1- تستخدم المحولات الكهربائية في رفع أو خفض قوة دافعة كهربائية مستمرة. شرح السؤال تذكر مبدأ عمل المحول الكهربائي، هل يعتمد على مجال مغناطيسي ثابت أم متغير؟ وكيف يتولد هذا المجال من التيار الكهربائي؟ صح خطأ الإجابة الصحيحة (خطأ)المحولات الكهربائية تعتمد بشكل أساسي على مبدأالحث الكهرومغناطيسي المتبادلبين ملفين. لكي يتولد تيار مستحث في الملف الثانوي، يجب أن يقطعه فيض مغناطيسي متغير.التيار المستمر (DC):يولد مجالاً مغناطيسياً ثابتاً في الشدة والاتجاه. هذا المجال الثابت لا يمكنه حث أي قوة دافعة كهربائية في الملف الثانوي (إلا في لحظة غلق الدائرة أو فتحها فقط).التيار المتردد (AC):يولد مجالاً مغناطيسياً متغيراً في الشدة والاتجاه باستمرار. هذا التغير المستمر في الفيض المغناطيسي هو الذي يسبب حث قوة دافعة كهربائية مترددة في الملف الثانوي.للتوسع:لهذا السبب يتم نقل الطاقة الكهربائية لمسافات طويلة على هيئة تيار متردد، لأنه يمكن رفع جهده بكفاءة عالية باستخدام المحولات لتقليل الفقد في الطاقة ($P_{\mathrm{lost}} = I^2R$)، ثم خفضه مرة أخرى عند مناطق الاستهلاك.(الوحدة السابعة: التأثيرات الكهرومغناطيسية، 7-3: المحولات الكهربائية، صفحة 124)
2- إذا كان تردد دوران ملف مولد التيار المتردد هو ($1500$ دورة/دقيقة) فإنه يدور ($\frac{1}{4}$) دورة في زمن قدره: شرح السؤال ابدأ بتحويل التردد من (دورة/دقيقة) إلى (دورة/ثانية) أي هرتز. بعد ذلك، أوجد الزمن الدوري (زمن الدورة الكاملة). أخيراً، احسب الزمن اللازم لربع دورة. $1 \times 10^{-3} \, \mathrm{s}$ $25 \, \mathrm{min}$ $0.01 \, \mathrm{s}$ $0.04 \, \mathrm{min}$ الإجابة الصحيحة ($0.01 \, \mathrm{s}$) الحل يتم على خطوات: تحويل التردد ($f$):نحول التردد من دورة/دقيقة إلى دورة/ثانية ($\mathrm{Hz}$). $$ f = \frac{1500 \, \mathrm{rev}}{1 \, \mathrm{min}} = \frac{1500 \, \mathrm{rev}}{60 \, \mathrm{s}} = 25 \, \mathrm{Hz} $$ حساب الزمن الدوري ($T$):الزمن الدوري هو الزمن اللازم لعمل دورة كاملة واحدة، وهو مقلوب التردد. $$ T = \frac{1}{f} = \frac{1}{25} = 0.04 \, \mathrm{s} $$ حساب زمن ربع دورة:الزمن اللازم لربع دورة هو ربع الزمن الدوري . $$ t_{1/4} = \frac{T}{4} = \frac{0.04 \, \mathrm{s}}{4} = 0.01 \, \mathrm{s} $$ (الوحدة السابعة: التأثيرات الكهرومغناطيسية، 7-2: مولدات التيار المتردد، صفحة 123)
3- ملف مكون من ($500$ لفة) يدور في مجال مغناطيسي منتظم، فإذا تغير فيه الفيض بمقدار ($-12 \times 10^{-5} \, \mathrm{Wb}$) في زمن قدره ($0.005 \, \mathrm{s}$) فإن القوة الدافعة الكهربائية المستحثة تساوي: شرح السؤال هذا تطبيق مباشر لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي. استخدم الصيغة التي تربط القوة الدافعة الكهربائية المستحثة بعدد اللفات ومعدل التغير في الفيض المغناطيسي. $4.2 \, \mathrm{V}$ $12 \, \mathrm{V}$ $-12 \, \mathrm{V}$ $1.5 \, \mathrm{V}$ الإجابة الصحيحة ($12 \, \mathrm{V}$) نستخدم قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي: $$ \mathcal{E} = -N \frac{\Delta\Phi}{\Delta t} $$ حيث: $N = 500$ (عدد اللفات) $\Delta\Phi = -12 \times 10^{-5} \, \mathrm{Wb}$ (التغير في الفيض) $\Delta t = 0.005 \, \mathrm{s}$ (التغير في الزمن) بالتعويض في القانون: $$ \mathcal{E} = -(500) \times \frac{-12 \times 10^{-5}}{0.005} $$ $$ \mathcal{E} = 500 \times \frac{12 \times 10^{-5}}{5 \times 10^{-3}} = 500 \times (2.4 \times 10^{-2}) = 12 \, \mathrm{V} $$ الإشارة السالبة في قانون فاراداي (قاعدة لنز) تحدد اتجاه التيار، ولكن السؤال يطلب مقدار القوة الدافعة الكهربائية. (الوحدة السابعة: التأثيرات الكهرومغناطيسية، 7-1: الحث الكهرومغناطيسي، صفحة 118)
4- في المحول الرافع للجهد تكون فيه عدد لفات الملف الابتدائي: شرح السؤال "رافع للجهد" يعني أن جهد الخرج (الثانوي) أعلى من جهد الدخل (الابتدائي). كيف ترتبط نسبة الجهدين بنسبة عدد اللفات في المحول المثالي؟ تساوي عدد لفات الملف الثانوي أقل من عدد لفات الملف الثانوي أكبر من عدد لفات الملف الثانوي جميع الإجابات السابقة خاطئة الإجابة الصحيحة (أقل من عدد لفات الملف الثانوي) العلاقة الأساسية في المحول الكهربائي هي: $$ \frac{V_s}{V_p} = \frac{N_s}{N_p} $$ حيث $V_s, N_s$ هما الجهد وعدد اللفات في الملف الثانوي، و $V_p, N_p$ هما الجهد وعدد اللفات في الملف الابتدائي. في المحولالرافع للجهد، يكون جهد الملف الثانوي أكبر من جهد الملف الابتدائي ($V_s > V_p$). لكي تتحقق هذه العلاقة، يجب أن يكون عدد لفات الملف الثانوي أكبر من عدد لفات الملف الابتدائي ($N_s > N_p$). إذن، عدد لفات الملف الابتدائي ($N_p$) يكون أقل من عدد لفات الملف الثانوي ($N_s$). (الوحدة السابعة: التأثيرات الكهرومغناطيسية، 7-3: المحولات الكهربائية، صفحة 124)
