تجربة كهربية: دائرة موتور

السلام عليكم ورحمة الله

بعد ما تكلمت في تدوينة سابقة عن رداءة الصناعة والتي كانت تتكلم عن ألعاب اﻷطفال، نصحني اﻷخ زاهر ديركي بأن استفيد من أجزاء اﻷلعاب الداخلية. فانتظرت لعبة حتى تتلف (ولم أنتظر طويلاً، فقط يوم أو يومين) ثم قُمت بإستخراج الموتور الصغير لتجربته أولاً: هل هو من النوع الجيد أم لا. وكانت التجربة تقضي بأن أقوم بتشغيله فترة طويلة بدون توقف. قبل أكثر من سنة عملت نفس التجربة، لكن لم أوثق لها لذلك لا أذكرها جيداً. فقد وصلت أحد هذه الموتورات من نفس النوع والتي تُستخدم في معظم ألعاب اﻷطفال رخيصة الصنع، أوصلتها بخلية شمسية ذات فرق جهد 12 فولت، فعمل الموتور بسرعة كبيرة لفترة من الزمن، تقريباً أقل من ساعة وتعطل بعدها.

هذه المرة أوصلت الموتور بشاحن (مصدر طاقة) موبايل سامسونق، والمعروف أن شاحن هذا النوع من الموبايلات تختلف توصيلته من جهاز لآخر، لذل لا يمكن اﻹستفادة من الشاحن القديم لتشغيل موبايلات جديدة، فقمت بقطع رأس الوصلة ثم توصيلها مباشرة إلى الموتور. ومصدر الطاقة هذا يُعطي فرق جُهد 5 فولت، وتيار 0.15 أمبير.

عند التوصيل المباشر مع الموتور دار الموتور بسرعة فائقة، فخفت أن يتلف كالسابق أو أن يتلف مصدر الطاقة. فبحثت عن مقاومة لتقليل التيار المار في الدائرة، فوجدت مقاومة في ماوس قديم فقمت بفكها بواسطة الكاوية. بعد ذلك قُمت بقياسها ووجدتها 68 أوم:

قمت بتوصيل المقاومة على التوالي في دائرة الموتور. وهذه هي شكل الدائرة الكهربائية:

بعدها قُمت بتشغيل الدائرة فعمل الموتور بسرعة معتدلة، وعند قياس فرق الجهد بين طرفي المقاومة وجدتها 4 فولت، وعند طرفي الموتور 1 فولت فقط. والتيار المار في هذه الدائرة يُمكن قياسه بقسمة فرق الجهد على المقاومة، حيث أعطى 0.058 أمبير، وهو أقل من قدرة مصدر الطاقة، لذلك لا خوف من أن يتلف مصدر الطاقة.

ولحساب القدرة Power (استهلاك الطاقة) فهو عبارة عن فرق الجهد مضروب في التيار لكل عنصر مستهلك للطاقة:

  • بالنسبة للمقاومة فتكون النتيجة 4 * 0.058 = 0.235 واط.
  • بالنسبة للموتور فهي 1 * 0.058 = 0.058 واط
  • المجموع الكلي لإستهلاك الدائرة = 0.235 + 0.058 = 0.293 واط

نلاحظ أن المقاومة استهلكت جزء كبير من الطاقة أكثر من الطاقة المستهلكة بواسطة الموتور. لذلك لا بد أن يكون هُناك حل أفضل لخفض فرق الجهد المسلط على الموتور دون فقد جزء كبير من الطاقة.

لاحظت أن المقاومة أنتجت حرارة عالية، تقريباً 60 درجة مئوية. تركت الدائرة تعمل والموتور يعمل لمدة ثماني ساعات 35 ساعة متواصلة بدون توقف يُذكر، والشاحن والموتور لم يسخُن. وهذا يعني أن الموتور نوعه جيد ويُمكن أن يستخدم في تطبيقات أكثر إعتمادية.

لاحظت عند فك الموتور من اللعبة أن به مكثف Capacitor موصل على التوازي، ومن المعروف أن المكثف يحتفظ بالطاقة لفترة، لا أعرف ماهي الفائدة منه في هذه اللعبة، ربما ليبقي الموتور يعمل لفترة عند فتح الدائرة ( فصل الطاقة).

في السابق كُنت أفك الموتور لإستخداص المغناطيس. لكن اﻵن يُمكن استخدام الموتور لمحاولة عمل تطبيقات أخرى، على اﻷقل في التعليم، لكن تنقص بعض المكونات أهمها لوحة للتوصيل Breadboard:

من المهم جداً إستخدام مقياس Multi meter في مثل هذه التجارب لقياس المقاومات، وفرق الجهد. والرقمي منه قراءته أسهل:

في الثانوي كانت مادة الفيزياء من المواد الصعبة لأنها كانت نظرية بحتة، حيث أن كل الدوائر الكهربائية كانت عبارة عن رسومات تُرسم في السبورة، ومسائل تُحل، لكن للأسف لم نقم بأي تجربة عملية. لذلك أنصح اﻵباء أن يشتروا لأبنائهم أدوات لعمل هذه التجارب في البيت، ولا يخافوا من سعرها، فأكد أن سعرها أقل بكثير من سعر الدروس الخصوصية. كذلك فإن هذه اﻷدوات أشبه بألعاب، جرب أن تشتري Multi meter وحاول استخدامه وانظر كيف ينظر أولادك له.

انظر لهذه التجربة مثلاً، كيف يظهر أن اﻷولاد مستمتعين بها.

