نسبة التحويل

المناهج: GCSE, Sek I/II

الهدف¶

معرفة كيف يعتمد الجهد على الملف الثانوي للمحوّل على عدد لفات الملفين.

التجهيز¶

مصدر جهد متردد 6 V، 50 Hz (موجة جيبية) موصول بالملف الابتدائي للمحوّل (500 لفة، زوج المقابس الأيسر). الملف الثانوي (250 لفة، الزوج الأيمن) غير موصول بشيء. فوق المحوّل فولتميتران في وضع AC: الأيسر على الملف الابتدائي، والأيمن على الثانوي. عدد اللفات مطبوع على البكرتين؛ والمقبس العلوي في كل زوج هو بداية الملف.

خطوات العمل¶

سجّل قراءتي الفولتميترين وعدد لفات البكرتين.
احسب نسبة الجهدين \(U_2 / U_1\) ونسبة اللفات \(N_2 / N_1\).
في بطاقة معاملات المحوّل، اضبط لفات الملف الثانوي على 1000. سجّل القراءات وقارن النسبتين مرة أخرى.
اضبط لفات الملف الثانوي على 500، ثم لفات الملف الابتدائي على 250، ثم على 1000. كيف يتغير \(U_2\)؟

النتيجة المتوقعة

تُظهر فولتميترات AC القيمة الفعالة: مع سعة 6 V يُظهر الملف الابتدائي 4.24 V. ومع 250 لفة على الملف الثانوي تحصل على 2.08 V، ومع 1000 لفة نحو 8.3 V: يكون المحوّل خافضًا أو رافعًا بحسب نسبة اللفات. ومع 500 لفة على الثانوي و250 على الابتدائي يكون الجهد أيضًا نحو 8.3 V، ومع 1000 على الابتدائي نحو 2.1 V: المهم نسبة اللفات لا عددها. نسبة الجهدين تساوي تقريبًا نسبة اللفات، \(U_2 / U_1 \approx N_2 / N_1\). وهي أقل بنسبة 2% لأن جزءًا من التدفق المغناطيسي للملف الابتدائي لا يمر عبر الملف الثانوي.

الأسئلة¶

كم لفة تلزم على الملف الثانوي للحصول على 12 V من 4.24 V؟
ما نسبة اللفات في الخطوة 3؟ هل المحوّل رافع أم خافض؟
لماذا يعطي الملف الثانوي جهدًا مع أنه غير موصول بالملف الابتدائي ولو بسلك واحد؟

الإجابات

\(N_2 = N_1 \cdot U_2 / U_1\) = 500 · 12 / 4.24 ≈ 1415 لفة. محوّل المنضدة يعطي أقل من نسبة اللفات بنسبة 2%، لذلك يلزم على المنضدة نحو 1415 / 0.98 ≈ 1440 لفة.
\(N_2 / N_1\) = 1000 / 500 = 2. لفات الملف الثانوي أكثر من لفات الملف الابتدائي، لذلك المحوّل رافع: يرتفع الجهد من 4.24 V إلى نحو 8.3 V.
التيار المتردد في الملف الابتدائي يولّد تدفقًا مغناطيسيًا مترددًا، والقلب الفولاذي ينقل هذا التدفق عبر الملف الثانوي. والتدفق المغناطيسي المتغير يحث جهدًا في كل لفة من لفات الملف الثانوي (الحث الكهرومغناطيسي)، لذلك تنتقل الطاقة عبر المجال المغناطيسي دون أي تلامس كهربائي.