من هو مخترع المولد الكهربائي

المولد الكهربائي

هو جهازٌ يقوم بتحويل الطاقة الميكانيكيّة إلى طاقة كهربائية، ويتم التحويل العكسي للطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية بواسطة المحرك الكهربائي، ويوجد العديد من أوجه التشابه بين المولدات والمحركات،^[١] وتوجد أنواعٌ مختلفةٌ من المولداتِ ولكن جميعها تعتمد على نفس مبادئ عمل المولدات الفيزيائية، وتمَّ اختراعُ المولداتُ الكهربائية لأولِ مرةٍ كان في عام 1831م، حيثُ تمَّ ملاحظة أنّهُ عندما يتم نقل المغناطيس داخل لفائف الأسلاك، تتدفق الإلكترونات داخل السلك، وتسمى هذه الحركة بالتيار الكهربائي، فالمولد عبارة عن أي آلة تُحول الطاقة إلى تيار كهربائي، بغض النظر عن مصدر هذه الطاقة، فإنَّ السبب الرئيس وراء توليد التيار الكهربائي هو الحركة في المجال المغناطيسي، وسيجيب هذا المقال عن سؤال" من هو مخترع المولد الكهربائي؟ ".^[٢]

من هو مخترع المولد الكهربائي

يُمكن إجابة سؤال: "من هو مخترع المولد الكهربائي؟ " بأنّ مخترع أول مولد كهرومغناطيسي عام 1831م هو العالم البريطاني الإنجليزي مايكل فارادي، الذي وُلد في 22 سبتمبر 1991م في نيوتنجتون بوتس، وكان في السابق جزءًا من ضاحية ساري، وكان والدهُ جيمس عضوًا في طائفة مسيحيّة، وفي عام 1790م نَقلَ جيمس فاراداي زوجتهُ وطفليه إلى لندن خلال الشتاء، حيثُ كان يعمل مهنة الحدادة في القرية، ولد مايكل في خريف ذلك العام وكان الثالث من بين أربعة أطفال الذين حصلوا على التعليم الأساسي فقط، كان مايكل في سن الرابعة عشرة متدربًا لجورج ريباو وهو محل لبيع الكتب المحلية في شارع بلاندفورد، حيث قرأ خلال فترة التدريب التي استمرت سبع سنوات العديد من الكتب، كما طور اهتمامه بالعلوم خاصةً في مجال الكهرباء^[٣].

في سن العشرين وفي نهاية التدريب، حضر مايكل محاضرات من قِبَل الكيميائي همفري ديفي من المعهد الملكي والجمعية الملكية، وأرسل بعدها كتبًا من 300 صفحة إلى ديفي بناءً على ملاحظات كان قد أخذها خلال هذه المحاضرات، وفي عام 1813م دمّرَ ديفي بصره في حادث بسبب تراي كلوريد النيتروجين، فقرّر استخدام فاراداي كمساعد، وعُين فيما بعد مُساعدًا كيميائيًا في المعهد الملكي في 1 مارس 1813م، أما فيما يخص حياته العاطفية فلقد تزوج فاراداي من سارة بارنارد في 12 يونيو 1821م؛ حيثُ التقيا من خلال عائلاتهما في كنيسة ساندمان، ولم يكن لديهما أولاد، وكان فاراداي مسيحيًا متديّنًا، كما مُنح فاراداي درجة الدكتوراة في القانون المدني من جامعة أكسفورد في يونيو 1832م^[٣].

خلال حياته حصل على لقب فارس تقديرًا لخدماته التي قدمها للعلم، وفي عام 1824م انتُخِب عضوًا في الجمعية الملكية، ورفض مرتين أن يصبح رئيسًا، وأصبح أول أستاذ فوليري للكيمياء في المعهد الملكي عام 1833م، ومن أهم إنجازات صاحب مايكل فاراداي -إجابة سؤال: "من هو مخترع المولد الكهربائي؟"- ما يأتي^[٣]:

