التيار والفولطية في دارات (RL) والحث الذاتي والمقاومة

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

يخزن مكون إلكتروني يحتوي على حثّ ذاتي طاقةً كهربائيةً على شكل حقل مغنطيسي. وبعد أن نصلَ مصدر فولطيةِ تيّارٍ مستمر إلى وشيعة، يحتاج الأمر برهة من الزمن كي يصل التيار إلى قيمته الكاملة.

لهذا، إذا فرضْنا فولطيةَ تيارٍ متناوب على وشيعة، يتأخّر طور التيار عن الفولطية، ويتعلّق مقدار التأخّر بتردّد التيار المتناوب، وكلّما ازداد التردّد، ازداد تأخّر الطور في حثّ ذاتي ثابت.

الحثّ الذاتي والمقاومة

لنتخيّل أننا نصل مصدر فولطية تيار متناوب إلى وشيعة منخفضة المقاومة وأنّ تردّد التيار المتناوب مرتفعٌ إلى درجة أن المفاعلةَ المستحثة X_L تتجاوز بكثير مقاومةَ التيار المستمر R.

في هذه الحالة، يتأخر التيار عن الفولطية بحوالي 90° (ربع دورة). عندما تكون قيمة X_L أكبر بكثير من قيمة R، يتجه موجه ربع المستوي RX_L على طول محور X_L تقريباً بزاوية 90° تقريباً بالنسبة لمحور R.

عندما تكون المقاومةُ في دارةِ ما يسمى مقاومة- حث ذاتي (Resestance-Inductance) (RL) مهمةً مقارنة مع المفاعلة، يتأخّر التيار عن الفولطية بمقدار ما أقل من 90° (الشكل 3-7).

إذا كانت R صغيرة مقارنة مع X_L، يكون تأخير التيار حوالي 90°، وعندما تصبح R أكبر نسبياً، يتناقص التأخير. عندما تصبح R عدة مرات أكبر من X_L، يقع الموجّه غالباً على المحور R وتكون زاوية الطور في دارة الـ مقاومة- حث ذاتي (RL) أكبر قليلاً من 0°.

فكرة مفيدة: عندما تصبح الممانعةُ المركبة مقاومةً صافية، يصبح التيار في نفس الطور مع الفولطية ويقع الموجه تماماً على طول المحور R، وعندها، لا يبقى لدينا دارةُ RL وإنما دارة R بسيطة.