تعاون علمي
لمحة هندسية:
العلاقة الخطية : هي كل علاقة يمكن رسمها على شكل خط مستقيم في المستوي أو الفراغ.
  • اخر المشاركات

دائرة مقاومة ومكثف ،

المواضيع والدروس والسلاسل والشروح المرتبطة بالقسم

دائرة مقاومة ومكثف ،

مشاركةبواسطة الذره في الاثنين يوليو 26, 2010 10:53 pm

توجد أساسا ثلاثة أنواع من الأجزاء التي تعمل كامنة وخطية في الدوائر الكهربية : المقاومة (R) والمكثف (C) والمستحث (L). ويمكن أن توصل هذه المكونات في تشكيلات : دائرة مقاومة ومكثف RC circuitو دائرة مقاومة ومستحث RL circuit ودائرة مستحث ومكثف LC circuit أو دائرة مقاومة ومستحث ومكثف RLC circuit. وتتبوء تلك الأنواع من الدوائر الكهربية مركزا مهما في الإلكترونيات التناظرية analog electronics. وهي تعمل على الأخص كمرشحات كامنة. هذه المقالة تتعلق بنوع دائرة المقاومة ومكثف. تعتمد تلك المقالة على معرفة سابقة بالخواص المركبة لمكونات تلك الدوائر، ومعرفة بالتيار الكهربائي المتردد وتمثيل الإشارات.
2. المعاوقة المركبة

تزيد المقاومة المكافئة لمكثف بزيادة الشحنة الكهربية المخزونة فيه.فإذا وصل المكثف بمصدر جهد متردد alternating current، فإن شحنة المكثف تتأرجح بنفس تردد جهد المصدر المتردد. وكلما زاد تردد الجهد كلما تجمعت شحنة أصغر على المكثف بسبب قصر زمن الطور، وبذلك تقل المقاومة المكافئة للمكثف. وهذا ما يفسر العلاقة العكسية بين المقاومة المكافئة للمكثف وتردد جهد المصدر.

المقاومة والمسماة المعاوقة المركبة ZC بالأوم لمكثف ذو سعة C فاراد تساوي

صورة

ويكون التردد الزاوي s عددا مركبا:

صورة

حيث :

* j تمثل الجزء التخيلي :

صورة

* ثابت التحلل للدالة الأسية للأساس e بالرأديان /ثانية،
* التردد الزاوي الجيبي sinusoidal angular frequency بوحدة راديان/ثانية.

3. دائرة التوصيل على التوالي

صورة

باعتبار الدائرة موزع للجهد، نجد أن الجهد عبر المكثف يساوي:

صورة

كما نجد الجهد عبر المقاومة :

صورة

ويكون التيار متساويا عبر الدائرة كلها حيث أنها موصّلة على التوالي:

صورة

. الاستجابة للإشارة

تمثل استجابة الدائرة للجهد الموصل بها في هيئة إشارة كهربية، استجابة المكثف والمقاومة.

استجابة المكثف للإشارة:

صورة

صورة ثابت زمني يعتمد على سعة المكثف ومقدار المقاومة.

ويُعطى ستجابة المقاومة للإشارة الكهربية :

صورة
حيث تسمى δ(t) دالة دلتا لديراك.
الثابت الزمني يحدد سرعة انهيار شحنة المكثف أو سرعة شحنه ويمكن التحكم في تلك السرعة بتغيير قيمة المقاومة أو سعة المكثف أو كلاهما معا.

. تغير شحنة المكثف مع الزمن

نفترض أن جهد الإشارة الداخلة:
صورة عند الزمن صورة

ثم تتغير وتصبح صورة

صورة

أي أن Vin تتغير بتغير التردد الزاوي s (أنظر أعلاه)،

صورة

وتكون:

صورة

صورة

صورة

صورة

وبتحليل تلك العلاقات نحصل على :

صورة

صورة

تساعدنا تلك المعادلات على حساب الجهد عبر المكثف والمقاومة في وقت زيادة شحنة المكثف. وعند تفريغ المكثف ينعكس تغير المعادلات مع الزمن t. ويمكننا حساب الشحنة وتغيرها مع الزمن C=Q/V كما يمكننا حساب التيار وتغيره مع الزمن V=IR طبقا لقانون أوم.

يميل جهد المكثف لاتخاذ القيمة V بمرور الزمن، بينما يتجه جهد المقاومة نحو الصفر كما يبين المنحنيان. ويمكننا فهم ذلك أن المكثف تكتمل شحنته رويدا رويدا حتى تكتمل شحنته، عندئذ يقف التيار وتصبح الدائر مفتوحة.