Advertisements

22 فكرة على ”تجربة كهربية: دائرة موتور

  1. دراسة الطاقة الكهربائية أصعب من بقية أقسام الفيزياء
    فمثلاً الميكانيكا الكلاسيكية أسهل و تعتبر أساساً لمن يدرس الطاقة الكهربائية
    للطاقة الكهربائية الكثير من القوانين و النظريات منها كولوم و كيرشوف و كل واحد معقد بما فيه الكفاية
    في الجامعة الرسوب في مقرر الطاقة الكهربائية(لم أدرسه بعد) أكثر من مقرر الميكانيكا الكلاسيكية(نجحت فيه بعد رسوب مرة)

    سؤاالي : ما الفرق بين التوصيل على التوالي و التوازي ؟
    درسناه في الثانوية لكن نسيته لأنه نظري و نذهب للمختبر مرة واحدة فقط لأجل الجزء العملي من الامتحان النهائي

  2. التوصيل على التوازي في هذه التجربة مثلاً (كما في الرسمة أدناه) هو أن توصل طرفي المقاومة مع الموتور، بذلك يكون للتيار طريقين يسير بهما، بذلك يمر تيار أكبر في الدائرة، وتزيد القدرة في الدائرة، ويدور الموتور بسرعة كبيرة لأن فرق الجهد هذه المرة يصبح 5 فولت.

    توصيل على التوازي

    – في التوصيل على التوالي يتقسم فرق الجهد حسب المقاومة، المقاومة اﻷكبر تحظى بفرق الجهد اﻷكبر، والمقاومة الأصغر تتحصل على فرق جهد أقل،
    – في التوصيل على التوازي يكون فرق الجهد هو نفسه لكل العناصر الموصلة على التوازي
    – في التوصيل على التوالي يكون التيار المار لكل العناصر هو نفس التيار.
    – في التوصيل على التوازي يتقسم التيار حسب المقاومة، فالمقاومة اﻷكبر يسري فيها تيار أصغر، والمقاومة اﻷقل يسري فيها تيار أكبر.

    ، لكن لا أعتقد أن مصدر الطاقة يستطيع تحمل هذه الكمية الكبيرة من التيار لفترة طويلة.

    تخيل أن التيار هو تيار ماء، عندما لا يجد مقاومة يكون إندفاعه عالي، وعندما يجد مقاومة لا يسير بسرعة. وفرق الجهد هو الفرق بين المنبع والمصب، فكلما كان إرتفاع المنبع عالي والمصب منخفض (فرق جهد عالي) تزيد سرعة تدفق الماء (التيار)

  3. بالنسبة للمكثف اللذي كان متصلا بالموتور في اللعبة يسمي “مكثف التقويم” , المحرك في بداية تشغيله يحتاج إلي عزم Torque وخاصة إذا كان متصلا به حمل _في حالتك عجلات اللعبة مثلا_ لذلك يوصل به هذا المكثف ليساعده علي الدوران بالحمل في البداية
    لاحظ أنك لم تحتج إليه عندما كان الموتور يعمل مستقلا بدون حمل

  4. موضوع جميل بس ممكن سؤال انا عندي موتور زي ده وعندي شاحن المشكلة مش عارف اوصل السكتين بتوع الشاحن فين علما بأن هناك 3 ريش داخل الموتور ومش عارف اثبت سلك الشاحن فيه

  5. ابو اياس
    نفس الموتور اللي في الصفحة بس ده من غير الغطاء الاسود وبداخله الملف والمغنطيس و3 ريش بكول ريش متصل سلك خفيف

  6. السلام عليكم
    وودت أن أسأل هل هذا الموتور يمكن استخدامه ليحول الطاقة الحركية إلى كهربائية؟ وإن كان كذلك فأين أجد واحدا يكفي لإضاءة مصباح متوسط الحجم بحيث تكون الإضاءة قوية؟

  7. المصباح يمكن أن تمسكه بقبضة يد وليس بين إصبعين. لا أستطيع إدراج صورة؛ لذلك أعتذر عن عدم وضوح الوصف.

    المصباح المتوفر لدي مسجل فيه مدى للڤولتات من مئة وعشرة إلى مئة وثلاثين (110V_130V).

  8. هذا يحتاج إلى موتور أكبر، لكن ليس لدي تجربة تُذكر.
    الموتور الصغير الذي يظهر في هذه التدوينة يستطيع إنارة لمبة صغيرة ذات تيار مباشر DC مثلاً من نوع LED.
    في القديم كانت لدينا عصارة فواكه تشبه هذه :

    عصارة

    فقمت بفصلها من الكهرباء ثم قمت بتدويرها بيدي ومسكت مقبض الكهرباء، فأصابتي صعقة كهربائية، وهذا يعني أن الكهرباء التي نتجت يمكن أن تكون مائة فولت أو أكثر. لكن ليست لدي معلومة دقيقة عن انتاج الطاقة من هذا النوع من الموتورات والتي تستخدم تيار متناوب AC

  9. أنا أدرس الفيزياء والفلك، ومهتمة بما يتعلق بالفيزياء.
    ويقام حاليًّا دوري فيزيائي من قبل نادي طلابي في الجامعة، وأود عمل مشروع كهربائي بسيط للمشاركة به.

  10. اشكرك علي معلوماتك القيمة و الوفيرة ؟
    سؤالي هو : هل يمكن استخدام الريكتفاير ( بلاطة الشحن ( مع الموتور الكهربي و كيفية توصيلها به ؟

  11. في الحقيقة لم استخدم rectifier من قبل، تعاملت فقط مع التيار المباشر.
    مجالي هو البرمجة، أما الإلكترونيات فهي هواية فقط درستها قليلاً في الجامعة وخارج الجامعة.

اترك رد

إملأ الحقول أدناه بالمعلومات المناسبة أو إضغط على إحدى الأيقونات لتسجيل الدخول:

WordPress.com Logo

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   / تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   / تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   / تغيير )

Google+ photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google+. تسجيل خروج   / تغيير )

Connecting to %s