قوانين المحول الكهربي

أهلاً بك يا بطل في منصة المأذون في الفيزياء!

المحول الكهربي من أهم التطبيقات على الحث المتبادل بين ملفين، ووظيفته الأساسية هي رفع أو خفض الجهد الكهربي المتردد. لتسهيل دراسته، نقسم القوانين إلى حالتين:

أولاً: قوانين المحول المثالي (كفاءته 100%)

في المحول المثالي، نفترض أنه لا يوجد فقد في الطاقة، وبالتالي تكون القدرة الكهربية المستنفدة في الملف الابتدائي مساوية للقدرة الناتجة في الملف الثانوي \(P_{wp} = P_{ws}\). القوانين الأساسية هي:

• العلاقة بين فرق الجهد وعدد اللفات (علاقة طردية): \[ \frac{V_s}{V_p} = \frac{N_s}{N_p} \]
• العلاقة بين شدة التيار وكل من فرق الجهد وعدد اللفات (علاقة عكسية): \[ \frac{I_p}{I_s} = \frac{N_s}{N_p} = \frac{V_s}{V_p} \]

ثانياً: قوانين المحول غير المثالي (له كفاءة \(\eta\))

في الواقع العملي، لا يوجد محول كفاءته 100% بسبب الفقد في الطاقة (على شكل حرارة في الأسلاك، تيارات دوامية في القلب الحديدي، إلخ). لحساب الكفاءة (\(\eta\)) نستخدم القوانين التالية:

• الكفاءة بدلالة القدرة أو الجهد والتيار: \[ \eta = \frac{P_s}{P_p} \times 100 = \frac{V_s I_s}{V_p I_p} \times 100 \]
• الكفاءة بدلالة الجهد وعدد اللفات (عندما لا يكون التيار معطى): \[ \eta = \frac{V_s N_p}{V_p N_s} \times 100 \]

ملاحظات سريعة لحل المسائل:

• المحول الرافع للجهد: يكون خافضاً للتيار (\(V_s > V_p\) و \(N_s > N_p\) و \(I_s < I_p\)).
• المحول الخافض للجهد: يكون رافعاً للتيار (\(V_s < V_p\) و \(N_s < N_p\) و \(I_s > I_p\)).
• المحول لا يعمل بالتيار المستمر (مثل البطارية) لأن فيضه المغناطيسي ثابت فلا يحدث حث متبادل.

📚 لشرح أعمق ومسائل تطبيقية أكتر، اشترك في منصة المأذون.