الجمعة، 9 ديسمبر 2016

مكونات الدوائر الإلكترونية

مكونات الدوائر الإلكترونية
    تنقسم مكونات الدوائر الإلكترونية إلى قسمين هما المكونات الفعالة وهي التي تغير في الإشارة الصادرة عن المصدر، أما النوع الثاني فهي المكونات غير الفعالة وهي التي لا تغير في هذا الإشارة. من أمثلة النوع الأول الترانزيستور والداياك والتراياك، بينما يعتبر المقاوم والمكثف والثنائي أمثلة للمكونات غير الفعالة.
   سنحصر المكونات الواردة في هذا الكتاب على النوع الثاني فقط ، المكونات غير الفعالة.

المقاومات: Resistors
   الوظيفة الاساسية لأي مقاوم في أي دائرة هي تحديد قيمة التيار وقد تتعداها في أحيان كثيرة لتجزئة الجهد في الدائرة الكهربية. المقاومات بصورة عامة تقسم إلى نوعين هما:

المقاومات الثابتة: Fixed Receptors
    هي مقاومات لا تتغير قيمتها، وتضم الأنواع التالية:

(i) مقاومات الكربون: (CR)
    تتكون من مزيج من مسحوق الكربون ومسحوق الفخار وذلك بصبهما على دليل أسطواني، ويرش طرفاها بمادة موصلة حتى يمكن توصيلها بالأسلاك الخارجية ويتم تغليفها بمادة مناسبة.
وتتراوح قيم مقاومات الكربون بين    - 10  100 M وتعتمد كمية الحرارة المسموح بها لكل مقاوم على قدرة ذلك ذلك المقاوم ، وهذه بدورها تعتمد على أبعاد المقاوم.
مقاومات الكربون تبلغ قدرتها التقديرية ما يعادل (¼ ، ½ ،1 ، 2) واط . ويمكن حساب أقصى تيار (I) مسموح به لكل مقاوم لوحده بمعرفة قدرته التقديرية (W) من العلاقة:
 
ويكون هناك تفاوت مسموح به في حدود 10% - 20%.

(ii) مقاومات غشاء الاكسيد المعدني: (MOFR)
       يتم تصنيعها من أكسيد القصدير الذي يرسب حول تشكيل خزفي، وقيمها تتراوح بين  1 و 10M ، ويمكن تشغيلها على درجات حرارة أعلى من المقاومات الكربونية.

(iii) مقاومات الغشاء المعدني: (MFR)
      تصنع بتبخر غشاء معدني رقيق من سبيكة النيكروم (النيكل كروم) حول سطح اسطوني من مادة خزفية في جو مفرغ من الهواء، ويكون هذا النوع من المقاومات عالي الثبات.



(iv) مقاومات الغشاء الكربوني: (CFR)
      تصنع بإمرار بخار الكربون المشبع بالهيدروجين في حالة نقية وعند درجة حرارة 1000C حول قضبان مادة خزفية. وتعتبر مقاومات الغشاء الكربوني ذات درجة عالية من الثبات. ولوقاية هذا النوع من التلوث المحيط فإنه يطلي بطبقة من البلاستيك.

(v) مقاومات السلك الملفوف: (WWR)
    يشكل هذا النوع من المقاومات بلف عدة لفات من سلك حول دليل تشكيل. مادة السلك عادة تصنع من سبيكة النيكروم وذلك لأن مقاومتها النوعية مرتفعة وكذلك بسبب إنخفاض معامل مقاومتها الحراري. وكذلك تمتاز هذه السبيكة بدرجة عالية من الثبات لوقاية المواد المقاومة من تأثيرات الوسط المحيط .
    تغطي هذه المواد بطبقة من الزجاج للعمل حتى درجة حرارة 45˚C، كما يمكن تغطيتها بخلطة من الزجاج والأسمنت وتعمل حتى درجة حرارة 300˚C .