• ساهم في دراسة الكهرومغناطيسيّة والكيمياء الكهربائيّة، وتشمل اكتشافاته الرئيسة المبادئ الأساسي للكهرومغناطيسيّة والتحليل الكهربائي.
• وضع فاراداي المفهوم الأساس للمجال الكهرومغناطيسي في الفيزياء من خلال بحثه في المجال المغناطيسي.
• أثبت أنّ المغناطيسيّة يمكن أن تؤثر على أشعة الضوء وأن هناك علاقة كامنة بين هاتين الظاهرتين.
• اكتشف مبادئ الحث الكهرومغناطيسي والقطبيّة المغناطيسيّة وقوانين التحليل الكهربائي.
• شكلت اختراعاته للأجهزة الدوارة الكهرومغناطيسيّة أساس تكنولوجيا المحركات الكهربائية.
• اكتشف البنزين واخترع شكلًا مبكرًا لموقد بنزن ونظام أرقام الأكسدة .

توفي فاراداي في منزله في هامبتون كورت في 25 أغسطس 1867م، عن عمر يُناهز 75 عامًا، وهكذا تمت الإجابة عن سؤال " من هو مخترع المولد الكهربائي؟ ".^[٣]

أجزاء المولد الكهربائي

بعد الإجابة عن سؤال: "من هو مخترع المولد الكهربائي؟" يجب التعرف على أجزاء المولد؛ فالمولدات الكهربائيّة عبارة عن آلات تحول الطاقة الميكانيكيّة إلى طاقة كهربائية، وتنتج الطاقة الميكانيكيّة عن عدة مصادر، ويمكن أن يكون الكهرباء إما تيارًا مترددًا أو تيارًا مباشرًا، ويتكون المولد الكهربائي من الأسلاك والمغناطيس ومحور الدوار، حيثُ ينتقل المجال المغناطيسي عبر السلك، فيتسبب في تدفق الإلكترونات الموجودة في السلك، ويتكون المولد الكهربائي من جزئين وهما كالآتي:^[٤]

الجزء المتحرك

يُعد المحور الدوار الجزء المتحرك والمحور المركزي في النظام الكهرومغناطيسي في المحركات أو في المولدات الكهربائيّة،^[٤] ويعود دورانها إلى التفاعل بين اللفات والمجالات المغناطيسية التي تُنتج عزم دوران حول الدوار، ويقوم محور الدوار بتحويل بعض أشكال الطاقة الميكانيكيّة لتوليد الكهرباء، ويتم دعم محور الدوار في كلا الطرفيّن، ويتم لفّهُ بحلقاتٍ مستمرةٍ من سلكٍ واحد، وعادةً ما يكون السلك مصقولًا من الأسلاك النحاسيّة، أثناء انتقال التيارات عبر لفائف الأسلاك، وينتج عنهُ مجال مغناطيسي حول قلب الحديد والذي يُشار إليه بمجال التيار، حيثُ تتحكم قوة تيار المجال في مستوى طاقة المجال المغناطيسي، ويعمل التيار المباشر على تحريك مجال التيار في اتجاهٍ واحدٍ، ويتم نقلهُ إلى ملفِ الأسلاك بواسطة مجموعة من الفرش وحلقات الانزلاق، وكلما احتوى محور الدّوار على أكبر عدد ممكن من لفات الأسلاك كلما تم توليد المزيد من الطاقة الكهربائية.^[٤]

الجزء الثابت

وهو الجزء المكون من حلقة أسطوانية مصنوعة من الحديد لتزويد مسار سهل للتدفق المغناطيسي، ويحتوي الجزء الثابت على ملف واحد فقط، ويتم وضع الجانبين في فتحات الحديد وتوصيل النهايات معًا بواسطة موصلات منحنية حول محيط الجزء الثابت، عندما يتم تدوير الدوار، ويحدث جهد في ملف الجزء الثابت، مع مرور الوقت فإنَّ حجم الجهد يتناسب مع المعدل الذي يتغير فيه المجال المغناطيسي الذي يحيط باللفائف؛ أي المعدل الذي يمر به المجال المغناطيسي على جانبي الملف.^[٥]

