المولدات الكهربائية هي الأجهزة التي تقوم بالتحويل طاقةعلم الميكانيكا, كيمياء او حتى. شمسي في طاقةكهربائي. يمكن استخدام الطاقة التي تنتجها المولدات لتشغيل الدوائر الكهربائية. انظر أدناه بعض الأمثلة على المولدات:
→ البطاريات
→ البطاريات
→ مولدات تعمل بالديزل
← محطات الطاقة الكهرومائية
→ محطات الطاقة الشمسية (الألواح الكهروضوئية)
← محطات طاقة الرياح
→ محطات الطاقة النووية
تسمى الظاهرة التي يستخدمها بعض المولدات المذكورة أعلاه لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية الحث الكهرومغناطيسيتتكون هذه العملية من تغيير ملف تدفق المجال المغناطيسي على حلقة موصلة ، وبالتالي تعزيز ظهور أ التيار الكهربائي المتردد.
نرى أيضا: اكتشاف الحث الكهرومغناطيسي
في لوحاتالكهروضوئية، بدورها ، قادرة على تحويل الطاقة الموجودة في موجات كهرومغناطيسية في الكهرباء من خلال التأثير الكهروضوئي.
القوة الدافعة الكهربائية
ال الخضوع لكهربائي (FEM) يتوافق مع الإمكانات الكهربائية الكاملة التي يمكن أن ينتجها المولد. عند الاتصال بدائرة ، يكون جزء من الطاقة المتولدة تتبدد في شكل حرارة بسبب تكوين أ التيار الكهربائي داخل. هذه الظاهرة تسمى تأثير الجول، يحدث ذلك لأن المولدات لديها بعض المقاومة الداخليةلذلك ، لا يوجد مولد مثالي.
يمكن أيضًا فهم القوة الدافعة الكهربائية على أنها مقدار الطاقة الكهربائية الكامنة التي توفرها المولدات لكل وحدة من الشحنة الكهربائية:
يمكننا حساب القوة الدافعة الكهربائية الناتجة عن المولد باستخدام المعادلة التالية:
و - القوة الدافعة الكهربائية [V]
يو - الجهد الكهربائي القابل للاستخدام [V]
صأنا- المقاومة الداخلية للمولد [Ω]
أنا - التيار الكهربائي [A]
تشير المعادلة أعلاه إلى هذا الجزء من الطاقة المنتجة بواسطة مولد (و) é تستخدم للاتصال الأجهزة الإلكترونية (يو)، وجزء آخر تتبدد(صأنا.أنا). من خلال معادلة القوة الدافعة الكهربائية ، من الممكن استنتاج معادلة مميزة للمولدات ، التي توفر لنا الجهد القابل للاستخدام(يويو) بواسطة دائرة تعمل بمولد حقيقي:
الخريطة الذهنية: المولدات
* لتنزيل الخريطة الذهنية ، انقر هنا!
تمثيل المولد في الدائرة
عادة ما يتم تمثيل المولدات في الدوائر ، ويظهر الرسم البياني أدناه:
في المولدات التيار الكهربائي (بالمعنى التقليدي) يجب أن تتدفق دائمًا من الأصغر ل أكبرالقدرهكهربائي، أثبت بواسطة شريطالقليل (-) ولل شريط كبير (+)، على التوالى. يشير هذا التمثيل إلى أن التيار الكهربائي يكتسب طاقة عند المرور عبر المولد. المقاومة صأنا هو مبين في الدائرة هو المقاومة الداخلية من المولد.
منحنى مميز للمولدات
المنحنى المميز للمولدات هو أ مستقيمإلى أسفل في ال أولرباعي من مستويديكارتي. يمثل انخفاض الجهد داخل المولد ويمكن فهمه على النحو التالي:
إذا كان التيار الناتج عن المولد فارغًا (أنا = 0)، ثم لن تتبدد أي طاقة. لذلك ، سيكون كل الجهد الناتج هو القوة الدافعة الكهربائية نفسها (U = E).
إذا كان المولد قصير الدائرة ، ومتصل مباشرة بالأطراف الموجبة والسالبة بواسطة سلك بدون مقاومة ، فسيتم إنتاج أقصى تيار ممكن. إذا تم توصيل هذا المولد بدائرة وأنتج مثل هذا التيار ، فإن مقاومته الداخلية ستستهلك كل الطاقة المنتجة. بهذه الطريقة ، ستكون الإمكانات التي أنشأها المولد لاغية (ش = 0). يشاهد:
و - القوة الدافعة الكهربائية [V]
صأنا- المقاومة الداخلية للمولد [Ω]
أنانسخة - تيار كهربائي قصير الدائرة [A]
من خلال قانون أوم الأول ، يمكننا استخدام المعلومات الواردة في المنحنى المميز للمولدات لحساب مقاومتها الداخلية. يشاهد:
نرى أيضا: قانون أوم
الطاقة الكهربائية في المولدات
الطاقة الكهربائية هي كمية قياسية تُقاس عادةً بالواط (أو الوحدات المشتقة). يمثل معدل تغير الطاقة الكهربائية كدالة زمنية. في المولدات هناك ثلاثة أنواع من الطاقة الكهربائية:
إجمالي الطاقة الكهربائية: يتوافق مع كل الطاقة الكهربائية التي تنتجها المولدات. تعطى بالمعادلة:
الطاقة الكهربائية القابلة للاستخدام: الطاقة الكهربائية المتاحة للدائرة الكهربائية. يمكن حسابها باستخدام المعادلة التالية:
-
الطاقة الكهربائية المشتتة: الطاقة الكهربائية التي يستهلكها تأثير جول نتيجة مرور التيار الكهربائي عبر المقاومة الداخلية للمولدات.
لذلك ، يمكن تصنيع توازن الطاقة في المولدات من خلال المعادلات التالية:
دخل المولدات
دخل المولدات هو أ عظمةالفيزياءبلا أبعاد مما يدل على قدرة المولد في التحول شكل من أشكال الطاقة في كهرباء. يتم إعطاء دخل المولدات من قبل السبب بين ال القدرهكهربائيمفيد وما تملكه الخضوع لكهربائي:
من جانبي رافائيل هيلربروك
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/geradores-eletricos-forca-eletromotriz.htm