المقاومات المتغيرة: Variable Resistors
   هي مقاومات تتغير قيمتها حسب الحاجة للمقاومة المطلوبة ومن أشهر أنواعها مقياس الجهد والمقاومات الضوئية والمقاومات الحرارية.
(i) مقياس الجهد:
     هو مقسم للجهد عن طريق منزلق على مقاومة (R) يتحدد جهد الخروج (Vo) بكل من جهد الدخول (Vi) وحركة المنزلق، وذلك وفقاً للمعادلة التالية:


حيث : R1 هي الجزء المستخدم من المقاومة الكلية (R) كما يوضح الشكل أدناه:


علاقة (V) مع حركة المنزلق تكون دائماً علاقة خطية ونادراً ما تحيد عن الخط المستقيم، أنظر الشكل:


لمقياس الجهد أنواع عديدة كما يبين الجدول التالي :
النوع    الصفات
مقياس الجهد ذو القدرة المرتفعة   سعة القدرة له أكبر من 7 واط
مقياس جهد الأغراض العامة       سعة القدرة له أقل من 7 واط
مقياس الجهد مرتب الحمولة        غير مضبوطة ورخيصة الثمن
مقياس الجهد الدقيق       الإنحراف عن الخط المستقيم أقل من 0.5%
  
 تصنع مقاومات مقاييس الجهد عادة من مواد مثل الكربون والبلاستيك الموصل ومواد السلك الملفوف . كما يمكن توصيلها كمقاومة متغيرة فقط دون إستخدامها كمجزئ جهد.

(ii) المقاوم الحراري:Thermistor 
    هو مقاوم حساس للحرارة ، أي أن مقاومته تتغير تبعاً لتغير درجة حرارته. ويوجد نوعان من هذا المقاوم هما:

(a) المقاوم ذو المعامل السالب:
    هذا النوع تقل مقاومته بإزدياد درجة حرارته، وهو من أشباه الموصلات التي تزداد خاصية توصيلها للكهرباء بإزدياد درجة حرارتها. ويتم تشغيل هذا النوع في المدى (-60C – 400C).
ويستخدم هذا النوع في مدى واسع من التطبيقات مثل فحص حرارة محركات السيارات ودوائر المذبذبات الإلكترونية ودوائر الإتصالات. ويرمز له بالرمز:

 (b) المقاوم ذو المعامل الموجب:
    هذا النوع تزيد مقاومته بزيادة درجة حرارته وتكون هذه الزيادة غالباً فجائية لذا يسمى بالمقاوم الحراري اللحظي. يستخدم في دوائر محو المغناطيسية في التلفزيون الملون وكذلك دوائر وقاية المحركات الكهربية من زيادة الحمل، ورمزه في الدائرة الكهربية هو:



 (iii)المقاومات الضوئية:Photo Rsistors 
    هناك مواد تتغير مقاومتها بتغير شدة الضوء الساقط عليها. وكما في حالة المقاوم الحراري فإن المقاوم الضوئي فيه نوعان أحدهما مقاومته تزيد بزيادة الشدة الضوئية والآخر تقل مقاومته بزيادة شدة الضوء المسلطة عليه. وعادة تصنع المقاومات الضوئية من مركبات الكادميوم مثل كبرتيد الكادميون (Cds) وسيليند الكادميوم (CdSe) وتتميز يمكن من إستخدامها في كل من دوائر التيار المباشر والتيار المتردد.
    لهذا النوع من المقاومات تطبيقات كثيرة جداً مثل دوائر الحصر، وإنذار السرقات وفتح الأبواب ذاتياً وكذلك إنارة وإطفاء مصابيح الطرقات العامة.

