محث التيار المتردد

ضع في اعتبارك دائرة تحتوي على محث وافترض أن مقاومة الدائرة ، بما في ذلك سلك الملف ، صغيرة جدًا بحيث يمكن إهمالها. في هذه الحالة ، قد يؤدي توصيل الملف بمصدر تيار مباشر إلى حدوث دائرة كهربائية قصيرة يكون فيها التيار في الدائرة ، كما هو معروف ، كبيرًا جدًا.

يختلف الوضع عند توصيل الملف بمصدر تيار متردد. في هذه الحالة ، لا تحدث دائرة كهربائية قصيرة. هذا يبين. ما الذي يقاومه المحرِّض للتيار المتردد الذي يمر عبره.

ما هو جوهر هذه المقاومة وكيف يتم تكييفها؟

للإجابة على هذا السؤال ، تذكر ظاهرة الاستقراء الذاتي... أي تغيير في التيار في الملف يتسبب في ظهور EMF للحث الذاتي فيه ، مما يمنع حدوث تغيير في التيار. قيمة المجالات الكهرومغناطيسية للحث الذاتي تتناسب طرديا مع قيمة الحث للملف ومعدل تغير التيار فيه. لكن منذ التيار المتناوب يتغير باستمرار الإشعاع الكهرومغناطيسي للحث الذاتي الذي يظهر باستمرار في الملف يخلق مقاومة للتيار المتردد.

لفهم العمليات التي تجري في دوائر التيار المتردد مع المحرِّض ، انظر الرسم البياني.يوضح الشكل 1 الخطوط المنحنية التي تميز ، على التوالي ، العلامة في الدائرة ، والجهد في الملف و emf للحث الذاتي الذي يحدث فيه. دعنا نتأكد من صحة التركيبات التي تم إجراؤها في الشكل.

دائرة التيار المتردد مع مغو

من اللحظة t = 0 ، أي منذ اللحظة الأولى لمراقبة التيار ، يبدأ في الزيادة بسرعة ، ولكن مع اقترابه من قيمته القصوى ، ينخفض ​​معدل الزيادة في التيار. في الوقت الذي وصل فيه التيار إلى قيمته القصوى ، أصبح معدل تغيره للحظات مساوياً للصفر ، أي توقف التغيير الحالي. ثم بدأ التيار في البداية ببطء ثم انخفض بسرعة ، وبعد الربع الثاني من الفترة انخفض إلى الصفر. يصل معدل تغير التيار خلال هذا الربع من الفترة ، بزيادة من الرصاصة ، إلى أعلى قيمة عندما يصبح التيار مساويًا للصفر.

الشكل 2. طبيعة التغيرات في التيار بمرور الوقت ، اعتمادًا على حجم التيار

من التركيبات في الشكل 2 ، يمكن ملاحظة أنه عندما يمر المنحنى الحالي عبر المحور الزمني ، يزداد التيار في فترة زمنية قصيرة T أكثر مما كان عليه في نفس الفترة الزمنية عندما يصل المنحنى الحالي إلى ذروته.

لذلك ، فإن معدل تغير التيار يتناقص مع زيادة التيار وزيادته مع انخفاض التيار ، بغض النظر عن اتجاه التيار في الدائرة.

من الواضح أن emf للحث الذاتي في الملف يجب أن يكون أكبر عندما يكون معدل تغير التيار أكبر ، وينخفض ​​إلى الصفر عندما يتوقف تغييره. في الواقع ، على الرسم البياني ، انخفض منحنى EMF للحث الذاتي eL في الربع الأول من الفترة ، بدءًا من القيمة القصوى ، إلى الصفر (انظر الشكل 1).

خلال الربع التالي من الفترة ، ينخفض ​​التيار من القيمة القصوى إلى الصفر ، لكن معدل تغيره يزداد تدريجياً ويكون أكبر في الوقت الذي يكون فيه التيار مساوياً للصفر. وفقًا لذلك ، فإن EMF للحث الذاتي خلال هذا الربع من الفترة ، والذي يظهر مرة أخرى في الملف ، يزداد تدريجياً ويتحول إلى الحد الأقصى حتى يصبح التيار مساوياً للصفر.

ومع ذلك ، تغير اتجاه الحث الذاتي emf في الاتجاه المعاكس ، حيث تم استبدال الزيادة في التيار في الربع الأول من الفترة في الربع الثاني بانخفاضها.