تبين تلك المعادلات أن دائرة المقاومة ومكثف تتميز بثابت زمني يرمز له< math>\tau = RC</math> وهو الوقت الذي يزيد فيه الجهد عبر المكثف أوينخفض عبر المقاومة بنسبةصورة من قيمته النهائية. أي أن صورةهو الوقت اللازم لكي تصلصورة لى القيمة صورةوجهد المقاومةصورة كي يصل إلى القيمةصورة

ومعدل تغير الشحنة هو نسبة صورة إلى صورة. وعلى ذلك عند تغيرصورةإلىصورةيكون الجهد قد تغير بنسبة 63.2 % من قيمته النهائية صورةأي أن المكثف يكون قد وصل إلى 63.2 % من شحنته بعد زمن صورةويصل إلى 99.3 % من شحنته النهائية بعدصورة
وعندما تُغلق الدائرة ويكون المكثف مشحونا تماما ينخفض الجهد عبر C طبقا للدالة الأسية e بالأس t منصورةإلى 0. وتتفرغ شحنة C إلى 36.8 % (=1/e) بعد مرورصورةوتقترب من التفريغ بنسبة 0.7 % بعد زمن صورة
نلاحظ أن شدة التيار في تتغير في الدائرةصورةمثلما يتغير الجهد عبر المقاومة R وطبقا لقانون أوم.

كما يمكن الحصول على تلك النتائج عن طريق حل المعدلات التفاضلية التي تنطبق على الدائرة:

صورة
كما أن :
صورة

تُحل لمعادلة الأولي باستخدام معامل تكامل ويتبعه حل المعادلة الثانية بسهولة. وتكون الحلول هي نفسها التي وصلنا لها هنا.

تم والحمدلله النقل بدون اخطاء مزعجة
جغرافيا العالم تغيرها الزلازل والبراكين والطوفان واما مسار التاريخ فيغيره الدماء .... ليبية وافتخر
الذره
عضو شرف
 
مشاركات: 1671
اشترك في: الأربعاء ديسمبر 31, 2008 7:56 pm
مكان: ليبيا
الاختصاص: طالبة علم +باحثه
النشاط في الموقع: البحوث والمعرفه

Re: دائرة مقاومة ومكثف ،

مشاركةبواسطة الذره في الأربعاء يوليو 28, 2010 10:20 pm

السلام عليكم
اقتباس

تساعدنا تلك المعادلات على حساب الجهد عبر المكثف والمقاومة في وقت زيادة شحنة المكثف. وعند تفريغ المكثف ينعكس تغير المعادلات مع الزمن t. ويمكننا حساب الشحنة وتغيرها مع الزمن C=Q/V كما يمكننا حساب التيار وتغيره مع الزمن V=IR طبقا لقانون أوم.

هل ممكن اعرف كيف تستغل هذه الدائرة فى حساب الزمن يعنى هى نعم بالقوانين واضح انها تحدد الزمن ولكن كيف تستغل هذه الخاصية فيها لعمل مؤقت كما قرئت وما المقصود بالمؤقت هل هو المنبه الذى بالساعة

علما بانى عملت عملية تشريح :shock: للمكثف بالسكين وهو النوعية الذى يوجد فى العاب الاطفال وفى لا ادرى ماذا تقولون عنها اللمبة التى توضع فى مقبس الحائط ليلا الملونة للاضاءة الهادئة ليلا فى حجرات الاطفال فتبين لى مكوناته وهو شريط طوييــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــل جدا جدا راسى داخ ولا كمل فتحه وعندما اكملت فتح الشريط وجدت انه شريط معدنى على ما يبدو من الالمونيوم الخفيف تقريبا وجهة بلاستك وجههة المونيوم ملفوف على نفس مادة الشريط ولكنها فوية قليلا اذا اين ما قالوا عنه بانه لوحين معدنيين بينهما عازل لم اجد لا لوح ولا لوحين بل شريط طويل ملفوف على نفس المادة ولكنها شريحة رقيقة قوية
فكيف تتفق خواصه مع هذا التصميم من سوف يسمح بمرور التيار المتردد ويمنع المستمر ومن سعته التى ستزيد مع زيادة المساحة ويبدو ان سعته ستقل جدا بل تنعدم لانه ليس هناك مسافة بين اللوحين فما هو هذا التصميم ولماذا صنع هكذا يعنى كيف سيؤدى وضيفته وما هى وضيفته بهذا الشكل اصلا
جغرافيا العالم تغيرها الزلازل والبراكين والطوفان واما مسار التاريخ فيغيره الدماء .... ليبية وافتخر
الذره
عضو شرف
 