طرق قياس قيم المقاومات: Measurement of  Resistors
    توجد طريقتان شائعتان لمعرفة قيم المقاومات هما:
(i) طريقة الحروف : Letters Method
   يستخدم في هذه الطريقة بعض الحروف الأبجدية اللاتينية مثل (R,K,M,G,T). كل حرف يعني حقيقتين، أولاهما أنه يشير لمكان الفاصلة العشرية وهذا لكل الحروف. أما الحقيقة الثانية فهي أن كل حرف يشير للضرب بعدد معين من، هي حسب ترتيب الحروف السابقة كما يلي (100, 103, 106, 109, 1012)
فمثلاً:
المقاوم المكتوب عليه IR8    قيمته  
المقاوم المكتوب عليه Ik8    قيمته   
المقاوم المكتوب عليه MI8   قيمته   

(ii) طريقة الألوان الإصطلاحية: Colour Coding Method
    كل المقاومات الموجودة في الدوائر الكهربية، (ماعدا السلك الملفوف)، توجد فيها الوان توضح قيمها. وهذه الألوان تكون في شكل ثلاثة شرائط من اليسار متقاربة فيما بينها مع وجود لون رابع إلى اليمين أبعد عنها قليلاً. وتمثل هذه الالوان إصطلاحاً عالمياً وتسمى الوان القراءة. فيما يسمى اللون الرابع بلون التفاوت أو السماحية وتتم قراءة الألوان من الشمال لليمين، وتحول الألوان إلى أرقام كما يلي:
اللون الأول يمثل الرقم الأول.
اللون الثاني يمثل الرقم الثاني.
اللون الثالث يمثل المضروب (عدد الأصفار).
اللون الرابع يمثل التفاوت (السماحية).

انظر الجدول التالي:
جدول يوضح القيم التي تقابل الألوان المختلفة للقراءة والتفاوت:

اللون    القيمة   اللون    التفاوت %
الاسود  0        الذهبي  5
البني    1        الفضي   10
الاحمر   2        عديم اللون       20
البرتقالي 3
الاصفر  4
الاخضر  5
الازرق  6
البنفسج 7
الرمادي 8
الابيض  9

مثال:
مقاوم ألوانه بالترتيب هي: أحمر، أصفر، بني، فضي، ما قيمته ؟
بالرجوع للجدول وطريقة القراءة نجد أن قيمة هذا المقاوم هي ( ).
حيث ينص على التفاوت بنص الدقة .
    لهذه الطريقة عدة عيوب مع مزاياها الوافرة، وتتمثل عيوبها في الآتي:
        هناك إحتمال بأن تتغير الالوان مع مرور الزمن مما يقود لقراءات مغلوطة لقيم المقاومات.
        الالوان ايضاً قد تتغير في حالة قراءتها في مكان مضاء بالوان صناعية.
        العاملون المصابون بعمى الألوان يجدون صعوبة كبيرة في التعامل مع هذه المقاومات.
        عند إرتفاع درجة حرارة المقاوم وإحتراقه فإن الألوان تفقد تمايزها.
المكثفات: Capacitors
   هي مكونات كهربية لها القدرة على تخزين الطاقة الكهربية . مقدرة المكثف على تخزين الشحنة (Q) الشحنة الكهربية لكل وحدة فرق جهد (V) تسمى بسعة المكثف (C)، أي:
C = Q / V
عندما تكون الشحنة بالكولوم وفرق الجهد بالفولت فإن السعة تقاس بوحدة تسمى الفاراد (F). والفاراد وحدة كبيرة جداً لا تستخدم عملياً ولهذا تستخدم وحدات أقل منها مثل:
المايكروفاراد (  F )      ويساوي 10-6 F 
النانوفاراد (n F)           ويساوي  10-9 F
البيكوفاراد (p F)          ويساوي 10-12 F 
   المكثف في أبسط صوره هو عبارة عن لوحين من مادة موصلة بينهما تختزن فيه الطاقة الكهربية . يوجد مكثف متغير وأخر ثابت القيمة ورمزها مع المكثف يوضحه الشكل:

طريقة عمل المكثف:
     بإعتبار أن جزئيات المادة هي قضبان ممغنطة، أي ليست لها أقطاب سالبة وموجبة، فإن هذه الجزئيات تبطل مفعول بعضها في حالة أن يكون المكثف مفرغاً.
   عندما يسلط جهد كهربي ثابت بين لوحي المكثف فإن الجزئيات تنتظم في نفس إتجاه المجال الكهربي . يتواجد عجز في الإلكترونات باللوح الموصل بالقطب الموجب بينما يكون هناك فائض من الإلكترونات باللوح الآخر . عندما يفصل مصدر القوة الدافعة الكهربية (الجهد)تستمر فاعلية جزئيات المادة العازلة وتختزن الطاقة الكهربية.

سماحية المواد العازلة: Permittivity of Dielectrics 
    تعرف السماحية لأي عازل بأنها مقدرة وحدة الأطوال من هذا العازل على تخزين الشحنة الكهربية ورمزها ( ) ووحدتها هي (F/m).
في التطبيقات العملية يفضل إستخدام السماحية النسبية ( ) ، والتي تعطي بالعلاقة:
 
حيث   هي سماحية الوسط .
( ) سماحية الفراغ ويساوي 8.85 x 10-12    F/m 
وعليه فإن القيمة الفعلية ( ) لسماحية أي وسط تعطي بالتعبير الرياضي:
F/m    
ولما كانت سعة المكثف متوازي الألواح تعطي بالعلاقة:

فإنه يمكن كتابتها بالشكل:

حيث:
a  هي مساحة جانب لكل لوح بالمتر المربع.
d  هي المسافة بين اللوحين المتوازيين بالمتر (سمك العازل).
  هي السماحية النسبية للعازل.
من المعادلة السابقة نستنتج أن:
سعة المكثف تزيد بزيادة مساحة الألواح.
سعة المكثف تزداد بزيادة النسبة ( ).
الثابت الزمني (τ) لأي مكثف هو (حاصل ضرب سعة المكثف (C) في مقاومة الدائرة)، أي:
τ = CR
وطبيعياً نعني بالثابت الزمني، الزمن الذي يمر ليفرغ المكثف جزءاً من شحنته الإبتدائية بحيث يتبقي منها نسبة  ، أي (0.37Co)، حيث:
(Co) تمثل شحنة المكثف الإبتدائية عند (t = 0)
الشكل التالي يمثل توضيحاً لعمليتي شحن وتفريغ المكثف.


   هناك مكثفات بها أكثر من لوحين وهذا يعني أن عدد العوازل ايضاً يزيد. فإذا كان عدد ألواح المكثف متعدد الألواح هو (N) فإن عدد العوازل سيكون (N-1)، وبما أن الطاقة تخزن في المادة العازلة فإن سعة هذا النوع من المكثفات تعطي بالعلاقة:

أنواع المكثفات:
    تصنف المكثفات وفقاً لاعتبارات عديدة، سنوضحها فيما يلي:
 (A) وفقاً للشكل الهندسي:
(i) المكثف ذو اللوحين المتوازيين: Parallel plate capacitor
     هو عبارة عن لوحين من موصل يحصران بينهما عازل واحد ، وسعة هذا المكثف كما سبق أن أوضحنا تساوي :

 (ii) المكثف متعدد الألواح:
     هو مجموعة (N) من الالواح المتوازية ذات المساحة المتساوية، وتحصر بينها عوازل متماثلة. سعة هذا المكثف تعطي بالعلاقة:

(iii) المكثف الاسطواني:Cylindrical Capacitor 
      هو عبارة عن أسطوانتين قطريهما غير متساويين ومركزها موحد وتحصران بينهما المادة العازلة . قد تكون المادة الموصلة هي شرائح ملفوفة اسطوانياً. سعة هذا المكثف تعطي بالعلاقة:


(iv) المكثف الكروي: Spherical Capacitor
    هو مكثف يتكون من كرتين متراكزين نصف قطر الكرة الداخلية (a) ونصف قطر الكرة الخارجية (b). سعة هذا النوع من المكثفات تعطي بالعلاقة:


(B) وفقاً لنوع العازل:
(i) المكثف ذو العازل الهوائي: Air Capacitor
       تتكون من مجموعة الألوح ثابته وأخرى متحركة بحيث تتغير سعتها تبعاً لتغير المساحة المتداخلة . يستخدم هذا النوع في المختبرات كسعات قياسية. كما تستخدم على نطاق واسع في دوائر التوليف الإلكترونية.

