Tafkeer

1- تستخدم الكابلات السميكة لتقليل القدرة الكهربائية المفقودة في المحولات الكهربائية.

الكابلات السميكة تقلل من المقاومة. أين يكون هذا التأثير أكثر أهمية في نظام نقل الطاقة الكهربائية: داخل المحول نفسه أم في خطوط النقل الطويلة؟

صح
خطأ

الإجابة الصحيحة هي(خطأ).

الكابلات السميكة (ذات مساحة المقطع الكبيرة) تستخدم لتقليل المقاومة الكهربائية (\(R \propto 1/A\)). وتقليل المقاومة يقلل من القدرة المفقودة على شكل حرارة (\(P_{\text{loss}} = I^2R\)) أثناء نقل التيار الكهربائي.

الاستخدام الأساسي والمقصود عادةً عند الحديث عن "الكابلات السميكة لتقليل الفقد" هو فيخطوط نقل القدرة الكهربائية لمسافات طويلةبين محطات التوليد والمستهلكين. في هذه الخطوط، يمكن أن تكون المقاومة الكلية كبيرة بسبب طول المسافة، وتقليلها باستخدام كابلات سميكة أمر ضروري لزيادة كفاءة النقل.

أما بالنسبةللمحولات الكهربائية، فإن ملفاتها تصنع من أسلاك (يمكن اعتبارها كابلات داخلية) ذات مقاومة منخفضة. بينما يساهم استخدام أسلاك سميكة للملفات في تقليل الفقد النحاسي داخل المحول، فإن العبارة "تستخدم الكابلات السميكة لتقليل القدرة الكهربائية المفقودة في المحولات الكهربائية" ليست هي التطبيق الأكثر دقة أو شيوعاً لهذا المفهوم. الفقد في المحولات له أسباب أخرى رئيسية مثل تيارات إيدي في القلب الحديدي والتخلف المغناطيسي.

للتفكير:ما هي الطرق الأخرى المستخدمة لتقليل فقدان القدرة أثناء نقل الكهرباء لمسافات طويلة بالإضافة إلى استخدام الكابلات السميكة؟ (تلميح: يتعلق بالجهد والتيار).
(الوحدة السابعة: التأثيرات الكهرومغناطيسية، الدرس 3-7: المحولات الكهربائية، فقرة "نقل القدرة الكهربائية"، صفحات 126-127. وأيضاً الوحدة الثانية، الدرس 4-2: المقاومة، العلاقة بين المقاومة ومساحة المقطع، صفحة 43)

2- إذا كان الجهد الكهربائي الداخل إلى الملف الابتدائي \((12 \text{ V})\) والجهد الخارج من الملف الثانوي \((240 \text{ V})\) وكان التيار المار في الملف الثانوي \((0.04 \text{ A})\)، يكون مقدار التيار المار في الملف الابتدائي:

شرح السؤال

في المحول المثالي، القدرة الداخلة تساوي القدرة الخارجة. استخدم العلاقة \(V_p I_p = V_s I_s\) لحساب التيار الابتدائي. تذكر أن قيمة التيار الثانوي قد تم تعديلها في هذا التحليل.

\(0.2 \text{ A}\)
\(0.04 \text{ A}\)
\(0.6 \text{ A}\)
\(0.8 \text{ A}\)

3- أي من الإجراءات التالية تولد قوة دافعة كهربائية مستحثة:

شرح السؤال

لتوليد قوة دافعة كهربائية مستحثة، يجب أن يكون هناك تغير في الفيض المغناطيسي الذي يخترق الملف. أي من هذه الإجراءات يحقق هذا الشرط؟

تدوير ملف في مجال مغناطيسي
تدوير مغناطيس حول ملف ثابت
الإمساك بمغناطيس ثابت داخل ملف
الإجابتان (أ) ، (ب) صحيحتان

الإجابة الصحيحة هي(الإجابتان (أ) ، (ب) صحيحتان).

تتولد قوة دافعة كهربائية مستحثة (emf) في دائرة (مثل ملف) عندما يتغير الفيض المغناطيسي الذي يمر عبر تلك الدائرة. هذا هو مبدأ الحث الكهرومغناطيسي الذي اكتشفه فاراداي.

تدوير ملف في مجال مغناطيسي (أ):عندما يدور الملف، فإن عدد خطوط المجال المغناطيسي التي تخترق مساحة الملف يتغير باستمرار (إلا إذا كان محور الدوران موازياً للمجال). هذا التغير في الفيض يولد قوة دافعة كهربائية مستحثة. هذا هو مبدأ عمل المولدات الكهربائية.
تدوير مغناطيس حول ملف ثابت (ب):إذا كان المغناطيس يدور بالقرب من ملف ثابت، فإن شدة واتجاه المجال المغناطيسي الذي يخترق الملف يتغيران مع الزمن. هذا التغير في الفيض يولد قوة دافعة كهربائية مستحثة. هذا أيضًا مبدأ يستخدم في بعض أنواع المولدات.
الإمساك بمغناطيس ثابت داخل ملف (ج):إذا كان كل من المغناطيس والملف ثابتين بالنسبة لبعضهما البعض، فإن الفيض المغناطيسي الذي يخترق الملف يكون ثابتًا ولا يتغير. وبالتالي، لا تتولد قوة دافعة كهربائية مستحثة.

إذن، كل من الإجراءين (أ) و (ب) يؤديان إلى تغير في الفيض المغناطيسي وبالتالي ي ولدان قوة دافعة كهربائية مستحثة.

للتفكير:هل يمكن توليد قوة دافعة كهربائية مستحثة إذا تحرك المغناطيس والملف معًا بنفس السرعة وفي نفس الاتجاه بحيث لا يوجد تغير نسبي بينهما؟
(الوحدة السابعة: التأثيرات الكهرومغناطيسية، الدرس 1-7: الحث الكهرومغناطيسي، "تجارب فاراداي"، صفحة 117؛ وقانون فاراداي، صفحة 118)

4- جهاز كهرومغناطيسي يقوم بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية:

شرح السؤال

فكر في وظيفة كل من الأجهزة المذكورة. أي منها يأخذ حركة (طاقة ميكانيكية) وينتج عنها كهرباء؟

المحرك الكهربائي
المولد الكهربائي
المحول الكهربائي
الحفار الكهربائي