دائرة ملف حث و مقاومة (دائرة RL)

الدوائر التي تحتوي على ملف حث مثالي و مقاومة (دائرة RL) قد تتصل مع تيار متردد أو تيار مستمر. الممانعة التي يلقاها التيار في المقاومة لا تتغير في الحالتين بينما ملف الحث يتفاعل مع التيار المتردد و المستمر بطريقتين مختلفين. 

RL circuit

في حالة التيار المستمر: دائرة RL تتكون من مصدر للجهد مستمر ومقاومة وملف حث عديم المقاومة موصلة على التوالي. لذلك يتدفق التيار نفسه عبر كل منها و لكن يعمل ملف حث على مقاومة التغييرات في التيار المستمر الحادثة أثناء نمو التيار و إنهياره.

 عند بدء التيار نجد أن هناك ق.د.ك مستحثة تعاكس مروره لحظة الغلق. تعني كلمة عكسية أنها عكس اتجاه ق.د.ك للبطارية التي تشكل مصدر التيار. و بالتالي يتباطئ نمو التيار ( يقل التغير في التيار) فتقل القوى الدافعة الكهربية المستحثة و بمرور الزمن وتنعدم كليتا عندما يصل التيار الى أقصى قيمة (ق.د.ك  للبطارية مقسومة على المقاومة)

 ويوضح هذا الرسم  البياني للتيار اعتماده على الزمن ويمكن وصف اعتماد التيار على الزمن بالمعادلة الآتية

علما بأن L هو معامل الحث الذاتي للملف و R المقاومة.

• المعادلة يمكن استنتاجها من قانون الحث الذاتي و كيرشوف على الدائرة.
• بالنظر الى المعادلة يتم استنتاج أن حاصل قسمة الحث الذاتي للملف  على المقاومة  يعطي نفس وحدة الزمن لذلك سمي ثابت الزمن لدائرة RL.
• قيمة هذا الثابت تحدد سرعة و بطء نمو التيار في الدائرة. فبعد زمن قدره فبالتعويض في المعادلة السابقة يصبح الأس -1 و يكون التيار قد وصل إلى حوالي 63٪ من قيمته النهائية () .

و هكذا يتم تفاعل ملف الحث مع التيار المستمر مرة أثناء نموه و مرة أثناء إنهياره.

دوائر التيار المتردد

و عندما يتم تركيب عنصرين مع بعضهما يتأثر التيار بممانعة العنصرين معا و تسمي محصلة الممانعتين بالمعاوقة و قد يسبق التيار الجهد أو العكس. دائرة من هذه الدوائر هي دائرة RL.  نفترض نفس الدائرة السابقة مقاومة و ملف مثالي موصلين على التوالي مع  مصدر تيار متردد كما هو موضح في الشكل

. و نجد أن المقاومة هي ممانعة يلقاها التيار المتردد أو المستمر على السواء. أما ملف الحث فيتأثر بتغير التيار. و في حالة المستمر التغير أثناء النمو و الانهيار فقط. بينما في حالة التيار المتردد فهو دائم التغير في المقدار و الاتجاه. فنتوقع من ذلك ممانعة لملف الحث في حالة التيار المتردد عنها في حالة المستمر. 

زاوية الطور

جهد المقاومة يتفق في الطور مع التيار. بينما جهد ملف الحث يسبق التيار بمقدار 90 درجة. و من ثم الجهدين مختلفين في الاتجاه. يُعطى الجهد الكلى من خلال جمع المتجهين. 

قانون المعاوقة z

في هذه الحالة يقابل التيار ممانعتين الأولي المقاومة و الاخري مفاعلة الملف الحثية. و تصبح المعاوقة التي يلقاها التيار هي محصلة المقاومة و المفاعلة الحثية.  و يمكن قسمة الجهد الكلى على التيار الكلي ( تيار ملف الحث و المقاومة) للحصول على المعاوقة خلال دائرة RC و تساوي 

او بطريقة أخرى  

و تعرف المعاوقة على أنها مقياس للممانعة الكلية لتدفق التيار في دائرة تيار متردد ناتجة عن تأثير كل من المقاومة و المفاعلة الحثية على الدائرة.

في الدائرة RL يتخلف التيار عن الجهد بأي بمقدار أكبر من صفر وأقل من ربع دورة (90 درجة).

يمكن تمثيل المعاوقة كمتجه وكوتر المثلث المكون من المقاومة دائمًا كمتجه في نفس اتجاه التيار و المفاعلة الحثية كمتجه عمودي على اتجاه التيار. الزاوية الموضحة بين متجهات المقاومة و المعاوقة هي زاوية الطور و هي المقدار الذي يتخلف به التيار  عن الجهد. 

هناك نوعين من القدرة الكهربية في هذه الدائرة و هم

• القدرة المستهلكة في المقاومة
• القدرة المخزنة في ملف الحث و ليست مستهلكة
• و يقصد بالتيار هنا التيار الفعال و لمعرفة قوانين القدرة الكهربائية للتيار المتردد

مسائل المعاوقة في دوائر التيار المتردد – دائرة ملف حث و مقاومة – RL circuit

اختبار على الدرس

فيديو الدرس

• عربي(صفح– فيديو)