(ii) المكثف ذو العازل الورقي: Paper Capacitor
      تتكون الأقطاب من رقائق معدنية معزولة بطبقات متراصة من الورق المشرب بالزيت أو الشمع المصهور . يتميز هذا النوع بصغر حجمه ومقدرته على بدء العمل ذاتياً عند حدوث إنهيار أو عجز لأي سبب من الاسباب. عادة ما تكون الالواح من شرائح رقيقة من الحديد.

(iii) المكثف ذو عازل المايكا:Mica Capacitor 
      تتكون من الواح معدنية رقيقة ومتراصة بحيث تتداخل المايكا والرقائق المعدنية على هيئة مكثف متعدد الالواح وتتميز بأنها ذات سماحية عالية نسبياً وسعة منخفضة وتتحمل الجهود العالية.

(vi) المكثف ذو العازل البلاستيكي:Plastic Capacitor 
      تشبه المكثفات الورقية في تركيبها، وهي رخيصة الثمن ويمكن الإعتماد عليها لحد كبير. أكثر المواد المستخدمة هي البوليسترين والبوليستر.

(v) المكثف ذو العازل الخزفي: Ceramic Capacitor
      هي أسطوانات (أنابيب) من الخزف مغطاة من الداخل ومن الخارج بطبقة رقيقة من الفضة. ويتميز هذا النوع بصغر حجمه وصلابته وتحمله للجهود العالية.
أما وفقاً للقطبية فإن المكثفات تنقسم إلى نوعين هما المكثفات القطبية وغير القطبية.


توصيل المكثفات
توصل المكثفات بطريقتين هما:

1- التوصيل على التوالي:

هنا يكون: V = V1 + V2 + V3
بينما: Q = Q1 = Q2 = Q3
أي:
Q/C = Q/C1 + Q/C2 + Q/C3


 المعادلة (2) تمثل علاقة السعة الكلية (C) لعدد من المكثفات المتصلة على التوالي.




2- التوصيل على التوازي:

في حالة التوصيل على التوازي فإن:
V1 = V2 = V3 = V
Q1 + Q2+ Q3 = Q
وكذلك: Q = CV
Q = CV = C1V + C2V + C3V
CV = C1V+ C2V + C3V ……….(1)
وبإختصار (V) من كل حدود المعادلة (1) ينتج أن:
C = C1+C2 +C3 ……….………(2)
مرة أخرى تمثل المعادلة (2) علاقة السعة المكافئة (C) لعدد من المكثفات المتصلة على التوازي.

طاقة التخزين للمكثف: Energy of Charged Capacitor
   إفترض أنه في أية لحظة في عملية التخزين أن الشحنة على أي لوح هي (Q) وأن فرق الجهد بين اللوحتين هو (V). إذا مرت شحنة صغيرة (ΔQ) من اللوح السالب. للموجب عبر فرق الجهد (V)، فإن الشغل المبذول في هذه الحالة هو VΔq = dW والشغل الكلي (W) يعطي بالعلاقة  
بتعويض: 
وإجراء التكامل:






بتعويض:
              نجد:


