شرح درس المحولات الكهربائية عند التفكير في كيفية وصول الكهرباء إلى منازلنا، من المهم أن نفهم الدور الحيوي الذي تلعبه المحولات الكهربائية، فهذه الأجهزة تستخدم لتغيير فرق الجهد الكهربائي بحسب الحاجة، مما يساعد على نقل الكهرباء لمسافات طويلة بكفاءة عالية، وتوزيعها بأمان في الأحياء السكنية.
شرح درس المحولات الكهربائية
عند توليد الكهرباء في محطات الطاقة، ينتَج فرق جهد كهربائي عالٍ قد يصل إلى مليون فولت ويتم نقل هذه الطاقة عبر خطوط الطاقة الكهربائية التي تمر فوق أبراج عالية.
لكن لماذا نحتاج إلى فرق جهد عالٍ؟ الجواب يكمن في تقليل الهدر في الطاقة:
- عند مرور التيار الكهربائي في الأسلاك، تحدث مقاومة تُحوِّل جزءًا من الطاقة إلى حرارة.
- كلما زادت شدة التيار، زادت الطاقة المهدورة بشكل كبير، لذلك، نستخدم فرق جهد عالٍ لتقليل شدة التيار وبالتالي تقليل الفقد في الطاقة.
ما هو المحول الكهربائي؟
المحول الكهربائي هو جهاز يستخدم لرفع أو خفض فرق الجهد الكهربائي في دائرة تيار متردد ويعمل هذا الجهاز وفق مبدأ الحث الكهرومغناطيسي، ويتميز بكفاءة عالية تصل إلى 99.9٪ في بعض الحالات.
مكونات المحول الكهربائي
يتكوّن المحول من ثلاثة أجزاء رئيسية:
- الملف الابتدائي: يتصل بمصدر الجهد ويمر فيه تيار متردد.
- الملف الثانوي: يتولد فيه تيار كهربائي بسبب الحث.
- قلب حديدي مطاوع: ينقل المجال المغناطيسي بين الملفين.
لا يوجد تلامس كهربائي مباشر بين الملفين؛ بل ينتقل التأثير عبر المجال المغناطيسي المتغير الناتج عن التيار المتردد.
كيف يعمل المحول الكهربائي؟
عند مرور تيار متردد في الملف الابتدائي، يتكوّن مجال مغناطيسي متغير:
- ينشأ المجال المغناطيسي داخل القلب الحديدي.
- ينتقل هذا المجال إلى الملف الثانوي.
- بسبب تغير المجال، يتولد تيار كهربائي محتث في الملف الثانوي.
ملاحظة: إذا تم استخدام تيار مستمر، فلن يحدث تغير في المجال المغناطيسي، وبالتالي لن يعمل المحول.
أنواع المحولات الكهربائية
تصنف المحولات حسب وظيفتها إلى نوعين:
- محول رافع للجهد: يزيد من فرق الجهد ويقلل شدة التيار.
- محول خافض للجهد: يقلل من فرق الجهد ويرفع شدة التيار.
ويحدد نوع المحول من خلال عدد لفات الملف الابتدائي والثانوي:
- إذا كانت لفات الثانوي > الابتدائي ⇒ رافع للجهد.
- إذا كانت لفات الابتدائي > الثانوي ⇒ خافض للجهد.
المحولات الكهربائية هي أحد أعمدة البنية التحتية للطاقة في العالم الحديث فهي تضمن نقل الطاقة بكفاءة عالية من محطات التوليد إلى المستهلكين، مع الحفاظ على تقليل الهدر وتوفير الطاقة ومن خلال فهمنا لمبدأ عملها، يمكننا تقدير الدور العظيم للفيزياء في حياتنا اليومية.
للمزيد للصف العاشر تابع ما يلي:
لا تعليق