المحولات الكهربائية | فيزياء الصف العاشر الفصل الثاني الوحدة التاسعة عشرة: ّ المحوالت الكهربائية
ما هو المحول الكهربائي؟
المحول الكهربائي هو جهاز يُستخدم لرفع أو خفض الجهد الكهربائي المتردد فقط. ويعد من أهم الأدوات التي تتيح نقل الكهرباء لمسافات بعيدة بطريقة آمنة واقتصادية.
استخدامات المحول الكهربائي:
- رفع أو خفض الجهد الكهربائي المتردد.
- نقل الطاقة الكهربائية من محطات التوليد إلى أماكن بعيدة عبر الأسلاك المعدنية.
- يُستخدم في بعض الأجهزة المنزلية مثل: أجراس الأبواب والثلاجات.
فكرة عمل المحول الكهربائي:
تعتمد فكرة عمله على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي المتبادل بين ملفين.
مكونات المحول الكهربائي:
1. الملف الابتدائي:
- ملف من النحاس معزول، يتكون من عدد معين من اللفات.
- عند مرور التيار، تتولد قوة دافعة كهربائية مستحثة في الملف الثانوي.
2. الملف الثانوي:
- يتكون من عدد لفات مختلف عن الملف الابتدائي.
- يتصل بالحمل أو الجهاز المستهلك للكهرباء.
3. القلب الحديدي:
- مصنوع من شرائح رقيقة من الحديد المطلي، ليقلل التيارات الدوامية.
- يساعد في تركيز خطوط المجال المغناطيسي.
أنواع المحولات الكهربائية:
1. محول رافع:
- يزيد الجهد الكهربائي.
- عدد لفات الملف الثانوي أكبر من عدد لفات الملف الابتدائي.
2. محول خافض:
- يقلل الجهد الكهربائي.
- عدد لفات الملف الابتدائي أكبر من عدد لفات الملف الثانوي.
العلاقة الرياضية:
لحساب الجهد الناتج:
حيث:
آلية عمل المحول الكهربائي:
- يمر تيار متردد في الملف الابتدائي.
- يتولد مجال مغناطيسي متغير.
- يتم تحفيز تيار كهربائي مستحث في الملف الثانوي بسبب الحث الكهرومغناطيسي.
كيف يعمل المحول الكهربائي؟ (تابع)
- يقوم القلب الحديدي بنقل المجال المغناطيسي المتغير إلى الملف الثانوي.
- يصبح الملف الثانوي الآن موصلًا موضوعًا في مجال مغناطيسي متغير، مما يولّد تيارًا كهربائيًا مستحثًا فيه.
ملاحظة هامة:
يجب تصميم المحولات بجودة عالية لتقليل فقدان الطاقة الناتج عن:
- مقاومة الأسلاك.
- مقاومة القلب الحديدي.
علل:
لماذا لا ينتج فرق جهد في الدائرة الخارجية إذا كان الملف الثانوي في تيار مستمر؟
لأن المجال المغناطيسي الناتج عن الملف الابتدائي لا يتغير، وبالتالي لا يتغير المجال المغناطيسي المار في الملف الثانوي، ولا يتولد فرق جهد.
لماذا يجب أن تكون المادة المكونة للملف من النحاس؟
لأن النحاس من المواد الموصلة الجيدة للكهرباء، ويحتوي على مقاومة كهربائية منخفضة.
لماذا تستخدم الكابلات الكهربائية ذات الجهد العالي في نقل الطاقة؟
- لأن الجهد العالي يقلل شدة التيار الكهربائي، وبالتالي يقلل من فقدان الطاقة الحرارية الناتج عن المقاومة.
- حيث أن الفقد في الطاقة يتناسب طرديًا مع مربع التيار الكهربائي.
P=I2×RP = I^2 \times RP=I2×R
فائدة رفع الجهد الكهربائي:
- عند مضاعفة فرق الجهد، تقل الطاقة المفقودة إلى الربع.
- عند خفض فرق الجهد، تزداد الطاقة المفقودة إلى أربعة أضعاف.
حساب شدة التيار الكهربائي:
لحساب القدرة
المحولات الكهربائية | فيزياء الصف العاشر الفصل الثاني
.png)
.png)
المزيد في الفيزياء الصف العاشر الفصل الثاني
- الفيزياء الصف العاشر الفصل الثاني
- الطيف الكهرومغناطيسي فيزياء الصف العاشر | الوحدة الثالثة عشرة
- الصوت – فيزياء الصف العاشر الفصل الثاني -الوحدة الرابعة عشرة
- فيزياء الصف العاشر – الوحدة الثانية عشر (خصائص الموجات)
- ظواهر بسيطة للمغناطيسية – الوحدة الخامسة عشرة فيزياء الصف العاشر الفصل الثاني
- التأثير المغناطيسي للتيار الكهربائي – فيزياء الصف العاشر الفصل الثاني
- تأثير المحرك – فيزياء الصف العاشر الفصل الثاني
لا تعليق