قراءة قيم المكثفات:
    جرت العادة عند المصنعين أن يكتبوا قيم المكثف على جسم المكثف نفسه.
هناك طرق أخرى مثل طريقة الألوان. وفي هذه الطريقة يحتوي المكثف على خمسة شرائط من الألوان حيث يمثل اللون الأول الرقم الأول، واللون الثاني يمثل الرقم الثاني واللون الثالث يمثل المضروب واللون الرابع يمثل حد التفاوت المسموح به، أما اللون الخامس فإنه يمثل ما يعرف بجهد التشغيل. قيمة جهد التشغيل تعرف من اللون الخامس كما يلي:
إذا كان اللون الخامس أحمر فإن  جهد التشغيل يكون حتى    250 V
 إذا كان اللون الخامس أصفر فإن المكثف يعمل حتى          400 V 
إذا كان اللون الخامس أزرق فإن المكثف يعمل حتى           630 V

ملفات الحث:Inductors
     هي ملفات من الاسلاك تلف بطريقة معينة حول قلب هوائي أو حديدي. عند مرور التيار في الملف فإنه ينتج فيض مغناطيسي في القلب. قابلية الملف لإنتاج الفيض المغناطيسي ( ) تسمى بالحث الذاتي (L) ووحدته اسمها هنري (H)، وتعطى بالعلاقةالتالية:


 حيث:
N  : تمثل عدد لفات الملف.
 : تمثل الحث المغناطيسي الناتج بوحدة الـﭭـيبر.
I   : تمثل شدة التيار الكهربي بالأمبير.
   من الواضح أن الحث الذاتي للملف يزيد بزيادة عدد لفاته. كما يمكن زيادته باستخدام مواد فيرومغناطيسية مثل الحديد وسبائك الحديد والنيكل وكذلك سبائك الحديد والكوبالت.
   العلاقة بين التيار المار في الملف والفيض المغناطيسي الناتج للمواد المختلفة يمثلها الشكل التالي.

   تعتمد نظرية عمل الملفات على أن القوة الدافعة المستحثة، الناتجة بالملف تعاكس التغير في التيار الذي يولدها ، بحيث إذا إتجه التيار للزيادة فإن القوة الدافعة تحاول تقليله والعكس بالعكس.
   هذا الأثر ينتج عنه أن وجود الملف في الدوائر الكهربية يحد من قيمة التيار مثله في ذلك مثل المقاومة في دوائر التيار المباشر والمتردد.
أما الثابت الزمني للملف فهو خارج قسمة الحث الذاتي للملف على مقاومة الدائرة أي: 

التيار المتردد ودوائره:AC Circuits
     يعرف التيار المتردد بأنه التيار الذي تتغير شدته بإنتظام من الصفر وحتى نهاية عظمى، ثم تهبط إلى الصفر في النصف الأول من دورته، وينعكس إتجاهه وتزداد شدته من الصفر إلى نهاية عظمى ثم تهبط إلى الصفر خلال النصف الثاني من الدورة ويتكرر ذلك في كل دورة كما يوضح الشكل.
ويطبق ذلك على التيار المتردد والقوة الدافعة المترددة.

التغير الذي يحدث للتيار المتردد خلال دورة كاملة من دورات الملف المولد له يسمى بالذبذبة. أما عدد الدورات التي يصنعها التيار في الثانية الواحدة فتسمى تردد التيار (f).

معامل الحث الذاتي:
    إذا تغير التيار عبر ملف فإن الفيض (التدفق) المغناطيسي سيتغير في هذا الملف مما يؤدي لتولد قوة دافعة كهربية (E). هذا الأثر يعرف بالحث الذاتي وخاصية الملف تسمى بمعامل الحث الذاتي (L1) للملف.
   تعطى القوة الدافعة الكهربية المتولدة في الملف بالمعادلة:

حيث (i) هي شدة التيار بالأمبير في أية لحظة.
   وحدة معمل الحث الذاتي تسمى الهنري (Henry) ورمزها (H) ، ويعرف الهنري بأنه حث ملف تتولد فيه قوة دافعة كهربية (emf) مقدارها فولت واحد عندما يتغير التيار فيه بمعدل أمبير في الثانية.
وذلك لأن: 