المولد الكهربائي يقوم بتحويل المجال المغناطيسي إلى تيار كهربائي، وفي الأجهزة التي تعمل بالسوائل يقوم الجزء الثابت بتوجيه تدفق السائل إلى الجزء الدوار من النظام، وتشمل هذه الأجهزة التوربينات البخارية ومحول عزم الدوران، وهذه الطريقة هي جزء من الإجابة على سؤال" من هو مخترع المولد الكهربائي؟ ".^[٦]

مصادر الطاقة الميكانيكية للمولد الكهربائي

بعد إتمام الإجابة عن سؤال: "من هو مخترع المولد الكهربائي؟ "، سيتم التعرف على مصادر الطاقة للمولد، وفي المولد الكهربائي يتم الحصول على الطاقة الميكانيكية من عمود الدوار ويساوي عزم الدوران مضروبًا في السرعة الدورانية أو في الزاوية الدورانية، قد يختلف بناء وسرعة المولدات اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على خصائص المحرك الميكانيكي الرئيس، ويتم الحصول على الطاقة الميكانيكية من عدد من المصادر وهي كالآتي:^[٥]

• التوربينات البخاريّة.
• التوربينات الغازيّة.
• التوربينات المائيّة .
• توربينات الرياح.

أنواع المولدات الكهربائية

بعد أن تمت الإجابة على سؤال: "من هو مخترع المولد الكهربائي؟"، يجب التعرف على أنواع المولدات الكهربائية، حيث يتم تقسيم أنواع المولدات الكهربائية اعتمادًا على مصادر الطاقة الميكانيكية المستخدمة في توليد الطاقة الكهربائية، حيثُ يوجد نوعان للمولدات الكهربائية هما كالآتي:^[٢]

المولدات الحرارية

المولدات الحراريّة عبارة عن مولدات يتم استخدام الطاقة الحرارية لتوليد الطاقة الكهربائية، وتُعد مولدات الوقود الأحفوري هي المعيار الصناعي، حيثُ تُولد الطاقة عن طريق حرق الفحم أو البترول أو الغاز الطبيعي، وهذه الأنواع من الوقود لها آثار بيئيّة وصحيّة مما دفع الإنسان للبحث عن وسائل بديلة، فتمّ استخدام البُخار في المولدات، وكما تم استخدام الطاقة النووية خلال عمليات الانشطار النووي، وتقوم مولدات الغاز الطبيعي بإنتاج الكهرباء دون إنتاج البخار.

المولدات الحركية

نوع من أنواع المولدات التي تعتمد على الطاقة الحركيّة لإنتاج الطاقة الكهربائية، ويوجد نوعان من الطاقة الحركية، وهي الطاقة الناتجة من محطات توليد الطاقة الكهرومائيّة وطاقة الرياح، حيثُ تعتمد محطات الطاقة الكهرومائيّة على تدفق المياه لتدوير الأعمدة داخل المولدات، فإنَّ مُعظم هذه المنشآت تشتمل على بحيرات اصطناعية أنشأتها مثل بحيرة ميد في جنوب نيفادا وشمال أريزونا، كما تتمتع طاقة الرياح بميزة عدم تعطيل الأراضي المحلية والحياة البرية بنفس الطريقة التي تعمل بها البحيرات الاصطناعية، وتُعد طاقة الرياح أقل كفاءة من الماء في توليد الطاقة، حيثُ تختلف مستويات الرياح وسرعتها.

المراجع

1. ↑ "Electric generator", www.wikiwand.com, Retrieved 1-12-2019. Edited.
2. ^ ^{أ ب} "How Does a Generator Work?", sciencing.com, Retrieved 1-12-2019. Edited.
3. ^ ^{أ ب ت ث} "Michael Faraday ", www.wikiwand.com, Retrieved 1-12-2019. Edited.
4. ^ ^{أ ب ت} "Basic Materials Used in an Electrical Generator", sciencing.com, Retrieved 1-12-2019. Edited.
5. ^ ^{أ ب} " Electric generator ", www.britannica.com, Retrieved 1-12-2019. Edited.
6. ↑ " Stator ", www.wikiwand.com, Retrieved 1-12-2019. Edited.