مبدأ عمل مولد التيار المتردد (المتناوب).. قطع خطوط القوة المغناطيسية. توليد تيار كهربائي حثي. اتجاه التيار. تغيير الجهد
شرح مفصل لمولد التيار المتردد:
المكونات الأساسية:
يتكون دينامو التيار المتردد من العناصر الرئيسية التالية:
- ملف مستطيل: يتكون هذا الملف من عدد محدد من اللفات (N) من سلك موصل.
- مجال مغناطيسي منتظم: يتم توفير هذا المجال بواسطة مغناطيس قوي أو ملف لولبي.
- محور دوران: يدور الملف المستطيل حول هذا المحور داخل المجال المغناطيسي.
- حلقتان معدنيتان: تتصلان بطرفي الملف، وتلامسان فرشتين لتوصيل الدائرة الكهربائية.
- مقاومة (R): يتم توصيلها بين طرفي الدائرة الكهربائية.
مبدأ عمل مولد التيار المتردد:
- قطع خطوط القوة المغناطيسية: عندما يدور الملف المستطيل داخل المجال المغناطيسي، فإنه يقطع خطوط القوى المغناطيسية بشكل متكرر.
- توليد تيار كهربائي حثي: ينتج عن قطع خطوط القوى المغناطيسية تيار كهربائي حثي في الملف، وفقًا لقانون فاراداي للتحريض الكهرومغناطيسي.
- اتجاه التيار: يتغير اتجاه التيار الحثي في الدائرة مع كل دورة كاملة للملف، وذلك لأن اتجاه خطوط القوى المغناطيسية التي يقطعها الملف يتغير أيضًا.
- التردد (F): يُعرّف التردد بأنه عدد مرات تغير اتجاه التيار في الدائرة خلال ثانية واحدة. ويعتمد على سرعة دوران الملف.
- الشكل الجيبي: يتميز التيار المتولد في دينامو التيار المتردد بشكله الجيبي، حيث تتغير قيمته بشكل دوري بين قيمة موجبة وقيمة سالبة.
معادلة التيار الحثي:
يمكن حساب قيمة التيار الحثي المتولد في دينامو التيار المتردد باستخدام معادلة فاراداي:
I = (NBSinθ) / R
حيث:
- I: شدة التيار الحثي (بالأمبير).
- N: عدد لفات الملف.
- B: كثافة الفيض المغناطيسي (بتسلا).
- S: مساحة سطح الملف (بالمتر المربع).
- θ: الزاوية بين اتجاه خطوط القوى المغناطيسية واتجاه محور دوران الملف.
- R: مقاومة الدائرة (بالمقاومة).
مميزات دينامو التيار المتردد:
- سهولة نقل التيار على مسافات طويلة: يُعدّ التيار المتردد أكثر كفاءة في نقل الطاقة الكهربائية على مسافات طويلة مقارنةً بالتيار المستمر، وذلك بسبب قلة الخسائر في خطوط النقل.
- سهولة تغيير الجهد: يمكن تحويل جهد التيار المتردد بسهولة باستخدام محولات كهربائية، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في مختلف التطبيقات.
- إمكانية استخدام المحركات: يمكن استخدام دينامو التيار المتردد لتشغيل المحركات الكهربائية، والتي تُستخدم في تشغيل العديد من الأجهزة والمعدات.
تطبيقات دينامو التيار المتردد:
- المولدات الكهربائية الضخمة: يتم استخدام دينامو التيار المتردد في محطات توليد الكهرباء لتوليد كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية.
- المحركات الكهربائية: تُستخدم محركات التيار المتردد في تشغيل العديد من الأجهزة والمعدات، مثل الثلاجات والمكيفات والغسالات والسيارات.
- التسليكات المنزلية: يتم استخدام التيار المتردد في المنازل لتزويد الأجهزة الكهربائية بالطاقة.
خاتمة:
يُعدّ دينامو التيار المتردد من أهمّ الاختراعات في مجال الكهرباء، حيث ساهم بشكل كبير في ثورة التكنولوجيا الحديثة.