الدائرة مع الحث

استمرارًا في بناء منحنى EMF للحث الذاتي ، نحن مقتنعون أنه خلال فترة تغيير التيار في الملف و EMF للحث الذاتي فيه سيكمل فترة كاملة من تغييره. يتم تحديد اتجاهها قانون لينز: مع زيادة التيار ، سيتم توجيه emf للحث الذاتي ضد التيار (الربع الأول والثالث من الفترة) ، ومع انخفاض التيار ، على العكس من ذلك ، فإنه يتزامن معه في الاتجاه ( الربع الثاني والرابع من الفترة).

لذلك ، فإن المجال الكهرومغناطيسي للحث الذاتي الناجم عن التيار المتردد نفسه يمنعه من الزيادة ، وعلى العكس من ذلك ، فإنه يحافظ عليه عند النزول.

دعونا ننتقل الآن إلى الرسم البياني لفولطية الجهد (انظر الشكل 1). في هذا الرسم البياني ، تظهر الموجة الجيبية للجهد الطرفي للملف مساوية ومعاكسة للموجة الجيبية لقوة الحث الذاتي. لذلك ، فإن الجهد عند أطراف الملف في أي لحظة من الوقت يكون مساويًا ومعاكسًا للجهد الكهرومغناطيسي للحث الذاتي الناشئ فيه. يتم إنشاء هذا الجهد بواسطة مولد التيار المتردد ويذهب لإخماد الحركة في دائرة الحث الذاتي EMF.

لذلك ، في مغو متصل بدائرة تيار متردد ، تنشأ المقاومة عندما يتدفق التيار. ولكن نظرًا لأن هذه المقاومة تؤدي في النهاية إلى تحريض الملف ، فإنها تسمى المقاومة الاستقرائية.

يتم الإشارة إلى المقاومة الاستقرائية بواسطة XL ويتم قياسها كمقاومة بالأوم.

المقاومة الاستقرائية للدائرة هي أكبر ، أكبر تردد المصدر الحاليإمداد الدائرة ومحاثة أكبر للدائرة. لذلك ، فإن المقاومة الاستقرائية للدائرة تتناسب طرديًا مع تردد التيار ومحاثة الدائرة ؛ يتم تحديده بواسطة الصيغة XL = ωL ، حيث ω - التردد الدائري المحدد بواسطة المنتج 2πe… - محاثة الدائرة في n.

قانون أوم بالنسبة لدائرة التيار المتردد التي تحتوي على أصوات مقاومة استقرائية ، وبالتالي: يتناسب مقدار التيار بشكل مباشر مع الجهد ويتناسب عكسياً مع المقاومة الاستقرائية لـ NSi ، أي I = U / XL ، حيث I و U هما القيمتان الفعالتان للتيار والجهد ، و xL هي المقاومة الاستقرائية للدائرة.

النظر في الرسوم البيانية لتغير التيار في الملف. EMF للحث الذاتي والجهد في أطرافها ، لقد أولينا الانتباه إلى حقيقة أن التغيير فيها vValues ​​لا يتزامن مع الوقت. بعبارة أخرى ، تبين أن الجيوب الكهرومغناطيسية للتيار والجهد والحث الذاتي قد تم تغيير الوقت بالنسبة لبعضها البعض بالنسبة للدائرة قيد النظر. في تقنية التيار المتردد ، تسمى هذه الظاهرة عادة تحول الطور.

إذا تغيرت كميتان متغيرتان وفقًا لنفس القانون (في حالتنا جيبية) مع نفس الفترات ، وتصلان في نفس الوقت إلى أقصى قيمتهما في كلا الاتجاهين الأمامي والخلفي ، وفي نفس الوقت تنخفض أيضًا إلى الصفر ، فإن هذه الكميات المتغيرة لها نفس المراحل أو ، كما يقولون ، تطابق في المرحلة.

كمثال ، يوضح الشكل 3 منحنيات التيار والجهد المطابق للطور. نلاحظ دائمًا مطابقة هذه المرحلة في دائرة تيار متردد تتكون فقط من المقاومة النشطة.

في الحالة التي تحتوي فيها الدائرة على مقاومة استقرائية ، ومراحل التيار والجهد ، كما هو موضح في الشكل. 1 لا تتطابق ، أي أن هناك تحولًا في الطور بين هذه المتغيرات. يبدو أن المنحنى الحالي في هذه الحالة متأخر عن منحنى الجهد بمقدار ربع الفترة.

