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.