المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
تربية الماشية في اليابان
2024-11-06
النقل البحري
2024-11-06
النظام الإقليمي العربي
2024-11-06
تربية الماشية في جمهورية كوريا الشعبية الديمقراطية
2024-11-06
تقييم الموارد المائية في الوطن العربي
2024-11-06
تقسيم الامطار في الوطن العربي
2024-11-06



شحن وتفريغ مكثف  
  
87361   05:43 مساءاً   التاريخ: 8-1-2016
المؤلف : فريدريك بوش ، دافيد جيرد
الكتاب أو المصدر : اساسيات الفيزياء
الجزء والصفحة :
القسم : علم الفيزياء / الفيزياء الكلاسيكية / الكهربائية والمغناطيسية / الكهربائية /


أقرأ أيضاً
التاريخ: 17-10-2020 1302
التاريخ: 14-7-2016 4038
التاريخ: 19-9-2019 3439
التاريخ: 8-11-2021 1900

شحن وتفريغ مكثف

إن فهم سلوك دوائر التيار المتردد يستدعي أن نعرف كيف يستجيب التيار المار خلال عناصر الدائرة للتغيرات المستمرة في مصدر ق. د. ك ونعرف أنه ليس هناك تأخر زمني بين تطبيق جهد V عبر مقاوم نقي وتكون تيار I = V/R خلال المقاوم. وبعبارة اخرى فإن، التيار والجهد في مقاوم ما يخضعان لقانون أوم لحظياً.

(1)              

 الطريقة التي ينمو التيار بها مع الزمن عندما يغلق المفتاح الذي يوصل مصدر الجهد بملف محاثة. وقد وجدنا أن هناك تأخيراً في الزمن يمر قبل أن يصل التيار إلى القيمة النهائية التي يحددها قانون أوم. ولعلنا لذلك نتوقع أنه إذا كان الجهد المطبق على الدائرة في تغير دائم، فإن التيار هو الآخر سيظل "يطارد" الجهد، وعليه فإن قانون أوم لن يكون متبعاً في كل لحظة.

شكل (1) : يعتبر الثابت الزمني Tc مقياساً مناسباً للزمن الذي يستغرقه مكثف لكي يشحن أو يفرغ.

والمكثف هو عنصر الدائرة الوحيدة الذي لا زلنا في حاجة لفحص سلوكه المعتمد على الزمن. فالمكثف كما نعلم لا يسمح بمرور التيار المستمر. إلا أن شحن وتفريغ مكثف ما يستلزم حركة شحنات من وإلى لوحي المكثف. ونقل هذه الشحنات عبر الدائرة المحتوية على مكثف، يمثل تياراً انتقالياً. وسنفحص هذا السلوك بالرجوع إلى الدائرة البسيطة المبينة في الشكل ( 1أ). افترض أن المفتاح مفتوح في البداية وأنه لا توجد شحنات على المكثف الذي يرمز لسعته بالرمز C. ونأمل في معرفة ما يحدث عند إغلاق المفتاح فجأة.

عند إغلاق المفتاح فإن البطارية ستحاول إرسال شحنات في اتجاه مع حركة عقارب الساعة حول الدائرة. وبما أنه لم تكن هناك أية شحنات على المكثف في البداية، فإن التيار i سيتحدد بالمقاوم R فحسب ومن ثم، فإنه عقب إغلاق المفتاح مباشرة (عند اللحظة t = 0) سيكون التيار/R i0 = V0 كما في الشكل (ب). على أنه بمرور الوقت، يأخذ التيار في النقصان كلما تراكمت الشحنة على لوحي المكثف وذلك لأن هذه الشحنة تخلق فرق جهد عبر C، معاكساً لجهد البطارية. ولابد أن ينخفض التيار إلى الصفر عندما تصبح شحنة المكثف في النهاية q1 = CV0.

ويوضح الشكل ( 1ب) الأسلوب الدقيق الذي يتصرف من خلاله التيار المار في الدائرة. ويسمى المنحني البياني الذي يتعبه التيار منحني اضمحلال أسى. والصيغة الرياضية لهذا السلوك هي:

(2)                

حيث/R i0 = V0 وحاصل ضرب RC له وحدات زمن يسمى الثابت الزمني السعويTc.(تأكد من أنك تستطيع إثبات أن.F = s Ω). عند اللحظة t = Tc فالتيار يصل إلى (1/c2) = 0.135 من قيمته i0 ، وهكذا.

ويظل المكثف يتلقى شحنات طالما كان هناك تيار يمر في الدائرة. وعندما يتوقف التيار في النهاية، فإن معنى ذلك أن الجهد عبر المكثف قد أصبح مساوياً لجهد البطارية، أو VC = qf /C = V0 ، حيث qf هي الشحنة النهائية على المكثف. وتغير الشحنة على المكثف مع الزمن يمكن تمثيله بيانياً بالشكل ( 1جـ) أما الصيغة الرياضية لهذا الرسم البياني فهي:

(3)                 

يلاحظ أن هذا السلوك مطابق لسلوك تنامي التيار في ملف محاثة. ويلعب الثابت الزمني السعوي RC للشحنة نفس الدور الذي يلعبه الثابت الزمني الحثي L/R بالنسبة لتيار ملف المحاثة. فكلما كان المقدار RC كبيراً كلما استغرق الأمر وقتاً أطول حتى " يمتلئ" المكثف بالشحنة ويمكن إدراك هذا المعنى بطريقة وصفية. إن القيمة الأكبر للسعة C تتطلب المزيد من الشحنة المتراكمة لبناء كل فولت واحد من الجهد عبر لوحي المكثف كما ان قيم R الكبيرة تقوم بدور أكبر في تحديد قيمة التيار ومن ثم تحدد المعدل الذي يمكن أن توضع به الشحنات على لوحي المكثف.

عندما يوصل مقاوم R عبر مكثف مشحون مباشرة، فإن ذلك المكثف سيفرع شحنته خلال المقاوم. غذا اعتبرنا فرق الجهد الابتدائي بين لوحي المكثف هو V0 فإن التيار الذي يسرى من المكثف عندما يأخذ في التفريغ سوف يتغير بالطريقة  المبينة في الشكل ( 1ب). ويسلك تيار تفريغ المكثف نفس سلوك تيار الشحن. وتناقص الشحنة على المكثف أسياً أيضاً بعد أن يتم التوصيل. هل يمكنك إثبات أن الجهد عبر المكثف لابد أن يتناقص بنفس الطريقة التي تتناقص بها الشحنة؟ وفيما يلي المعادلات الخاصة بالمقدارين q(t) و V(t):

(4أ)            

(4 ب)         

ويعني هذا أن المكثف يفرغ نحو خمسة أثمان شحنته خلال ثابت زمني واحد.




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.