السعة والتحريض في الدوائر الكهربائية
فيما يتعلق بالدوائر الكهربائية ، فإن السعة والتحريض مهمان جدًا ، لا يقلان أهمية عن المقاومة. لكن إذا تحدثنا عن المقاومة النشطة ، فإننا نعني ببساطة التحويل غير القابل للانعكاس للطاقة الكهربائية إلى حرارة ، ثم يرتبط المحاثة والسعة بعمليات تراكم وتحويل الطاقة الكهربائية ، وبالتالي فهي تفتح العديد من الفرص العملية المفيدة للهندسة الكهربائية.
عندما يتدفق التيار عبر الدائرة ، تنتقل الجسيمات المشحونة من مكان ذي جهد كهربائي أعلى إلى مكان ذي جهد أقل.
لنفترض أن التيار يتدفق عبر مقاومة نشطة ، مثل خيوط التنغستن للمصباح. نظرًا لأن الجسيمات المشحونة تتحرك مباشرة عبر التنجستن ، فإن طاقة هذا التيار تتبدد باستمرار بسبب الاصطدامات المتكررة لحاملات التيار مع عقد الشبكة البلورية للمعدن.
يمكن رسم تشبيه هنا.كانت الصخرة مستلقية على قمة جبل مشجر (عند نقطة ذات إمكانات عالية) ، ولكن بعد ذلك تم دفعها من الأعلى وتدحرجت إلى الأرض المنخفضة (إلى مستوى منخفض الإمكانات) عبر الغابة ، من خلال الأدغال (المقاومة) ، إلخ.
الاصطدام بالنباتات ، يفقد الحجر طاقته بشكل منهجي ، وينقله إلى الشجيرات والأشجار في لحظات الاصطدام بها (بطريقة مماثلة ، تتبدد الحرارة بالمقاومة النشطة) ، وبالتالي فإن سرعته (القيمة الحالية) محدودة ، وهناك ببساطة ليس الوقت المناسب للإسراع بشكل صحيح.
في هذا القياس ، الحجر عبارة عن تيار كهربائي ، يحرك الجسيمات المشحونة ، والنباتات الموجودة في مساره هي المقاومة النشطة للموصل ؛ فرق الارتفاع - الفرق في الجهد الكهربائي.
سعة
السعة ، على عكس المقاومة النشطة ، تميز قدرة الدائرة على تجميع الطاقة الكهربائية في شكل مجال كهربائي ثابت.
لا يمكن للتيار المباشر أن يستمر في التدفق كما كان من قبل عبر دائرة ذات سعة حتى تمتلئ هذه السعة بالكامل. فقط عندما تكون السعة ممتلئة ، ستكون حاملات الشحن قادرة على التحرك أكثر بسرعتها السابقة التي يحددها فرق الجهد والمقاومة النشطة للدائرة.
القياس الهيدروليكي المرئي أفضل للفهم هنا. يتم توصيل صنبور الماء بمصدر المياه (مصدر الطاقة) ، ويتم فتح الصنبور ، ويتدفق الماء مع ضغط معين ويسقط على الأرض. هنا لا توجد سعة إضافية ، تدفق المياه (القيمة الحالية) ثابت ولا يوجد سبب لإبطاء الماء ، أي لتقليل سرعة تدفقه.
ولكن ماذا لو وضعت برميلًا عريضًا أسفل الصنبور مباشرة (في القياس لدينا ، أضف مكثفًا ، مكثفًا إلى الدائرة) ، يكون عرضه أكبر بكثير من قطر تدفق الماء.
الآن يتم ملء البرميل (يتم شحن الحاوية ، تتراكم الشحنة على ألواح المكثف ، ويتم تقوية المجال الكهربائي بين الألواح) ، لكن الماء لا يسقط في الأرض. عندما يمتلئ البرميل بالماء (يتم شحن المكثف) ، عندها فقط سيبدأ الماء في التدفق بنفس معدل التدفق عبر طرفي البرميل إلى الأرض. هذا هو دور المكثف أو المكثف.
