نسخة الفيديو النصية
ما نوع التيار الذي ينتجه مولد يحتوي على مقوم للتيار؟
للإجابة عن هذا السؤال، ستحتاج إلى فهم التركيب الأساسي لمولد يحتوي على مقوم للتيار وآلية تشغيله. مثل معظم المولدات الكهربية، المكون الرئيسي للمولد الذي يحتوي على مقوم للتيار، والذي ينتج التيار الكهربي، هو ملف يدور في مجال مغناطيسي. عندما يدور الملف يتغير الفيض المغناطيسي خلال الملف؛ مما يحث فرق جهد.
بالنسبة إلى هذا النوع من المولدات، يتصل الملف بمقوم تيار، وهو في الأساس حلقة مقسومة إلى نصفين. يوصل مقوم التيار الملف بدائرة كهربية خارجية من خلال فرشاتين موصلتين. ونستخدم هاتين الفرشاتين لأن بإمكانهما الانزلاق بحرية عبر مقوم التيار مما يسمح للملف بالدوران دون لي الدائرة الخارجية مع الحفاظ على الاتصال الكهربي.
عندما نوصل مكونات خارجية مثل هذا المصباح عبر الفرشاتين، تشكل المكونات الخارجية ومقوم التيار والملف دائرة كاملة؛ مما يسمح لفرق الجهد المستحث في الملف بتوصيل التيار عبر المكونات الخارجية. هذا التيار هو محور السؤال. لفهم التيار الناتج عن هذا المولد، سنرسم الملف عند ثلاثة أزمنة متتالية. وسنرسم مقوم التيار عند تلك الأزمنة أيضًا حتى نتمكن من معرفة كيفية توصيل هذه الدائرة. لاحظ أنه في الشكل، لون أحد جانبي مقوم التيار باللون الأرجواني، والجانب الآخر باللون الأصفر. كما لونت إحدى الفرشاتين باللون الأصفر والأخرى باللون الأرجواني. وذلك لكي نتمكن من تتبع أي من الفرشاتين متصل بأي جانب من مقوم التيار.
ها هو الشكل الأول. على اليمين يظهر الملف من منظور جانبي، وبذلك يمكننا رؤية عدد خطوط المجال المغناطيسي التي يقطعها. على اليسار، نوضح اتصال جزئي مقوم التيار بالفرشاتين. ويمكننا ملاحظة أنه عند هذا الزمن، تتصل الفرشاة الأرجوانية بالجزء الأصفر من مقوم التيار، وتتصل الفرشاة الصفراء بالجزء الأرجواني من مقوم التيار. توضح لنا هذه الصورة الأولى اللحظة الزمنية نفسها التي يظهر فيها الشكل الابتدائي الذي رسمناه.
وبما أن الملف يدور في اتجاه عقارب الساعة حول مركزه من هذه الزاوية، فسيكون الملف في زمن تال عموديًّا تمامًا على المجال المغناطيسي. وفي زمن تال آخر، سيكون الملف مائلًا في الاتجاه المعاكس لما كان عليه عند الزمن الأصلي. في هذه المرة الثانية، لا تتصل أي من الفرشاتين بأي من الجزأين الموصلين لمقوم التيار. وفي المرة الثالثة، تتصل الفرشاة الأرجوانية بالجزء الأرجواني من مقوم التيار وتتصل الفرشاة الصفراء بالجزء الأصفر من مقوم التيار.
هذا يقودنا إلى أول ملاحظة مهمة. بين الزمن الابتدائي والزمن النهائي، تبدل الاتصال بين الفرشاتين وجزئي مقوم التيار. في دائرة التيار المستمر، يؤدي عكس التوصيلات الكهربية إلى عكس اتجاه التيار. وهذا ما سيحدث، على سبيل المثال، إذا عكسنا اتجاه بطارية. هذا المولد ليس دائرة تيار مستمر، لكن يجب أن نضع في اعتبارنا فكرة عكس اتجاه التيار عند البدء في ملاحظتنا التالية.
في الصورة الأولى، يقطع الملف خطين من خطوط المجال المغناطيسي التي رسمناها. في الصورة الثانية، يقطع الملف أربعة خطوط من خطوط المجال المغناطيسي التي رسمناها. إذن، بين المرتين الأولى والثانية، زاد الفيض عبر الملف. بالطريقة نفسها نلاحظ أنه في المرة الثالثة يقطع الملف خطين فقط من خطوط المجال المغناطيسي. إذن، انخفض الفيض بين المرة الثانية والمرة الثالثة.
نتذكر الآن أن الفيض المتغير ينتج عنه فرق جهد، وهذه هي الطريقة التي ينتج بها المولد الطاقة. لكننا نتذكر أيضًا أن إشارة فرق الجهد تعتمد على إشارة الفيض المتغير. وتحدد إشارة فرق الجهد الاتجاه الذي سيمر فيه التيار. مثلًا، إذا وصل المولد بدائرة خارجية، وازداد الفيض، فسيمر تيار في الملف في اتجاه ما. وعندما يتناقص الفيض، فسيمر التيار في الملف في الاتجاه المعاكس. هذا يعني أنه بين المرة الأولى والأخيرة، ينعكس اتجاه التيار في الملف.
ما لدينا إذن هو أن التيار في الملف ينعكس بين المرتين، وكذلك ينعكس التوصيل مع الدائرة الخارجية. تذكر أن عكس التوصيل يعكس اتجاه التيار. لكن اتجاه التيار معكوس بالفعل؛ لذا فإننا نعكس التيار المعكوس، وهو ما يعني أنه عندما ينعكس طرفا التوصيل الموصلان بمقوم التيار، يظل اتجاه التيار في الدائرة الخارجية كما هو.
في الواقع، هذه هي وظيفة مقوم التيار. يضمن مقوم التيار ثبات اتجاه التيار في الدائرة الخارجية على الرغم من تغير اتجاه التيار في ملف المولد.
الملاحظة الأخيرة التي علينا ذكرها هي أن شدة التيار ليست ثابتة. وهذا منطقي. بما أن الملف يدور في المجال المغناطيسي، فإن مقدار التغير في الفيض ليس ثابتًا. وعليه، لا تكون شدة التيار المستحث ثابتة. في الواقع، التيار في الملف تيار متردد يتردد ذهابًا وإيابًا بين قيمة عظمى في اتجاه ونفس القيمة في الاتجاه المعاكس. نظرًا لأن التيار في الملف تيار متردد؛ أي يتغير في المقدار، ولأن مقوم التيار يجعل اتجاه التيار في الدائرة الخارجية ثابتًا، فإن هذا المولد ينتج تيارًا مترددًا مقومًا؛ أي تيارًا يتغير مقداره مثل التيار المتردد، ولكن له اتجاه واحد فقط.
