المقاومة النشطة والمحث في دائرة التيار المتردد

النظر في دائرة التيار المتردد التي تحتوي فقط على المقاومة الاستقرائية (انظر المقال «محث في دائرة تيار متناوب») ، افترضنا أن المقاومة النشطة لهذه الدائرة هي صفر.

في الواقع ، يتمتع كل من سلك الملف نفسه والأسلاك المتصلة بمقاومة صغيرة ولكنها نشطة ، وبالتالي فإن الدائرة تستهلك طاقة المصدر الحالي حتمًا.

لذلك ، عند تحديد المقاومة الكلية لدائرة خارجية ، من الضروري إضافة مقاوماتها التفاعلية والنشطة. لكن من المستحيل إضافة هاتين المقاومتين المختلفتين في الطبيعة.

في هذه الحالة ، يتم العثور على مقاومة الدائرة للتيار المتردد عن طريق الإضافة الهندسية.

يتم إنشاء مثلث قائم الزاوية (انظر الشكل 1) ، يمثل أحد جوانبه قيمة المقاومة الاستقرائية ، بينما يمثل الجانب الآخر قيمة المقاومة النشطة. يتم تحديد مقاومة الدائرة المرغوبة بواسطة الجانب الثالث من المثلث.

الشكل 1. تحديد معاوقة الدائرة التي تحتوي على مقاومة استقرائي ونشط

يُشار إلى مقاومة الدائرة بالحرف اللاتيني Z ويتم قياسها بالأوم. يمكن أن نرى من البناء أن المقاومة الإجمالية تكون دائمًا أكبر من المقاومة الاستقرائية والنشطة التي يتم أخذها بشكل منفصل.

التعبير الجبري لمقاومة الدائرة الكلية هو:

حيث Z - المقاومة الكلية ، R - المقاومة النشطة ، XL - المقاومة الاستقرائية للدائرة.

لذلك ، فإن المقاومة الكلية لدائرة للتيار المتردد ، والتي تتكون من المقاومة النشطة والاستقرائية ، تساوي الجذر التربيعي لمجموع مربعات المقاومة النشطة والاستقرائية لهذه الدائرة.

قانون أوم حيث يتم التعبير عن هذه الدائرة بواسطة الصيغة I = U / Z ، حيث Z هي المقاومة الكلية للدائرة.

دعونا الآن نحلل ما سيكون الجهد إذا كانت الدائرة ، بالإضافة إلى وتغير الطور بين التيار والحث ، لديها أيضًا مقاومة نشطة كبيرة نسبيًا. في الممارسة العملية ، يمكن أن تكون هذه الدائرة ، على سبيل المثال ، دائرة تحتوي على مغو ذو قلب حديدي ملفوف بواسطة سلك رفيع (خنق عالي التردد).

في هذه الحالة ، لن يكون تحول الطور بين التيار والجهد ربع فترة (كما كان في دائرة ذات مقاومة استقرائية فقط) ، ولكن أقل من ذلك بكثير ؛ وكلما زادت المقاومة ، كلما قل تحول الطور.

الشكل 2. التيار والجهد في دائرة تحتوي على R و L.

الآن هي نفسها EMF للحث الذاتي ليس في الطور المضاد بجهد المصدر الحالي ، حيث يتم تعويضه فيما يتعلق بالجهد ليس بمقدار نصف فترة ، ولكن بمقدار أقل.بالإضافة إلى ذلك ، فإن الجهد الناتج عن المصدر الحالي عند أطراف الملف لا يساوي emf للحث الذاتي ، ولكنه أكبر منه بمقدار انخفاض الجهد في المقاومة النشطة لسلك الملف. بمعنى آخر ، يتكون الجهد في الملف على أي حال من مكونين:

• tiL- المكون التفاعلي للجهد ، والذي يوازن بين تأثير EMF من الحث الذاتي ،

• tiR- المكون النشط للجهد الذي سيتغلب على المقاومة النشطة للدائرة.

إذا قمنا بتوصيل مقاومة نشطة كبيرة في سلسلة مع الملف ، فإن انزياح الطور سينخفض ​​كثيرًا لدرجة أن الموجة الجيبية الحالية ستلحق تقريبًا بالموجة الجيبية للجهد والفرق في المراحل بينهما سيكون بالكاد ملحوظًا. في هذه الحالة ، اتساع المصطلح وسيكون أكبر من اتساع المصطلح.

وبالمثل ، يمكنك تقليل تحول الطور وحتى تقليله تمامًا إلى الصفر إذا قمت بتقليل تردد المولد بطريقة ما. سيؤدي انخفاض التردد إلى انخفاض في الحث الذاتي EMF وبالتالي انخفاض في تحول الطور بين التيار والجهد في الدائرة الناتج عن ذلك.

قوة دائرة التيار المتردد التي تحتوي على مغو

دائرة التيار المتردد التي تحتوي على الملف لا تستهلك طاقة المصدر الحالي وتوجد في الدائرة عملية تبادل للطاقة بين المولد والدائرة.

دعونا الآن نحلل كيف ستكون الأمور مع الطاقة التي يستهلكها مثل هذا المخطط.

الطاقة المستهلكة في دائرة التيار المتردد تساوي ناتج التيار والجهد ، ولكن نظرًا لأن التيار والجهد كميات متغيرة ، فإن الطاقة ستكون أيضًا متغيرة.في هذه الحالة ، يمكننا تحديد قيمة القدرة لكل لحظة من الزمن إذا ضربنا القيمة الحالية في قيمة الجهد المقابلة للحظة معينة من الزمن.

للحصول على الرسم البياني للقدرة ، نحتاج إلى ضرب قيم مقاطع الخط المستقيم التي تحدد التيار والجهد في أوقات مختلفة. يظهر هذا البناء في الشكل. 3 ، أ. يوضح لنا الشكل الموجي المتقطع p كيف تتغير الطاقة في دائرة تيار متردد تحتوي فقط على مقاومة استقرائية.

تم استخدام قاعدة الضرب الجبري التالية في بناء هذا المنحنى: عند ضرب قيمة موجبة بقيمة سالبة ، يتم الحصول على قيمة سالبة ، وعندما يتم ضرب قيمتين سالبتين أو قيمتين موجبتين ، يتم الحصول على قيمة موجبة.

الشكل 3. الرسوم البيانية للقدرة: أ - في دائرة تحتوي على مقاومة استقرائية ، ب - أيضًا مقاومة نشطة

الشكل 4. مخطط الطاقة لدائرة تحتوي على R و L.

يقع منحنى الطاقة في هذه الحالة فوق محور الوقت. هذا يعني أنه لا يوجد تبادل للطاقة بين المولد والدائرة ، وبالتالي فإن الطاقة التي يوفرها المولد للدائرة تستهلك بالكامل بواسطة الدائرة.

في التين. يوضح الشكل 4 مخطط القدرة لدائرة تحتوي على كل من المقاومة الاستقرائية والنشطة. في هذه الحالة ، يحدث أيضًا النقل العكسي للطاقة من الدائرة إلى المصدر الحالي ، ولكن بدرجة أقل بكثير مما يحدث في دائرة ذات مقاومة حثي واحدة.

بعد مراجعة الرسوم البيانية للقدرة أعلاه ، نستنتج أن إنزياح الطور فقط بين التيار والجهد في الدائرة ينتج طاقة "سالبة".في هذه الحالة ، كلما زاد تحول الطور بين التيار والجهد في الدائرة ، قلت الطاقة التي تستهلكها الدائرة ، وعلى العكس ، كلما قل تحول الطور ، زادت الطاقة التي تستهلكها الدائرة.

اقرأ أيضا: ما هو صدى الجهد