الحث الذاتي للملف اللولبي: (Solenoil)
   ملف خلية هواء وطوله (L) ومساحة مقطعه العرضي (A) وعدد لفاته (N) ويحمل تياراً قدره (I) هو:

حيث   هي نفاذية الفراغ وتساوي الطاقة المختزنة في ملف.
   بما أن التيار المتردد في الملف يسبب (emf) وطالما أن على المصدر الذي يغذي التيار أن يحتفظ بفرق جهد بين نهايته، فإن الملف يجب أن يكتسب طاقة. يتغير التيار بمعدل (di/dt)  الآن لنفترض أن الملف يحمل تياراً لحظياً (i) والقوة الدافعة الكهربية هي   والقدرة (p) التي يزود بها الملف هي:

بما أن التيار المتردد في الملف يسبب (emf) وطالما أن على المصدر الذي يغذي التيار أن يحتفظ بفرق جهد بين نهايته، فإن الملف يجب أن يكتسب طاقة. يتغير التيار بمعدل (di/dt)الآن لنفترض أن الملف يحمل تياراً لحظياً (i) والقوة الدافعة الكهربية هي ( ) والقدرة (P) التي يزود بها الملف هي:

ولكن الطاقة (dw) هي p.dt = dw، أي:

      بتكامل العلاق السابقة نجد:


وهذه الطاقة تستخدم لإنتاج مجال مغناطيسي في الملف وحوله.

توصيل ملفات الحث:
     كغيرها من مكونات الدوائر الكهربية توصل ملفات الحث إما على التوالي أو على التوازي. حتى نستطيع دراسة توصيل الملفات، يجب علينا أولاً أن نتعرف على معامل الحث المتبادل والذي يرمز له بالرمز (M) . ويعرف معامل الحث المتبادل بأنه القوة الدافعة التأثيرية الناتجة في دائرة عندما يتغير التيار في دائرة مجاورة بمعدل (أمبير واحد في الثانية).
1. التوصيل على التوالي:
 
   نستطيع أن تميز هنا بين حالتين أولاهما أن يكون الفيض المغناطيسي للملف الأول (B1) في نفس إتجاه افيض المغناطيسي للملف الثاني (B2). والحالة الثانية هي أن يكون إتجاه الفيض المغناطيسي متعاكس في الملفين.
في الحالة الأولى يكون الحث المكافئ (L) للملفين هو:
L1 = L1 + L2 + 2M
أما في الحالة الثانية فإن الحث المكافئ للملفين هو:
L11 = L1 + L2 -2M
  هنالك ملاحظة مهمة وهي أنه إذا كان الفيض الناتج في أحد الملفين لا يقطع الملف الآخر، أي أن الملفين بعيدان عن بعضهما، فإن M= 0 وعليه:
L = L1 + L2


2. التوصيل على التوازي:

  عند وضع إحتياجات تمنع تأثير أحد الملفات مغناطيسياً على الآخر فإن الحث المكافئ يعطي بالعلاقة:

   لما كانت قيمة التيار المتردد غير ثابتة في أية لحظة في الدورة الواحدة فإنه قد اصطلح على تعريف قيمة خاصة للتيار المتردد تعرف بإسم القيمة الفعالة للتيار المتردد. تعرف هذه القيمة بأنها (قيمة التيار المباشر الذي يحدث نفس الأثر الحراري في نفس الزمن). وتسمى أيضاً بالقيمة التقديرية للتيار المتردد وهي تساوي النهاية العظمى للتيار ÷ أو النهاية العظمى 0.707X )
وينطبق هذا التعريف على القوة الدافعة للتيار المتردد ايضاً.
حيث :   ،، 
I  و V تمثلان الفعالة لكل من التيار والقوة الدافعة.
I p  و Vp تمثلان القمة العظمى لكل من التيار والقوة الدافعة.

 (i) المقاوم في دائرة التيار المتردد:
  عند إمرار تيار متردد في دائرة بها مقاوم فإنه يتناسب مع الجهد بين طرفي المقاوم، كما يبين الشكل.

