يُعد ابتكار طريقة لتحويل الحركة إلى تيار كهربائي أحد أعظم الإنجازات في تاريخ البشرية، وهو الحجر الأساس الذي قامت عليه الحضارة الصناعية والتقنية المعاصرة. هذا الجهاز الذي نتحدث عنه هو المولد الكهربائي (Electric Generator).
يعتمد المولد في جوهره على مبدأ بسيط ولكنه عبقري، وهو تحويل الطاقة الميكانيكية (الحركة) إلى طاقة كهربائية، مما يسمح لنا بتشغيل كل شيء بدءاً من المصابيح الصغيرة وصولاً إلى المدن العملاقة.
كيف يعمل المولد الكهربائي؟ (المبدأ العلمي)
يعمل المولد بناءً على قانون فيزيائي يُعرف بـ قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي. اكتشف العالم مايكل فاراداي أنه عند تحريك موصل كهربائي (مثل سلك من النحاس) داخل مجال مغناطيسي، فإن هذا المجال “يدفع” الإلكترونات داخل السلك للحركة، مما يؤدي إلى سريان تيار كهربائي.
ببساطة، المولد لا “يخلق” الطاقة من العدم، بل يقوم بجمع الطاقة الحركية من مصدر خارجي وتحويلها إلى تدفق لشحنات كهربائية عبر دائرة خارجية.
المكونات الأساسية للمولد
يتكون المولد التقليدي من عدة أجزاء رئيسية تعمل بانسجام:
العضو الثابت (Stator): هو الجزء الخارجي الذي لا يتحرك، وغالباً ما يحتوي على مجموعة من الملفات السلكية.
العضو الدوار (Rotor): هو الجزء الداخلي الذي يدور بسرعة عالية، ويكون محملاً بمغناطيسات قوية (دائمة أو كهربائية).
المحرك الأولي (Prime Mover): هو المصدر الخارجي للطاقة الميكانيكية الذي يجبر العضو الدوار على الدوران، مثل توربينات الرياح أو محركات الديزل.
الحلقات المنزلقة والفرش: قطع كربونية ومعدنية تعمل على نقل التيار المتولد من الأجزاء المتحركة إلى الأسلاك الثابتة التي تغذي المنازل والمصانع.
- الاجابة : المحرك الكهربائي.
مصادر الطاقة الميكانيكية
لكي يعمل المولد، يحتاج إلى “دفعة” ميكانيكية قوية لتدوير العضو الدوار. تختلف هذه المصادر بحسب نوع المحطة:
الطاقة المائية: استخدام تدفق المياه من السدود لتدوير التوربينات.
طاقة الرياح: المراوح الضخمة التي نراها في المزارع الهوائية تقوم بتدوير عمود المولد مباشرة.
الطاقة البخارية: حرق الوقود الأحفوري (الفحم أو الغاز) أو استخدام التفاعلات النووية لتسخين المياه وتحويلها إلى بخار عالي الضغط يقوم بتدوير التوربين.
الفرق بين التيار المتردد والمستمر
تنتج معظم المولدات الضخمة في محطات الطاقة تياراً متردداً (AC)، وهو التيار الذي يغير اتجاهه باستمرار، مما يسهل عملية نقله عبر المسافات الطويلة باستخدام المحولات. أما المولدات الصغيرة (مثل دينامو الدراجة) فقد تنتج تياراً مستمراً (DC) يتدفق في اتجاه واحد فقط.
فالكهرباء التي نستخدمها في منازلنا هي نتاج دوران عملاق لمولدات بعيدة، تم تحويل حركتها الميكانيكية بدقة متناهية إلى طاقة تجعل حياتنا أسهل وأكثر إشراقاً.
