فيديو السؤال: إيجاد شدة تيار الخرج لمحول كهربي الفيزياء • الصف الثالث الثانوي

نسخة الفيديو النصية

محول كفاءته 100 بالمائة وفرق جهد دخله 20 فولت وشدة تيار دخله أربعة أمبير. إذا كان فرق جهد خرجه 40 فولت، فما شدة تيار خرجه؟

حسنًا، في هذا السؤال، لدينا محول كهربي. وأول ما علمناه عن هذا المحول هو أن كفاءته 100 بالمائة. إذا كانت كفاءة أي شيء 100 بالمائة، فلن تهدر أي طاقة. بعبارة أخرى، كل الطاقة التي تدخل مكونًا كفاءته 100 بالمائة تخرج مرة أخرى في صورة طاقة مفيدة.

بعبارة أخرى، لا تهدر الطاقة في صورة حرارة أو صوت أو شيء من هذا القبيل. إذن، في هذه الحالة، لدينا محول كهربي كفاءته 100 بالمائة. في المحول الكهربي، ندخل طاقة كهربية؛ لأن المحول يتكون في الأساس من ملفين حول قلب من الحديد. يمر تيار كهربي بالملفين، ولذا ندخل الطاقة الكهربية عبر ملف الدخل.

وإذا كانت كفاءة المحول 100 بالمائة، فستخرج كل هذه الطاقة من ملف الخرج أيضًا، في صورة طاقة كهربية. لذا، مرة أخرى، لا يهدر هذا المحول أي طاقة في صورة حرارة، ولا يصدر أزيزًا ويهدر الطاقة في صورة صوت أو أي شيء من هذا القبيل. وهذه معلومة مفيدة؛ لأننا يمكن أن نتذكر أن القدرة تعرف بأنها معدل انتقال الطاقة، أو الطاقة المنتقلة لكل وحدة زمن.

في المحول الكهربي الذي كفاءته 100 بالمائة، ذكرنا أنه لا تهدر أي طاقة. ومن ثم، فإنه في كل ثانية، تخرج كل الطاقة التي نمد بها ملف الدخل من ملف الخرج أيضًا. لذا، إذا كانت طاقة الدخل تساوي طاقة الخرج، فمن البديهي أن تساوي طاقة الدخل لكل ثانية طاقة الخرج لكل ثانية أيضًا.

ومن ثم، يمكننا أيضًا كتابة العبارة الآتية: «قدرة الدخل تساوي قدرة الخرج». والأمر المهم هنا هو أنه يمكننا ربط هذه القدرة بفرق جهد ملف الدخل وملف الخرج وشدة تيار كل منهما. يمكننا أن نتذكر أن القدرة تساوي فرق الجهد مضروبًا في شدة التيار.

ومن ثم، بالنسبة إلى ملف الدخل، يمكننا القول إن قدرة الدخل تساوي فرق جهد الدخل مضروبًا في شدة تيار الدخل. ويمكننا أن نقول الشيء نفسه عن قدرة الخرج، التي تساوي فرق جهد الخرج مضروبًا في شدة تيار الخرج. لكن كما ذكرنا من قبل، قدرة الدخل تساوي قدرة الخرج.

لذا، نقول إن قدرة الدخل تساوي قدرة الخرج. والآن في هذه المرحلة، يمكننا أن نلاحظ أن لدينا في السؤال قيم فرق جهد الدخل، وشدة تيار الدخل، وفرق جهد الخرج. ومطلوب منا إيجاد شدة تيار الخرج. علينا إذن أخذ هذه المعادلة وإعادة ترتيبها لإيجاد شدة تيار الخرج.

نفعل ذلك بقسمة طرفي المعادلة على فرق جهد الخرج. وبهذه الطريقة، يحذف فرق جهد الخرج من الطرف الأيمن، وتتبقى لدينا شدة تيار الخرج فقط. وهذا يعني أن لدينا الآن مقدارًا يعبر عن شدة تيار الخرج.

شدة تيار الخرج تساوي فرق جهد الدخل مقسومًا على فرق جهد الخرج، ثم نضرب هذا الكسر في شدة تيار الدخل. جميع كميات الطرف الأيمن من المعادلة معطاة في السؤال. ومن ثم، علينا التعويض بهذه القيم فقط.

نقول إن شدة تيار الخرج تساوي فرق جهد الدخل، 20 فولت، مقسومًا على فرق جهد الخرج، 40 فولت، مضروبًا في شدة تيار الدخل، أربعة أمبير. بإيجاد قيمة هذا الكسر، نحصل على إجابة تساوي اثنين أمبير. ومن ثم، فإن شدة تيار الخرج في المحول الكهربي تساوي اثنين أمبير.