يتماثل الشكل الموجي لكل من التيار والجهد. كما يتماثل كل من (I  وV) في الإتجاه والطور. ويطبق قانون أوم في هذا النوع من الدوائر حيث R = V/I

(ii) الملف في دائرة التيار المتردد:
       نسبة لأن القوة الدافعة المستحثة تعاكس المار في الدائرة فإنها تسبب تخلف التيار عن الجهد المسلط بزاوية قدرها 90˚، أنظر الشكل (26) ونقول أن التيار يتخلف عن الجهد بزاوية 90˚.
   لما كانت المحاثة في أية دائرة تعمل على الحد من قيمة التيار، فإنها تعمل كمقاومة تسمى بالمفاعلة الحثية (XL) (Inductive Reactance) وتعطي من العلاقة:


حيث :
f تمثل تردد التيار بالهيرتز .Hz
L تمثل الحث الذاتي للملف الهنري H.

(iii) المكثف في دائرة التيار المتردد:
     وجود المكثف في دائرة التيار المتردد يتسبب في تخلف الجهد عن التيار بزاوية طور قدرها 90˚ كما يبين الشكل.

ونقول هنا أن التيار يتقدم الجهد بزاوية 90˚.
    المفاعلة السعوية هي المقاومة التي يبديها المكثف لمرور التيار المتردد ورمزها (XC) وتعطي بالعلاقة:

C تمثل سعة المكثف بالفاراد، F.

(ii) المعاوقة (Z) : Impendence
     المعاوقة هي مكافئ المفاعلة والمقاومة المتصلة على التوالي في دائرة واحدة يمر فيها تيار متردد، ووحدتها هي الأوم.
    ويتم تقدير المقاومة في الدوائر الترددية المختلفة كما يلي:

(i) دائرة (RL):

وذلك لأن I,V في المقاومة يكونان في حالة تناسب، بينما يتأخر I عن V في الملف، ويمكن إستنباط القانون أعلاه من الشكل التالي:




 (ii) دائرة (LC):
        في المكثف يتخلف الجهد عن التيار ، بينما في الملف يتخلف التيار عن الجهد . وهذا يعني أن كلا من المفاعلتين تحاول إلغاء الأخرى ، وبذلك تكون المقاومة هي :

(iii) دائرة (RCL):
       في هذه الدائرة تكون المقاومة هي :


الثنائي: Diode
     هو عنصر إلكتروني من أشباه الموصلات يحوي طرفين (مصعد ومهبط)، وهو يسمح فقط بمرور التيار في إتجاه واحد ويكون عازلاً في الإتجاه الآخر.
     يتركب الثنائي من بلورتين إحدهما من نوع سالب (N-type) والثانية من نوع موجب (P-Type). عندما يوصل القطب الموجب للمصدر مع البلورة الموجبة والقطب السالب للمصدر مع البلورة السالبة فإن الثنائي يمرر التيار بسهولة ويسمى هذا التوصيل الأمامي. أما إذا وصل القطب الموجب للمصدر بالبلورة السالبة فإن التوصيل يسمى عكسي، ولا يمر تيار.  رمز الثنائي في الدائرة الكهربية هكذا:
 
لإختبار الثنائي يوصل بأوممتر ويعطي في توصيلة معينة قراءة قليلة بالأوم وعند عكس القطبية فإن قراءة الأوممتر تزداد بنسبة كبيرة جداً، وهذا يعني أن هذا العنصر موصل في إتجاه وعازل في الإتجاه الآخر.
يستخدم الثنائي في دوائر تقويم التيار المتردد وتحويله إلى تيار مباشر.
هناك نوع من الثنائي يدخل في دوائر تنظيم الجهد ليعطي قيمة ثابتة لجهد الخروج، وهذا النوع ذو أهمية خاصة ويسمى ثنائي زينر (Zener Diode).

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق