شرح توليد الكهرباء بالمغناطيس
العلاقة بين الكهرباء والمغناطيس
توجد علاقة وطيدة جدًا بين الكهرباء والمغناطيس، والذي يعتمد مبدأ عمله إلى أنّ الجسيم المشحون، سواء كان بروتونًا، أو إلكترونًا، أو نيوترونًا، يولد مجالًا مغناطيسيًا، ونتيجة التغير في المجال المغناطيسي، يؤدي إلى توليد تيار كهربائي يعبر عبر الموصل، مثل السلك، ولذلك سيتم التطرق في هذا المقال إلى شرح توليد الكهرباء بالمغناطيس، وذكر إيجابيات وسلبيات الكهرباء المتولدة بالمغناطيس، والتطبيقات على ذلك.[١]
شرح توليد الكهرباء بالمغناطيس
يوجد العديد من الطرق التي تم من خلالها توليد الكهرباء خلال العصور، ومن هذه الطرق استخدام المغناطيس، والتي تم اكتشافها في العشرينيات، وأوائل الثلاثينيات من القرن العشرين، ويمكن شرح توليد الكهرباء بالمغناطيس من خلال ملاحظة حركة حلقة من الأسلاك، أو حلقة من النحاس بين أقطاب المغناطيس، حيث تولد بسببها طاقة كهربائية، والتي أطلق عليها اسم الحث الكهرومغناطيسي، واعتمدت الطريقة على إحضار مغناطيس وتدويره داخل حلقة مغلقة من المواد الموصلة، حيث اتخذت هذه الطريقة نموذج لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.[٢]، ولقد تم استخدام التيار الكهربائي المستحث من خلال المغناطيس في العديد من الاستخدامات التي تشرح توليد الكهرباء بالمغناطيس بطريقة عملية، ومنها:
المولد الكهربائي
يعتمد مبدأ عمله على تحويل الطاقة الميكانيكة إلى طاقة كهربائية، حيث يحتوي كل مولد على ملف من الأسلاك ضمن مجال مغناطيسي، وعند استخدام الجهاز كمحرك، يتم تمرير التيار عبر الملف، فيتفاعل المجال المغناطيسي مع التيار، مؤديًا إلى التفاف الملف، ومسببًا له الحركة، ويعتمد مولد التيار المتردد، على قانون فاردي للحث، حيث تصبح اللفائف تدور بمعدل ثابت ضمن المجال المغناطيسي.[٣]
المحولات
يتم عادةً توليد الكهرباء في أماكن بعيدة عن الجهة المستهدفة، ويتم نقلها عبر محولات لمسافات طويلة عبر خطوط الكهرباء، حيث في محطة توليد الكهرباء، تقاس القدرة المنتجة بالجهد مضروبًا بقيمة التيار، ولتقليل التيار مع الحفاظ على قدرة ثابتة، يتم زيادة الجهد، وذلك من خلال استخدام مولد التيار المتردد، لكن هناك طريقة أفضل من ذلك باستخدام المحول الذي يتكون من ملفين لهما عدد غير متساوٍ من الحلقات، والمرتبط بنواة حديدية، وحين يمر التيار الكهربائي من أحدهما للآخر، يتغير معدل التدفق من الملف الأول للثاني، فيؤدي إلى تكوين جهد في الملف الثاني، وبهذا فإنّ الجهد المستحث له تيار متردد أيضًا.[٣]
إيجابيات وسلبيات الطاقة الكهرومغناطيسية
تتمركز ايجابيات الكهرباء المتولدة بالمغناطيس في أنها لا تحتاج إلى مصدر كهربائي خارجي لتوليد الطاقة الكهربائية، بل تعتمد على تحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهربائية داخل الملف محفزة لإنتاج تيار كهربائي، حيث يمكن استغلال الأماكن التي تحتوي على الطاقة الميكانيكية لتوليد التيار الكهربائي، مثل التوربينات البخارية، أو الغازية، أو محركات الديزل، أو البنزين، وأيضا من مزاياها أنه يمكن توليد نوعين من التيار الكهربائي: المستمر والمتردد، أما في حال التطرق إلى سلبيات الطاقة الكهرومغناطيسية، فالمولدات التي تستخدم حقول كهرومغناطيسية واسعة لتوليد الكهرباء قد تكون خطيرة على الأشخاص الذين يستخدمون بعض الأجهزة الطبية، مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب، وقد تتداخل هذه المجالات أيضًا مع الأجهزة الإلكترونية، مثل الهواتف المحمولة، وأجهزة الحاسوب، كما يجب الانتباه إلى ضرورة عدم استخدام المولدات ضمن المناطق التي تحتوي على مواد قابلة للإشتعال؛ لإنها تنتج حرارة يمكن أن تسبب الحرائق.[٤]
المراجع[+]
- ↑ “How Does Electrical Energy Work?”, www.thoughtco.com, Retrieved 17-06-2019. Edited.
- ↑ “Electricity generation”, www.en.wikipedia.org, Retrieved 17-06-2019. Edited.
- ^ أ ب “Applications of electromagnetic induction”, www.physics.bu.edu, Retrieved 17-06-2019.
- ↑ “What are the Advantages and Disadvantages of Electromagnetic Energy Power Sources?”, www.sciencing.com, Retrieved 17-06-2019. Edited.
