☰ خطة العام · الفيزياء (بالعربية)

الموجة الجيبية ومولد التيار المستمر والمحول

الأسبوع 10 · الفصل الثالث (٣): الموجة الجيبية للمولد والتردد والقيمة الفعالة، ومقوم التيار ومولد التيار المستمر، والمحول الكهربي ونسبتا الجهد والتيار · 3 دروس
3

المحول الكهربي: نسبة الجهد ونسبة التيار

Physics Sec 3 Term 1, Chapter 3: pp. 73–79
الهدفأستخدم Vs ÷ Vp = Ns ÷ Np وIp ÷ Is = Ns ÷ Np لمحول مثالي وأميّز الرافع من الخافض.
كلمات جديدة
المحول الكهربي · ملفان (ابتدائي وثانوي) على قلب من الحديد المطاوع المصفح؛ يغيّر جهدًا متغيرًا بالحث المتبادلرافع وخافض · رافع: Ns > Np فتكون Vs > Vp؛ وخافض: Ns < Np فتكون Vs < Vpمحول مثالي · محول بلا فقد في الطاقة، فقدرة الابتدائي تساوي قدرة الثانوي: VpIp = VsIs
الشرح

يولّد التيار المتردد في الابتدائي فيضًا يتغير باستمرار. ويوجّه القلب المصفح من الحديد المطاوع معظمه عبر الثانوي، فيولّد فيه بالحث المتبادل قوة دافعة في كل لفة. والقوة الدافعة في كل لفة واحدة، إذن Vs ÷ Vp = Ns ÷ Np. وفي المحول المثالي تتساوى القدرة في الجانبين VpIp = VsIs، فتكون Ip ÷ Is = Ns ÷ Np: المحول الرافع يرفع الجهد ويخفض التيار، والمحول الخافض يفعل العكس. ولا يتغير التردد. ولا يعمل المحول إلا بتيار متردد: فالتيار الثابت يعطي فيضًا ثابتًا، والفيض الثابت لا يولّد شيئًا. وتفقد المحولات الحقيقية قليلًا من الطاقة حرارةً في الأسلاك والقلب؛ أما هنا فهي مثالية. لا تفتح شاحنًا ولا أي محول: هذا موضوع للورق.

رافع (Ns > Np)خافض (Ns < Np)
جهد الثانويأكبر من Vpأصغر من Vp
تيار الثانويأصغر من Ipأكبر من Ip
القدرة (مثالي)نفسهانفسها
الترددلا يتغيرلا يتغير
أمثلة محلولة
Np = 400 وNs = 60 وVp = 220 V. Vs = Vp × Ns ÷ Np = 220 × 60 ÷ 400 = 33 V. وإذا كانت Is = 1.5 A فإن Ip = Is × Ns ÷ Np = 1.5 × 60 ÷ 400 = 0.225 A. تحقق من القدرة: 220 × 0.225 = 49.5 W و33 × 1.5 = 49.5 W.
محول رافع Np = 50 وNs = 1500 وجهد الابتدائي المتردد 12 V. Vs = 12 × 1500 ÷ 50 = 360 V. وإذا كانت Is = 0.2 A فإن Ip = 0.2 × 1500 ÷ 50 = 6 A: الجهد أكبر 30 مرة والتيار أصغر 30 مرة.
للحصول على 9 V من مصدر 220 V بابتدائي Np = 1100 لفة: Ns = Np × Vs ÷ Vp = 1100 × 9 ÷ 220 = 45 لفة. النسبة Ns ÷ Np صغيرة، فهو محول خافض.
نشاط الفصل

تدريب على الورق. لمحول Np = 100 وNs = 20 املأ جدولًا صغيرًا بجهود الابتدائي 220 V و110 V و55 V وجهود الثانوي المقابلة. ثم قل هل هو رافع أم خافض، وماذا يحدث لتيار الثانوي بالنسبة إلى الابتدائي.

تدرّب
1
محول Np = 2200 وNs = 110 وVp = 220 V. أوجد Vs.
2
المحول المثالي نفسه يعطي Is = 4 A. أوجد Ip والقدرة.
3
محول رافع يحول 6 V إلى 120 V وله Np = 40. أوجد Ns.
4
لماذا لا يعطي المحول خرجًا ثابتًا عندما يوصل ابتدائيه بخلية ثابتة؟