدا کرتے ہیں۔ یہ کرنٹ مخالف مقناطیسی میدان پیدا کرتے ہیں جو ٹرین کو ٹریک سے اوپر اٹھا کر لیویٹیٹ کرتے ہیں، جس سے رگڑ کم ہوتی ہے اور ناقابل یقین حد تک تیز رفتار ممکن ہوتی ہے۔

خلاصہ یہ کہ، بند لوپ میں مقناطیسی میدان کی شدت کو تبدیل کرنا برقی مقناطیسیت کا ایک بنیادی تصور ہے جس کے بہت سے عملی اطلاقات ہیں۔ تبدیل ہوتے ہوئے مقناطیسی میدان اور پیدا ہونے والے کرنٹس کے درمیان تعلق کو سمجھ کر اور اسے کنٹرول کر کے، ہم اس مظہر کو بجلی پیدا کرنے، موٹریں چلانے، وولٹیج تبدیل کرنے اور یہاں تک کہ ٹرینوں کو لیویٹیٹ کرنے کے لیے استعمال کر سکتے ہیں۔

فیراڈے کے قانون کی مثالیں:

• ایک بار مقناطیس تار کے ایک کوائل کی طرف حرکت دیا جاتا ہے۔ جیسے ہی مقناطیس کوائل کے قریب آتا ہے، کوائل سے گزرنے والا مقناطیسی فلیکس بڑھتا ہے۔ یہ کوائل میں ایک EMF پیدا کرتا ہے، جس کی وجہ سے کرنٹ بہتا ہے۔ کرنٹ کی سمت ایسی ہوتی ہے کہ وہ مقناطیسی فلیکس میں اضافے کی مخالفت کرتا ہے۔
• ایک موصل لوپ کو مقناطیسی میدان میں گھمایا جاتا ہے۔ جیسے ہی لوپ گھومتا ہے، لوپ سے گزرنے والا مقناطیسی فلیکس تبدیل ہوتا ہے۔ یہ لوپ میں ایک EMF پیدا کرتا ہے، جس کی وجہ سے کرنٹ بہتا ہے۔ کرنٹ کی سمت ایسی ہوتی ہے کہ وہ مقناطیسی فلیکس میں تبدیلی کی مخالفت کرتا ہے۔
• ایک ٹرانسفارمر کو متبادل کرنٹ (AC) پاور سپلائی کی وولٹیج کو بڑھانے یا کم کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ ٹرانسفارمر میں تار کے دو کوائل ہوتے ہیں، ایک پرائمری کوائل اور ایک سیکنڈری کوائل۔ پرائمری کوائل AC پاور سپلائی سے جڑا ہوتا ہے، اور سیکنڈری کوائل لوڈ سے جڑا ہوتا ہے۔ جیسے ہی پرائمری کوائل میں AC کرنٹ بہتا ہے، یہ ایک تبدیل ہوتا ہوا مقناطیسی میدان پیدا کرتا ہے۔ یہ تبدیل ہوتا ہوا مقناطیسی میدان سیکنڈری کوائل میں ایک EMF پیدا کرتا ہے، جس کی وجہ سے لوڈ میں کرنٹ بہتا ہے۔ سیکنڈری کوائل میں کرنٹ کی وولٹیج پرائمری اور سیکنڈری کوائلز میں موڑوں کی تعداد کے متناسب ہوتی ہے۔

فیراڈے کا برقی مقناطیسی امالے کا قانون برقی مقناطیسیت کا ایک بنیادی اصول ہے۔ برقی انجینئرنگ میں اس کے بہت سے اطلاقات ہیں، جیسے کہ جنریٹرز، ٹرانسفارمرز، اور موٹروں کا ڈیزائن۔

لینز کا قانون#

لینز کا قانون برقی مقناطیسیت کا ایک بنیادی اصول ہے جو کسی موصل میں پیدا ہونے والی برقی حرکی قوت (EMF) کی سمت بیان کرتا ہے جب اسے تبدیل ہوتے ہوئے مقناطیسی میدان کے سامنے لایا جاتا ہے۔ یہ بیان کرتا ہے کہ کسی موصل میں پیدا ہونے والی EMF ہمیشہ ایسی ہوتی ہے کہ وہ موصل سے گزرنے والے مقناطیسی فلیکس میں تبدیلی کی مخالفت کرتی ہے۔ دوسرے الفاظ میں، لینز کا قانون اس کرنٹ کی سمت کی پیشین گوئی کرتا ہے جو کسی موصل میں بہے گا جب اسے تبدیل ہوتے ہوئے مقناطیسی میدان کے سامنے لایا جائے۔

ریاضیاتی فارمولہ بندی

لینز کے قانون کو ریاضیاتی طور پر اس طرح ظاہر کیا جا سکتا ہے:

$$ ε = -\frac{dΦ}{dt} $$

جہاں:

