ملخص الفصل ٤: الحث الكهرومغناطيسي

4-1 التيار الكهربائي الناتج عن تغير المجالات المغناطيسية

• اكتشف فارادي أن الحركة النسبية بين سلك ومجال مغناطيسي، بحيث يقطع السلك خطوط المجال، تولّد تيارًا كهربائيًّا حثيًّا، وتُسمّى هذه العملية الحث الكهرومغناطيسي.
• تُعطى القوة الدافعة الكهربائية الحثية لسلك طوله L يتحرك بسرعة v عموديًّا على مجال B بالعلاقة EMF = BLv، ويحدَّد اتجاه التيار الحثي بالقاعدة الرابعة لليد اليمنى.
• المولد الكهربائي يحوّل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية بتدوير ملف داخل مجال مغناطيسي فينتج تيارًا متناوبًا، والتيار الفعّال يساوي 0.707 من القيمة العظمى للتيار.

راجع صفحة ١٠٥ في الكتاب

4-2 تغير المجالات المغناطيسية يولد قوة دافعة كهربائية حثية

• ينص قانون لنز على أن المجال المغناطيسي الناشئ عن التيار الحثي يعاكس التغير في المجال المغناطيسي الذي سببه، ولذلك تتولد في المحرك قوة دافعة كهربائية عكسية تقلل التيار كلما زادت سرعة دورانه.
• الحث الذاتي هو توليد قوة دافعة كهربائية حثية في الملف نفسه عندما يتغير التيار المار فيه، أما الحث المتبادل فيحدث عندما يولّد تغير التيار في ملف قوة دافعة حثية في ملف مجاور.
• المحول الكهربائي يتكون من ملفين ابتدائي وثانوي حول قلب حديدي، ويرفع الجهد أو يخفضه وفق العلاقة Vs/Vp = Ns/Np، فإذا كان عدد لفات الثانوي أكبر كان المحول رافعًا للجهد.

راجع صفحة ١١٥ في الكتاب

مثال محلول

محول مثالي عدد لفات ملفه الابتدائي ٢٠٠ لفة وملفه الثانوي ٣٠٠٠ لفة، وُصل ملفه الابتدائي بجهد متناوب 120 V. ما جهد الملف الثانوي؟ وإذا كان تيار الثانوي 0.50 A فما تيار الابتدائي؟

1. نطبق علاقة المحول: Vs = Vp × (Ns/Np) = 120 × (3000/200) = 120 × 15 = 1800 V.
2. في المحول المثالي تتساوى القدرة في الملفين: Vp × Ip = Vs × Is.
3. نحسب تيار الابتدائي: Ip = (1800 × 0.50)/120 = 900/120 = 7.5 A.
4. تحقق: قدرة الابتدائي 120 × 7.5 = 900 W، وقدرة الثانوي 1800 × 0.50 = 900 W، وهما متساويتان، والمحول رافع للجهد لأن Ns أكبر من Np.

الإجابة: جهد الملف الثانوي 1800 V، وتيار الملف الابتدائي 7.5 A.