لذلك ، عندما يتم تضمين مغو في دائرة تيار متردد ، يحدث تحول طور بين التيار والجهد في الدائرة ، ويتأخر التيار عن الجهد في الطور بمقدار ربع الفترة ... وهذا يعني أن الحد الأقصى للتيار يحدث ربعًا من الفترة بعد الوصول إلى الحد الأقصى للجهد.

إن EMF للحث الذاتي في الطور المضاد مع فولطية الملف ، متخلفة عن التيار بمقدار ربع الفترة. في هذه الحالة ، فترة تغيير التيار ، والجهد ، وكذلك EMF للتيار لا يتغير الحث الذاتي ويظل مساويًا لفترة تغيير جهد المولد الذي يغذي الدائرة. يتم أيضًا الحفاظ على الطبيعة الجيبية للتغيير في هذه القيم.

الشكل 3. مطابقة الطور للتيار والجهد في دائرة مقاومة نشطة

دعونا نفهم الآن الفرق بين حمل المولد ذي المقاومة النشطة والحمل بمقاومته الاستقرائية.

عندما تحتوي دائرة التيار المتردد على مقاومة نشطة واحدة فقط ، يتم امتصاص طاقة المصدر الحالي في المقاومة النشطة ، تسخين السلك.

عندما لا تحتوي الدائرة على مقاومة نشطة (نعتبرها عادةً صفرًا) ، ولكنها تتكون فقط من المقاومة الاستقرائية للملف ، فإن طاقة المصدر الحالي لا يتم إنفاقها على تسخين الأسلاك ، ولكن فقط في إنشاء EMF للحث الذاتي ، أي تصبح طاقة المجال المغناطيسي ... ومع ذلك ، يتغير التيار المتردد باستمرار من حيث الحجم والاتجاه ، وبالتالي ، حقل مغناطيسي الملف يتغير باستمرار في الوقت مع التغيير الحالي. خلال الربع الأول من الفترة ، عندما يزداد التيار ، تتلقى الدائرة الطاقة من المصدر الحالي وتخزنها في المجال المغناطيسي للملف. ولكن بمجرد أن يبدأ التيار ، بعد أن وصل إلى الحد الأقصى ، في الانخفاض ، يتم الحفاظ عليه على حساب الطاقة المخزنة في المجال المغناطيسي للملف بواسطة emf للحث الذاتي.

لذلك ، فإن المصدر الحالي ، بعد أن أعطى بعض طاقته للدائرة في الربع الأول من الفترة ، يستقبلها مرة أخرى من الملف في الربع الثاني ، والذي يعمل كنوع من المصدر الحالي. بعبارة أخرى ، لا تستهلك دائرة التيار المتردد التي تحتوي على مقاومة استقرائية فقط أي طاقة: في هذه الحالة ، يوجد تذبذب في الطاقة بين المصدر والدائرة. المقاومة النشطة ، على العكس من ذلك ، تمتص كل الطاقة المنقولة إليها من المصدر الحالي.

يُقال أن المحرِّض ، على عكس المقاومة الأومية ، غير نشط فيما يتعلق بمصدر التيار المتردد ، أي رد الفعل ... لذلك ، تسمى المقاومة الاستقرائية للملف أيضًا التفاعل.

منحنى الارتفاع الحالي عند إغلاق دائرة تحتوي على محاثة - العابرين في الدوائر الكهربائية.

في وقت سابق في هذا الموضوع: كهرباء للدمى / أساسيات الهندسة الكهربائية

ماذا يقرأ الآخرون؟

# 1 نشرها: Alexander (4 آذار (مارس) 2010 5:45 مساءً)

   
هل التيار في الطور مع مولد emf؟ وقيمته تنخفض؟

# 2 كتب: مدير (٧ مارس ٢٠١٠ ٤:٣٥ م)

   
في دائرة تيار متردد تتكون من مقاومة نشطة فقط ، تتطابق أطوار التيار والجهد.
       

# 3 كتب: الإسكندر (10 مارس 2010 09:37)

   
لماذا يكون الجهد مساويًا ومعاكسًا لـ EMF للحث الذاتي ، بعد كل شيء ، في الوقت الذي يكون فيه EMF للحث الذاتي هو الحد الأقصى ، فإن EMF للمولد يساوي الصفر ولا يمكنه إنشاء هذا الجهد؟ من أين يأتي (التوتر)؟

* في دائرة بها محث واحد فقط ليس له مقاومة نشطة ، هل يتدفق التيار عبر الدائرة في الطور مع مولد emf (emf الذي يعتمد على موضع الإطار (في مولد عادي) ، وليس جهد المولد)؟