• $ε$ موصل میں پیدا ہونے والی EMF ہے (وولٹس میں)
• $Φ$ موصل سے گزرنے والا مقناطیسی فلیکس ہے (ویبرز میں)
• $t$ وقت ہے (سیکنڈز میں)

مساوات میں منفی علامت ظاہر کرتی ہے کہ موصل میں پیدا ہونے والی EMF مقناطیسی فلیکس میں تبدیلی کی مخالفت کرتی ہے۔

مثالیں

یہاں لینز کے قانون کے عمل میں آنے کی کچھ مثالیں ہیں:

• ایک بار مقناطیس تار کے ایک کوائل کی طرف حرکت دیا جاتا ہے۔ جیسے ہی مقناطیس کوائل کے قریب آتا ہے، کوائل سے گزرنے والا مقناطیسی فلیکس بڑھتا ہے۔ یہ کوائل میں ایک EMF پیدا کرتا ہے جو مقناطیس کی حرکت کی مخالف سمت میں کرنٹ بہنے کا سبب بنتی ہے۔ یہ کرنٹ ایک مقناطیسی میدان پیدا کرتا ہے جو مقناطیس کی حرکت کی مخالفت کرتا ہے، اسے سست کر دیتا ہے۔
• ایک موصل راڈ کو مقناطیسی میدان میں حرکت دی جاتی ہے۔ جیسے ہی راڈ مقناطیسی میدان میں حرکت کرتی ہے، راڈ سے گزرنے والا مقناطیسی فلیکس تبدیل ہوتا ہے۔ یہ راڈ میں ایک EMF پیدا کرتا ہے جو راڈ کی حرکت کی مخالف سمت میں کرنٹ بہنے کا سبب بنتی ہے۔ یہ کرنٹ ایک مقناطیسی میدان پیدا کرتا ہے جو راڈ کی حرکت کی مخالفت کرتا ہے، اسے سست کر دیتا ہے۔
• ایک سولینوئڈ کو بیٹری سے جوڑا جاتا ہے۔ جب بیٹری آن کی جاتی ہے، تو سولینوئڈ میں بہنے والا کرنٹ ایک مقناطیسی میدان پیدا کرتا ہے۔ یہ مقناطیسی میدان سولینوئڈ میں ایک EMF پیدا کرتا ہے جو بیٹری سے آنے والے کرنٹ کی مخالف سمت میں کرنٹ بہنے کا سبب بنتی ہے۔ یہ کرنٹ ایک مقناطیسی میدان پیدا کرتا ہے جو بیٹری سے آنے والے مقناطیسی میدان کی مخالفت کرتا ہے، کل مقناطیسی میدان کی طاقت کو کم کر دیتا ہے۔

اطلاقات

لینز کے قانون کے برقی انجینئرنگ اور طبیعیات میں وسیع پیمانے پر اطلاقات ہیں۔ سب سے عام اطلاقات میں سے کچھ یہ ہیں:

• برقی موٹریں: برقی موٹروں کے آپریشن کی وضاحت کے لیے لینز کا قانون استعمال ہوتا ہے۔ جب کسی مقناطیسی میدان میں تار کے ایک کوائل میں کرنٹ گزارا جاتا ہے، تو کوائل لینز کے قانون کی وجہ سے ایک قوت محسوس کرتا ہے۔ یہ قوت کوائل کو گھماتی ہے، جو بدلے میں موٹر کو چلاتی ہے۔
• جنریٹرز: جنریٹرز کے آپریشن کی وضاحت کے لیے بھی لینز کا قانون استعمال ہوتا ہے۔ جب کسی موصل کو مقناطیسی میدان میں حرکت دی جاتی ہے، تو موصل میں ایک EMF پیدا ہوتی ہے۔ اس EMF کو بجلی پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
• مقناطیسی بریکس: مقناطیسی بریکس ڈیزائن کرنے کے لیے لینز کا قانون استعمال ہوتا ہے۔ جب کسی دھاتی ڈسک کو مقناطیسی میدان میں گھمایا جاتا ہے، تو ڈسک لینز کے قانون کی وجہ سے ایک قوت محسوس کرتی ہے۔ یہ قوت ڈسک کی حرکت کی مخالفت کرتی ہے، اسے سست کر دیتی ہے۔

لینز کا قانون برقی مقناطیسیت کا ایک بنیادی اصول ہے جس کے برقی انجینئرنگ اور طبیعیات میں وسیع پیمانے پر اطلاقات ہیں۔ یہ برقی مقناطیسی نظاموں کے رویے کو سمجھنے کے لیے ایک طاقتور آلہ ہے۔

فیراڈے کے قانون کی اخذ

فیراڈے کا امالے کا قانون بیان کرتا ہے کہ ایک تبدیل ہوتا ہوا مقناطیسی میدان کسی موصل میں ایک برقی حرکی قوت (EMF) پیدا کرتا ہے۔ یہ EMF موصل سے گزرنے والے مقناطیسی فلیکس کی تبدیلی کی شرح کے متناسب ہوتی ہے۔

فیراڈے کے قانون کی اخذ

ایک مقناطیسی میدان میں رکھے گئے تار کے ایک موصل لوپ پر غور کریں۔ لوپ سے گزرنے والا مقناطیسی فلیکس اس طرح دیا جاتا ہے:

$$\Phi_B = \int\overrightarrow{B}\cdot d\overrightarrow{A}$$

جہاں:

• $\Phi_B$ مقناطیسی فلیکس ہے (ویبرز، Wb میں)
• $\overrightarrow{B}$ مقناطیسی میدان ہے (ٹیسلا، T میں)
• $d\overrightarrow{A}$ ایک تفریقی رقبہ ویکٹر ہے (مربع میٹر، m^2 میں)

اگر مقناطیسی میدان تبدیل ہو رہا ہے، تو لوپ سے گزرنے والا مقناطیسی فلیکس بھی تبدیل ہوگا۔ یہ تبدیل ہوتا ہوا مقناطیسی فلیکس لوپ میں ایک EMF پیدا کرے گا۔ EMF اس طرح دی جاتی ہے:

$$\text{EMF} = -\frac{d\Phi_B}{dt}$$

جہاں:

• EMF برقی حرکی قوت ہے (وولٹس، V میں)
• $t$ وقت ہے (سیکنڈز، s میں)

مساوات میں منفی علامت ظاہر کرتی ہے کہ EMF مقناطیسی فلیکس میں تبدیلی کی مخالفت کرتی ہے۔

مثال

1 میٹر لمبائی اور 0.1 میٹر رداس کے ساتھ ایک سولینوئڈ پر غور کریں۔ سولینوئڈ 1000 موڑوں والی تار سے لپٹا ہوا ہے۔ سولینوئڈ میں کرنٹ 1 A/s کی شرح سے بڑھ رہا ہے۔

سولینوئڈ کے اندر مقناطیسی میدان اس طرح دیا جاتا ہے:

$$B = \mu_0nI$$

جہاں:

• $B$ مقناطیسی میدان ہے (ٹیسلا، T میں)
• $\mu_0$ خلا کی پارگمیتا ہے (4$\pi$ x 10^-7 T m/A)
• $n$ فی اکائی لمبائی میں موڑوں کی تعداد ہے (ٹرنز/میٹر میں)
• $I$ کرنٹ ہے (ایمپئیرز، A میں)

اس صورت میں، $n = 1000/1 = 1000$ ٹرنز/میٹر اور $I = 1$ A۔ لہذا، سولینوئڈ کے اندر مقناطیسی میدان ہے:

$$B = (4\pi\times10^{-7}\text{ T m/A})\times(1000\text{ turns/m})\times(1\text{ A}) = 1.26\times10^{-3}\text{ T}$$

سولینوئڈ سے گزرنے والا مقناطیسی فلیکس اس طرح دیا جاتا ہے:

$$\Phi_B = BA = (1.26\times10^{-3}\text{ T})\times(\pi(0.1\text{ m})^2) = 3.98\times10^{-5}\text{ Wb}$$

سولینوئڈ میں پیدا ہونے والی EMF اس طرح دی جاتی ہے:

$$\text{EMF} = -\frac{d\Phi_B}{dt} = -\frac{d}{dt}(3.98\times10^{-5}\text{ Wb}) = -1.26\times10^{-3}\text{ V}$$

منفی علامت ظاہر کرتی ہے کہ EMF مقناطیسی فلیکس میں اضافے کی مخالفت کرتی ہے۔

فیراڈے کا تجربہ: پیدا ہونے والی EMF اور فلیکس کے درمیان تعلق#

مائیکل فیراڈے نے 19ویں صدی کے اوائل میں تجربات کا ایک سلسلہ کیا جس نے برقی مقناطیسی امالے کی ہماری سمجھ کی بنیاد رکھی۔ ان کے سب سے مشہور تجربات میں سے ایک ایک گیلیوانومیٹر سے جڑے تار کے ایک کوائل کا تھا، جو برقی کرنٹ کی پیمائش کرنے والا آلہ ہے۔ جب فیراڈے نے کوائل میں اور باہر ایک مقناطیس حرکت دیا، تو انہوں نے مشاہدہ کیا کہ گیلیوانومیٹر کی سوئی ہٹ گئی، جو برقی کرنٹ کی موجودگی کی نشاندہی کرتی ہے۔ یہ کرنٹ کوائل سے گزرنے والے تبدیل ہوتے ہوئے مقناطیسی فلیکس کے ذریعے پیدا ہوا تھا۔

مقناطیسی فلیکس

مقناطیسی فلیکس کسی دیے گئے رقبے سے گزرنے والے مقناطیسی میدان کی مقدار کی پیمائش ہے۔ اسے مقناطیسی میدان ویکٹر اور رقبہ ویکٹر کے ڈاٹ پروڈکٹ کے طور پر بیان کیا جاتا ہے:

$$\Phi_B = \vec{B} \cdot \vec{A}$$

جہاں:

• $\Phi_B$ ویبرز (Wb) میں مقناطیسی فلیکس ہے
• $\vec{B}$ ٹیسلا (T) میں مقناطیسی میدان ویکٹر ہے
• $\vec{A}$ مربع میٹر (m^2) میں رقبہ ویکٹر ہے

مقناطیسی فلیکس کی سمت دائیں ہاتھ کے قاعدے سے دی جاتی ہے۔ اگر آپ اپنا دایاں انگوٹھا مقناطیسی میدان ویکٹر کی سمت میں اشارہ کرتے ہیں، اور آپ کی انگلیاں رقبہ ویکٹر کی سمت میں، تو آپ کی ہتھیلی مقناطیسی فلیکس کی سمت میں اشارہ کرے گی۔

پیدا ہونے والی EMF

جب تار کے کسی کوائل سے گزرنے والا مقناطیسی فلیکس تبدیل ہوتا ہے، تو کوائل میں ایک برقی حرکی قوت (EMF) پیدا ہوتی ہے۔ یہ EMF فیراڈے کے امالے کے قانون کے ذریعے دی جاتی ہے:

$$\varepsilon = -\frac{d\Phi_B}{dt}$$

جہاں:

• $\varepsilon$ پیدا ہونے والی EMF ہے (وولٹس، V میں)
• $\Phi_B$ مقناطیسی فلیکس ہے (ویبرز، Wb میں)
• $t$ سیکنڈز میں وقت ہے (s میں)

فیراڈے کے قانون میں منفی علامت ظاہر کرتی ہے کہ پیدا ہونے والی EMF مقناطیسی فلیکس میں تبدیلی کی مخالفت کرتی ہے۔ دوسرے الفاظ میں، پیدا ہونے والی EMF ایک مقناطیسی میدان پیدا کرتی ہے جو اصل مقناطیسی میدان میں تبدیلی کی مخالفت کرتی ہے۔

مثالیں

یہاں فیراڈے کے امالے کے قانون کے عمل میں آنے کی کچھ مثالیں ہیں:

• جب آپ تار کے ایک کوائل میں اور باہر ایک مقناطیس حرکت دیتے ہیں، تو گیلیوانومیٹر کی سوئی ہٹ جاتی ہے، جو پیدا ہونے والی EMF کی موجودگی کی نشاندہی کرتی ہے۔
• جب آپ لائٹ سوچ آن کرتے ہیں، تو برقی کرنٹ لائٹ بلب میں بہتا ہے، ایک مقناطیسی میدان پیدا کرتا ہے۔ یہ مقناطیسی میدان قریب کی تاروں میں ایک EMF پیدا کرتا ہے، جس کی وجہ سے لائٹ بلب چمکتا ہے۔
• جب آپ میٹل ڈیٹیکٹر استعمال کرتے ہیں، تو دھاتی شے کے ذریعے پیدا ہونے والا تبدیل ہوتا ہوا مقناطیسی میدان ڈیٹیکٹر کے کوائل میں ایک EMF پیدا کرتا ہے، جس کی وجہ سے ڈیٹیکٹر بیپ کرتا ہے۔

فیراڈے کا امالے کا قانون برقی مقناطیسیت کا ایک بنیادی اصول ہے۔ روزمرہ کی زندگی میں اس کے بہت سے اطلاقات ہیں، ان برقی موٹروں سے لے کر جو ہمارے آلات کو چلاتی ہیں، ان جنریٹرز تک جو ہم استعمال کرتے ہیں بجلی پیدا کرتے ہیں۔

فیراڈے کے قانون کے اطلاقات#

فیراڈے کے قانون کے اطلاقات کی کچھ مثالیں یہ ہیں:

• برقی جنریٹر: برقی جنریٹر فیراڈے کے قانون کا استعمال کرتے ہوئے میکانی توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل کرتے ہیں۔ ایک جنریٹر میں تار کا ایک کوائل ہوتا ہے جو ایک مقناطیسی میدان میں گھمایا جاتا ہے۔ گھومتا ہوا مقناطیسی میدان تار کے کوائل میں ایک EMF پیدا کرتا ہے، جس کی وجہ سے برقی کرنٹ بہتا ہے۔
• برقی موٹریں: برقی موٹریں فیراڈے کے قانون کا استعمال کرتے ہوئے برقی توانائی کو میکانی توانائی میں تبدیل کرتی ہ