يمكن قلب البرميل إذا رغبت في ذلك ، مما يخلق ضغطًا أكبر بعدة مرات من الصنبور وحده (استنزاف المكثف بسرعة) ، لكن كمية المياه المأخوذة من الصنبور لن تزداد.
من خلال رفع البرميل ثم قلبه (الشحن وتفريغ المكثف بسرعة لفترة طويلة) ، يمكننا تغيير طريقة استهلاك المياه (الشحنة الكهربائية ، الطاقة الكهربائية). نظرًا لأن البرميل ممتلئًا بالماء ببطء وسيتم الوصول إلى حافته بعد مرور بعض الوقت ، يُقال أنه عند ملء الحاوية ، يقود التيار الجهد (في تشبيهنا ، الجهد هو الارتفاع الذي تكون عنده حافة الصنبور يقع صنبور).
الحث
الحث ، على عكس السعة ، يخزن الطاقة الكهربائية ليس في شكل ثابت ولكن في شكل حركي.
عندما يتدفق التيار عبر ملف المحرِّض ، لا تتراكم الشحنة الموجودة فيه كما هو الحال في المكثف ، فإنه يستمر في التحرك على طول الدائرة ، ولكن حول الملف ، يتم تقوية المجال المغناطيسي المرتبط بالتيار ، ويتم تحريضه يتناسب مع حجم التيار.
عندما يتم تطبيق جهد كهربائي على الملف ، فإن التيار في الملف يتراكم ببطء ، ويخزن المجال المغناطيسي الطاقة ليس على الفور ، ولكن بشكل تدريجي ، وهذه العملية تمنع تسريع حاملات الشحنة. لذلك ، في المحاثة ، يُقال أن التيار يتخلف عن الجهد. ومع ذلك ، في نهاية المطاف ، يصل التيار إلى هذه القيمة بحيث يقتصر فقط على المقاومة النشطة للدائرة التي يتصل بها هذا الملف.
إذا تم فصل ملف التيار المستمر فجأة عن الدائرة في مرحلة ما ، فلن يكون التيار قادرًا على التوقف فورًا ، ولكنه سيبدأ في التباطؤ بسرعة وسيظهر فرق محتمل عبر أطراف الملف ، وكلما زادت سرعة توقف التيار ، أي أن المجال المغناطيسي لهذا التيار يختفي بشكل أسرع ...
القياس الهيدروليكي مناسب هنا. تخيل صنبور مياه به كرة من المطاط الناعم والمرن للغاية على الفوهة.
يوجد في الجزء السفلي من الكرة أنبوب يحد من ضغط الماء من الكرة إلى الأرض. إذا كان صنبور الماء مفتوحًا ، فإن الكرة سوف تنتفخ بقوة كبيرة وسوف يندفع الماء عبر الأنبوب في مجرى رقيق ، ولكن بسرعة عالية ، سوف يصطدم بالأرض مع البقع.
استهلاك المياه لم يتغير. يتدفق التيار عبر محاثة كبيرة ، بينما يكون احتياطي الطاقة في المجال المغناطيسي كبيرًا (يتم نفخ البالون بالماء). عندما يبدأ الماء في التدفق من الصنبور ، تنتفخ الكرة ، وبالمثل ، يخزن الحث الطاقة في المجال المغناطيسي عندما يبدأ التيار في الزيادة.
إذا قمنا الآن بإيقاف الكرة من الصنبور ، وقمنا بتشغيلها من الجانب حيث كانت متصلة بالصنبور ، وقمنا بقلبها ، عندها يمكن أن تصل المياه من الأنبوب إلى ارتفاع أعلى بكثير من ارتفاع الصنبور ، لأن الماء في الكرة المنفوخة تحت الضغط.يتم استخدام المحاثات بنفس الطريقة في محولات النبض دفعة.