يتم استخدام الأجهزة التي تعمل بالطاقة الكهربائية (الهواتف وأجهزة الكمبيوتر وغسالات الصحون وآلات القهوة) بشكل يومي وتجعل حياتنا أسهل. يتم جلب الكهرباء إلى منازلنا باستخدام المولدات الكهربائية. تعمل المولدات الكهربائية الحديثة على نفس أساس المولد الذي اخترعه مايكل فاراداي عام 1831. المولدات الأكثر استخدامًا هي مولدات التيار المتردد (التيار البديل) ، وهي مولدات الطاقة اليومية.
تعريف
المولد الكهربائي هو جهاز يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. القانون الذي يحكمها هو مبدأ "الحث الكهرومغناطيسي" الذي اخترعه فاراداي. ينص المبدأ على أن المجال المغناطيسي المتغير يسبب جهدًا في الموصل. هناك نوعان من المولدات الكهربائية: مولدات التيار المتردد والتيار المستمر. ينتج مولد التيار المتردد تيارًا يعكس الاتجاه باستمرار وينتج مولد التيار المستمر تيارًا يتدفق في اتجاه واحد فقط.
القطع
الأجزاء الأساسية لمولد التيار المتردد هي الطاقة الميكانيكية والمغناطيس ودوران واحد أو أكثر. بدون أي من هذه الأجزاء ، لا يمكن إنتاج الكهرباء. كل جزء له دوره الخاص.
كيف تعمل
تتكون كل ذرة من عدد متساوٍ من البروتونات (موجبة) والإلكترونات (سالبة). تحتوي بعض المواد (تسمى الموصلات) على إلكترونات فضفاضة يمكن أن تتدفق من ذرة إلى أخرى. يسمى تدفق الإلكترونات بالكهرباء. يمكن أن يتسبب المغناطيس بسهولة في تدفق الإلكترونات من ذرة إلى أخرى. عندما يقترب المغناطيس من السلك ، تتسبب قوة المغناطيس في تدفق الإلكترونات وبالتالي إنتاج الكهرباء. داخل مولد التيار المتردد ، يتم تدوير واحد أو أكثر من الدوارات (ملفات سلكية) ، يتم تشغيلها بواسطة قوة ميكانيكية ، داخل مجال مغناطيسي.
الطاقة الميكانيكية
يتم استخدام الطاقة الميكانيكية بواسطة مولد التيار المتردد لإنتاج الكهرباء. يمكن استخدام مصادر مثل الماء أو الرياح أو الفحم لتشغيل الدوارات داخل المولد. يتم تشغيل أبسط أنواع المولد بواسطة كرنك يدوي. يمكن تشغيل المولدات الأكبر حجمًا عن طريق توربينات الرياح أو المياه أو الهواء المضغوط أو محركات الاحتراق الداخلي. على سبيل المثال: إذا كان نهر يتدفق عبر مدينة أو بالقرب منها ، فإن مصدر الطاقة الميكانيكية هو تدفق المياه.
مغناطيس
المغناطيس مادة تنتج مجالًا مغناطيسيًا. لها قطب شمالي وجنوبي وتجذب المواد المغناطيسية (المعادن التي تنجذب إلى المغناطيس والتي يمكن أن تكون ممغنطة مثل الحديد أو النيكل أو الكوبالت). داخل مولد التيار المتردد ، يخلق المغناطيس حقلاً مغناطيسيًا بين القطبين الشمالي والجنوبي. عندما يتحرك الدوار بين القطب الشمالي والجنوبي للمغناطيس ، تبدأ الإلكترونات الموجودة في الملف بالتدفق.
الدوار
الجزء المتحرك عبارة عن ملف من الأسلاك يدور داخل المجال المغناطيسي. يجب أن تكون المادة المستخدمة في السلك موصلة جيدة (مصنوعة من ذرات ذات إلكترونات غير محكمة الإمساك بها). عندما يكون السلك قريبًا من القطب الجنوبي ، تتدفق الإلكترونات في اتجاه واحد وعندما تكون قريبة من القطب الشمالي ، تتدفق الإلكترونات في الاتجاه الآخر. نظرًا لأن السلك يدور من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي للمغناطيس والعودة إلى القطب الشمالي وما إلى ذلك ، فإن التيار الكهربائي ينعكس الاتجاه باستمرار.