مشاركات: 1671
اشترك في: الأربعاء ديسمبر 31, 2008 7:56 pm
مكان: ليبيا
الاختصاص: طالبة علم +باحثه
النشاط في الموقع: البحوث والمعرفه

Re: دائرة مقاومة ومكثف ،

مشاركةبواسطة ELECT2114 في الجمعة يوليو 30, 2010 4:30 pm

السلام

اهلا بالذرة, يبدو انك بدأت تغوصين الان في اعماق هذه الدوائر الزمنية و بما انك ترغبين في معرفة مبدأ عملها فاليك هذا الشرح المبسط و لكل من اراد فهم مبدأ عمل دوائر التوقيت.

لنفرض بانه لدينا مفتاح كهربائي لغلق و فتح دائرة ما مثل ليد ضوئي عادي, حيث انه عند اغلاق المفتاح يمر تيار فجأة و بالتالي يعمل الليد و عند فتحه يختفي التيار فجأة و يطفىء الليد.

و الان عمل المكثف هو مثل خزان المياه حيث يخزن الشحنة من قبل التيار قبل السماح له بالمرور, اي لو فرضنا اننا وضعنا مكثف مع المفتاح فسيحدث الاتي :

عند غلق المفتاح فان التيار يدخل الى المكثف اولا و يملأه بالشحنات قبل ان يفيض المكثف بالشحنات و يسمح للتيار بالمرور بكامل شحناته و لذلك فان التيار يبدأ يسري في الدارة بشكل تدريجي حتى يمتليء المكثف و يمر التيار باكمله. و لذلك يحدث تأخير زمني لمرور التيار و يمكن استغلاله في عمل دوائر مؤقت بسيطة.

عند فتح المفتاح ينقطع التيار فحأة و لذلك الشحنات المختزنة في المكثف تبدأ بالخروج لتعويض النقص في التيار تدريجيا حتى يتم تفريغ المكثف كليا من الشحنات و بالتالي يتخامد التيار تدريجيا و يبدأ ضوء الليد بالتخامد ايضا, و لذلك يمكن استغلال هذه الخاصية لعمل دوائر تأخير اطفاء الدارة بعد زمن معين.

اي يجب ان يملأ المكثف قبل مرور التيار و يجب ان يفرغ قبل انقطاع التيار بشكل كامل.

اتمنى ان يكون الشرح كافيا.
صورة العضو الشخصيه
ELECT2114
عضو شرف
 
مشاركات: 1353
اشترك في: الخميس ديسمبر 06, 2007 12:10 am
الاختصاص: ELECTRONICS

Re: دائرة مقاومة ومكثف ،

مشاركةبواسطة الذره في الجمعة يوليو 30, 2010 7:17 pm

السلام عليكم
:twisted: وهل تضنون ان الذرة قد هدئت ونسيت الدراسة الذرة اسم على مسمة مثل الذرة لا تعرف السكون
اقتباس:
عند غلق المفتاح فان التيار يدخل الى المكثف اولا و يملأه بالشحنات قبل ان يفيض المكثف بالشحنات و يسمح للتيار بالمرور بكامل شحناته و لذلك فان التيار يبدأ يسري في الدارة بشكل تدريجي حتى يمتليء المكثف و يمر التيار باكمله. و لذلك يحدث تأخير زمني لمرور التيار و يمكن استغلاله في عمل دوائر مؤقت بسيطة.

يحدث تأخير زمنى بسبب ان التيار استغرق وقتا فى شحن المكثف ؟ يعنى سبب التأخير لمرور التيار لباقى الدارة هو شحن المكثف وزمن شحن المكثف =
c=Q\v
c=I\T\V
حيث T اعنى بها الزمن ومنها نستنتج ان T=

T=c*R

وكذالك الحال عند فتح الدارة تتناقص الشحنة تدريجيا من المكثف بعد ان ينقطع التيار عن الدارة اى يكون لازال هناك مخزون من بعض التيار فى المكثف ويحدد زمنه بالعلاقة السابقة وزمن الشحن يساوى زمن التفريغ

شكرا لكم قد وضحتها لى تماما ولكن فى اى الاستعمالات نجدها هذه التى تسمى دائرة المؤقتات والتى قد تفضلت بشرحها لنا الان

ويبدو ان الامر وضح ايضا فى لعب الاطفال حيث هذا النوع من المكثفات يستعمل كمعاوقة كبيرة للتيار بغرض تخفيضه لدرجة التى تتماشى مع الجهود والتيارات المطلوبة لاضاءة الليدات حيث سيدخل التيار للخزان ( المكثف ) اولا الذى سيلاقى التيار ببمانعة قوية ليسمح بالقيمة المطلوبة بالخروج لباقى اجزاء الدارة
وهذه الممانعة نستطيع بها تحديد قيمة التردد الذى سيسمح له المكثف بالخروج منه وذالك من القانون التالى
Xc=1(wc)=1\2pfc

