المحول الكهربائي — مبدأ عمله وأنواعه وتطبيقاته — العلوم الفيزيائية — السنة الثالثة متوسط — المنهاج الجزائري

المحول الكهربائي

مفهوم المحول الكهربائي

المحول الكهربائي (Transformer) جهاز كهرومغناطيسي يستخدم لرفع أو خفض التوتر الكهربائي المتناوب مع الحفاظ على التردد نفسه، ويعتمد في عمله على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي.

مكونات المحول الكهربائي

• النواة الحديدية: قلب من صفائح حديدية رقيقة معزولة لتقليل التيارات الدوامية
• الملف الابتدائي: ملف متصل بمصدر التوتر المتناوب (عدد لفاته N₁)
• الملف الثانوي: ملف متصل بالجهاز المستهلك (عدد لفاته N₂)

مبدأ العمل

عند مرور تيار متناوب في الملف الابتدائي، يتولد مجال مغناطيسي متغير في النواة الحديدية. هذا المجال يقطع الملف الثانوي، فيحث فيه قوة محركة كهربائية (توتراً). تعمل النواة الحديدية على تركيز المجال المغناطيسي وزيادة كفاءة النقل بين الملفين.

قانون المحول

العلاقة	الصيغة	الشرح
نسبة التحويل	U₂ ÷ U₁ = N₂ ÷ N₁ = m	نسبة التوترات تساوي نسبة عدد اللفات
المحول الرافع	N₂ > N₁ → U₂ > U₁	عدد لفات الثانوي أكبر من الابتدائي
المحول الخافض	N₂ < N₁ → U₂ < U₁	عدد لفات الثانوي أصغر من الابتدائي

المحول المثالي

في المحول المثالي (دون فقدان)، تتحقق العلاقة: U₁ × I₁ = U₂ × I₂ (استطاعة الدخل = استطاعة الخرج). مما يعني أن رفع التوتر يؤدي إلى خفض شدة التيار والعكس صحيح.

أمثلة محلولة

المثال 1: محول عدد لفات ملفه الابتدائي 200 لفة، وعدد لفات ملفه الثانوي 1000 لفة، التوتر الابتدائي 220 V. احسب التوتر الثانوي.

الحل: N₂ ÷ N₁ = U₂ ÷ U₁ → 1000 ÷ 200 = 5 ← m = 5. إذن: U₂ = m × U₁ = 5 × 220 = 1100 V (محول رافع).

المثال 2: محول خافض يعطي توتراً ثانوياً 12 V من توتر ابتدائي 220 V. إذا كان عدد لفات الثانوي 30 لفة، فما عدد لفات الابتدائي؟

الحل: U₂ ÷ U₁ = N₂ ÷ N₁ → 12 ÷ 220 = 30 ÷ N₁ → N₁ = (30 × 220) ÷ 12 = 550 لفة.

تطبيقات المحول الكهربائي

• محطات توليد الكهرباء: رفع التوتر لنقل الطاقة لمسافات بعيدة
• شواحن الهواتف: خفض التوتر من 220V إلى 5V-12V
• أجهزة التلفاز والحاسوب: توفير التوترات المناسبة للدوائر الداخلية
• أفران الميكروويف: رفع التوتر لتشغيل المغنطرون

خلاصة الدرس

المحول الكهربائي جهاز يعمل بالتيار المتناوب فقط، يعتمد على الحث الكهرومغناطيسي بين ملفين (ابتدائي وثانوي) ملفوفين على نواة حديدية. يرفع أو يخفض التوتر حسب نسبة عدد اللفات (m = N₂/N₁ = U₂/U₁). استخداماته واسعة في نقل الطاقة الكهربائية وتزويد الأجهزة بالتوتر المناسب.

📍 دروس مشابهة

• التحليل الكهربائي البسيط — تحليل محلول كلوريد الصوديوم
• الدارة الكهربائية البسيطة — مكوناتها ورموزها وتركيبها
• الطاقة الكهربائية — حساب الطاقة المستهلكة والكيلوواط الساعي

📖 جميع دروس المتوسط | دروس السنة الثالثة متوسط