المحولات الكهربائية - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

المحولات الكهربائية

تستخدم المحولات لرفع أو خفض الجهد الكهربائي المتناوب AC، واستخدام المحولات شائع جداً؛ لأنها تغير الجهد مع قيد قليل من الطاقة. وتحتوي معظم الأجهزة الكهربائية في المنزل – ومنها أنظمة الألعاب والمصابحات والمسجلات – على محولات تكون داخل صندوق الجهاز أو خارجه.

كيف تعمل المحولات؟ يولد الملف ذو الدفعة الكهربائية حثية عندما يتغير التيار المار في ملف، وللمحول الكهربائي ملفان مغزولان كهربائياً أحدهما عن الآخر، وملفان حول القلب الحديدي نفسه. ويسمى أحد الملفين الملف الابتدائي، والآخر الملف الثانوي. وعند وصل الملف الابتدائي بمصدر جهد متناوب، يولد تغير التيار مجالاً مغناطيسياً متغيراً، وينتقل هذا التغير عبر القلب الحديدي إلى الملف الثانوي، حيث تتولد فيه قوة دافعة كهربائية متغيرة بسبب هذا التغير في المجال. ويسمى هذا التأثير الحث المتبادل.

تتناسب القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في الملف الثانوي – وتسمى الجهد الثانوي – مع الجهد الابتدائي، ويعتمد الجهد الثانوي أيضاً على النسبة بين عدد لفات الملف الابتدائي وعدد لفات الملف الثانوي، كما هو موضح في العلاقة الآتية:

الجهد الثانوي عدد لفات الملف الثانوي = الجهد الابتدائي عدد لفات الملف الابتدائي

Vs N = Np Vp

إذا كان الجهد الثانوي أكبر من الجهد الابتدائي فإن المحول يسمى عندئذٍ محولاً رافعاً، كما هو موضح في الشكل 15a–4. أما إذا كان الجهد الناتج عن المحول أقل من الجهد الداخل إليه سمي محولاً خافضاً، كما هو موضح في الشكل 15b–4.

في المحول، تعتمد النسبة بين الجهد الداخل والجهد الناتج على عدد لفات الملف الابتدائي وعدد لفات الملف الثانوي. ويمكن أن يكون الجهد الناتج أكبر من الجهد الداخل (a)، أو أقل من الجهد الداخل (b).

1. ركب دائرةً تُواتُ تحتوي على ملف ومحرك DC ومصباح كهربائي صغير وأميتر.

دور المقبض اليدوي للمحرك؛ لإضاءة المصباح الكهربائي.

ماذا يحدث عندما تغير سرعة دوران المقبض اليدوي للمحرك؟

توقع ماذا يحدث إذا وصلت المحرك بآخر؟

المحولات الكهربائية --- SECTION: المحولات الكهربائية --- تستخدم المحولات لرفع أو خفض الجهد الكهربائي المتناوب AC، واستخدام المحولات شائع جداً؛ لأنها تغير الجهد مع قيد قليل من الطاقة. وتحتوي معظم الأجهزة الكهربائية في المنزل – ومنها أنظمة الألعاب والمصابحات والمسجلات – على محولات تكون داخل صندوق الجهاز أو خارجه. --- SECTION: كيف تعمل المحولات؟ --- كيف تعمل المحولات؟ يولد الملف ذو الدفعة الكهربائية حثية عندما يتغير التيار المار في ملف، وللمحول الكهربائي ملفان مغزولان كهربائياً أحدهما عن الآخر، وملفان حول القلب الحديدي نفسه. ويسمى أحد الملفين الملف الابتدائي، والآخر الملف الثانوي. وعند وصل الملف الابتدائي بمصدر جهد متناوب، يولد تغير التيار مجالاً مغناطيسياً متغيراً، وينتقل هذا التغير عبر القلب الحديدي إلى الملف الثانوي، حيث تتولد فيه قوة دافعة كهربائية متغيرة بسبب هذا التغير في المجال. ويسمى هذا التأثير الحث المتبادل. تتناسب القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في الملف الثانوي – وتسمى الجهد الثانوي – مع الجهد الابتدائي، ويعتمد الجهد الثانوي أيضاً على النسبة بين عدد لفات الملف الابتدائي وعدد لفات الملف الثانوي، كما هو موضح في العلاقة الآتية: الجهد الثانوي عدد لفات الملف الثانوي = الجهد الابتدائي عدد لفات الملف الابتدائي Vs N = Np Vp إذا كان الجهد الثانوي أكبر من الجهد الابتدائي فإن المحول يسمى عندئذٍ محولاً رافعاً، كما هو موضح في الشكل 15a–4. أما إذا كان الجهد الناتج عن المحول أقل من الجهد الداخل إليه سمي محولاً خافضاً، كما هو موضح في الشكل 15b–4. --- SECTION: الشكل 15–4 --- في المحول، تعتمد النسبة بين الجهد الداخل والجهد الناتج على عدد لفات الملف الابتدائي وعدد لفات الملف الثانوي. ويمكن أن يكون الجهد الناتج أكبر من الجهد الداخل (a)، أو أقل من الجهد الداخل (b). --- SECTION: التحليل والاستنتاج --- 1. ركب دائرةً تُواتُ تحتوي على ملف ومحرك DC ومصباح كهربائي صغير وأميتر. --- SECTION: 2 --- دور المقبض اليدوي للمحرك؛ لإضاءة المصباح الكهربائي. --- SECTION: 3 --- ماذا يحدث عندما تغير سرعة دوران المقبض اليدوي للمحرك؟ --- SECTION: 4 --- توقع ماذا يحدث إذا وصلت المحرك بآخر؟ --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: الشكل 15-4 Description: Diagram showing a transformer with primary and secondary coils. Primary side labeled 'ابتدائي' with values 10.0 A, 100 V, 1000 W, and 5 turns. Secondary side labeled 'ثانوي' with values 2.5 A, 400 V, 1000 W, and 20 turns. Core labeled 'قلب'. Context: Illustrates a step-up transformer where secondary voltage is higher than primary, and secondary current is lower, with the same power output (ignoring losses). **DIAGRAM**: الشكل 15-4 Description: Diagram showing a transformer with primary and secondary coils. Primary side labeled 'ابتدائي' with values 2.0 A, 1000 V, 2000 W, and 50 turns. Secondary side labeled 'ثانوي' with values 10.0 A, 200 V, 2000 W, and 10 turns. Core labeled 'قلب'. Context: Illustrates a step-down transformer where secondary voltage is lower than primary, and secondary current is higher, with the same power output (ignoring losses).