حيث f هى التردد المطلوب حسابه وخروجه من المكثف لباقى الدارة
بقى شى لماذا لا نستعمل مقاومة تمنع مرور التيار وتعطى القيمة المطلوبة بدل من المكثف اليس عمله هو المعاوقة اذن فلندع المقاومة تقوم بهذا ؟؟
السبب ان المكثف من خصائصه منع التيار المستمر بمعنى لا يستهلك طاقة من المصدر فى ذاالك وليس كالمقاومة التى تستهلك طاقة من المصدر
عذرا ان اخطأت الفهم ونتمنى التصحيح والتوضيح
ولولا التشريح لما فهمت هذا :geek: انها طريقة الاميين فى التعلم هههه
جغرافيا العالم تغيرها الزلازل والبراكين والطوفان واما مسار التاريخ فيغيره الدماء .... ليبية وافتخر
الذره
عضو شرف
 
مشاركات: 1671
اشترك في: الأربعاء ديسمبر 31, 2008 7:56 pm
مكان: ليبيا
الاختصاص: طالبة علم +باحثه
النشاط في الموقع: البحوث والمعرفه

Re: دائرة مقاومة ومكثف ،

مشاركةبواسطة ELECT2114 في الثلاثاء أغسطس 03, 2010 7:17 pm

السلام
فعلا لا تعرف السكون :mrgreen: :mrgreen: :mrgreen:
ان ما تفضلت فيه صحيح, و لكن العلاقة c=I\T\V ليست كاملة و لا تعطي الحل الكامل, لكن العلاقة T=c*R من خلال المعادلة الكاملة ادناه :

zz.png
zz.png (1.54 KiB) شوهد 3251 مرات


z.png
z.png (1.25 KiB) شوهد 3264 مرات


حيث العلاقة الاولى تمثل شحن المكثف و عندها فان ذلك الزمن يمثل 0.63 من قيمة الفولتية العظمى للمكثف اي لو لدينا فولتية شحن مقدارها 10V فسيكون الزمن T=c*R هو الزمن التي تصبح فيه الفولتية على المكثف = 0.63 * 10 = 6.3V

و المعادلة الثانية تمثل معادلة التفريغ و عند هذا الزمن تكون الفولتية على المكثف تساوي 0.37 من قيمة الفولتية العظمى التي كانت مخزنة في المكثف و لو لدينا فولتية عظمى مقدارها 10V فستكون الفولتية على المكثف عند الزمن T=c*R هو 3.7V, و بناء عليه يتم تحديد قيم المقاومة و المكثف لتحقيق الزمن المطلوب.

و اما استخدام المكثف كمعاوقة فهو افضل بسبب انه لا يستهلك طاقة من المصدر المتردد كما اسلفت و كذلك يتحمل فولتيات عالية, فيمكن بواسطته تشغيل ليد صغير مباشرة من الكهرباء.

و سبب طول الشريط الذي ظهر معك بعد العملية الجراحية للمكثف, فهو لجعله يختزن اكبر قدر من الشحنات اي رفع قيمته ليتناسب و عمل الدارة المطلوبة. و هذه طريقة المجدين في التعلم .... :thumbup: :thumbup:

و بداية جيدة لك للتعرف على مبدأ عمل المكثف.
صورة العضو الشخصيه
ELECT2114
عضو شرف
 
مشاركات: 1353
اشترك في: الخميس ديسمبر 06, 2007 12:10 am
الاختصاص: ELECTRONICS

Re: دائرة مقاومة ومكثف ،

مشاركةبواسطة الذره في الثلاثاء أغسطس 03, 2010 9:24 pm

السلام عليكم
شكرااااا لتوضيح بخصوص القوانين وسأعقب على توضيحكم حولها لاحقا ان شاء الله وبالنسبة لعمل المكثف فى النموذج الذى وصفته فأضن انى اخطأت فى فهم طبيعة عمله فيه حيث انى خلطت بين عمله مع التيار المتردد وعمله مع التيار المستمر فى التيار المستمر يعمل كمعاوقة كبيرة له اما فى التيار المتردد فهو يختزن اكبر قدر من الشحنة المسموح بها لتغدية الدارة اليس كذالك ولكن النموذج الذى وصفته لمبات الاضاءة الليلية الحائطية هى تأخد التيار المتذبذب من مقبس الحائط بينما لعب الاطفال تاخد تيار مستمر من البطاريا وبذالك فيتنوع استعماله وطريقة تصنيعه وشكرا لتوضيح بخصوص الشريط الطويل لقد لفت نضرى لهذه النقطة
وطبعا لازلت سادرس القوانين واركز على فهمها جيدا فى الايام القادمة بعد ان يستقر الوضع والتركيز قليلا جزاكم الله خيرا على التوضيحات
جغرافيا العالم تغيرها الزلازل والبراكين والطوفان واما مسار التاريخ فيغيره الدماء .... ليبية وافتخر
الذره
عضو شرف
 
مشاركات: 1671
اشترك في: الأربعاء ديسمبر 31, 2008 7:56 pm
مكان: ليبيا
الاختصاص: طالبة علم +باحثه
النشاط في الموقع: البحوث والمعرفه

Re: دائرة مقاومة ومكثف ،

مشاركةبواسطة ELECT2114 في الثلاثاء أغسطس 03, 2010 9:42 pm

اهلا بك.

الذي نناقشه الان هو مبدأ عمله بالنسبة للتيار المستمر لانه اسهل, اما في حالة التيار المتردد فانه يحدث للمكثف عملية شحن و تفريغ بشكل متردد و من خلال الرياضيات يمكن التعبير عن هذه العملية على شكل معاوقة تنطبق عليها قوانين اوم كاملة لكن الاختلاف في طريقة جمعها مع بعضها و هي موضوع متقدم و لذلك البقاء على مبدأ عمله في حالة التيار المستمر فهو ابسط.

و ربما يكون مبدأ عمله في اللعبة ليس للترشيح, بل قد يكون له دور في اصدار اصوات للعبة او عمل منه مذبذب بسيط لتشغيل الدارة المتكاملة للعبة.
صورة العضو الشخصيه
ELECT2114
عضو شرف
 
مشاركات: 1353
اشترك في: الخميس ديسمبر 06, 2007 12:10 am
الاختصاص: ELECTRONICS

Re: دائرة مقاومة ومكثف ،

مشاركةبواسطة الذره في الثلاثاء أغسطس 03, 2010 9:54 pm

السلام عليكم وشكرا على الايضاحات ايضا وافهم من كلامكم بأنه نفس العمل له بالنسبة لتيارين ولكن طريقة الحساب لهما تختلف ولكن الا يقال بأنه يمنع مرور التيار المستمر فكيف تحدث هذه القوانين اذن ضنيت انه لا يمرر تيار مستمر بتاتا ؟؟؟!
جغرافيا العالم تغيرها الزلازل والبراكين والطوفان واما مسار التاريخ فيغيره الدماء .... ليبية وافتخر
الذره
عضو شرف
 
مشاركات: 1671
اشترك في: الأربعاء ديسمبر 31, 2008 7:56 pm
مكان: ليبيا
الاختصاص: طالبة علم +باحثه
النشاط في الموقع: البحوث والمعرفه

Re: دائرة مقاومة ومكثف ،

مشاركةبواسطة ELECT2114 في الثلاثاء أغسطس 03, 2010 10:08 pm

لا يمرر تيار مستمر في حالة وضعه على التوالي مع الدارة, و لكن في حالة التوازي فانه في البداية يحول مسار التيار ليشحنه و بعد امتلائه كليا يسمح له بالمرور عبره الى باقي الدارة.

و في التوالي فانه يمرر التيار عبره خلال فترة الشحن و عند الانتهاء يقطعه عن الدارة بالكامل.
صورة العضو الشخصيه
ELECT2114
عضو شرف
 
مشاركات: 1353
اشترك في: الخميس ديسمبر 06, 2007 12:10 am
الاختصاص: ELECTRONICS

Re: دائرة مقاومة ومكثف ،

مشاركةبواسطة الذره في الثلاثاء أغسطس 03, 2010 10:12 pm

مفهوم جزاك الله خيرا
جغرافيا العالم تغيرها الزلازل والبراكين والطوفان واما مسار التاريخ فيغيره الدماء .... ليبية وافتخر
الذره
عضو شرف
 
مشاركات: 1671
اشترك في: الأربعاء ديسمبر 31, 2008 7:56 pm
مكان: ليبيا
الاختصاص: طالبة علم +باحثه
النشاط في الموقع: البحوث والمعرفه


العودة إلى القسم العلمي

المتواجدون الآن

المستخدمون المتصفحون لهذا المنتدى: لا يوجد أعضاء مسجلين متصلين و 22 زائر/زوار

منتديات بورصات