نسخة الفيديو النصية
يحتوي التمثيل البياني الآتي على منحنى أسود اللون يمثل التغير في الجهد بتغير الزمن في دائرة موصلة بمصدر تيار متردد. وتمثل المنحنيات الملونة الثلاثة التغير في شدة التيار بتغير الزمن في الدائرة بناء على خواص الدائرة. أي منحنى ملون يمثل دائرة تتكون من مقاومة فقط؟ أي منحنى ملون يمثل دائرة تتكون من مكثف فقط؟ أي منحنى ملون يمثل دائرة تتكون من ملف حث فقط؟
حسنًا، لدينا هنا أربعة منحنيات جيبية مرسومة مقابل الزمن. المنحنيات الثلاثة الملونة تمثل قيم شدة التيار المتردد، وهي متشابهة إلى حد كبير؛ لأن جميعها لها نفس الطول الموجي والسعة. لكن لكل منها طور مختلف، ما يعني أن قممها وقيعانها لا يحاذي بعضها بعضًا تمامًا. ويمكننا تمييز المنحنيات الثلاثة بوضوح عند المحور الرأسي، الذي يمثل الزمن أو 𝑡 يساوي صفرًا. هنا، المنحنى البرتقالي له قيمة موجبة، والمنحنى الأزرق له قيمة تساوي صفرًا، والمنحنى الأحمر له قيمة سالبة. وعند 𝑡 يساوي صفرًا، يكون الجهد، الممثل بالمنحنى الأسود، يساوي صفرًا أيضًا.
إننا نريد الآن التفكير في ثلاث دوائر لها خواص مختلفة. لذا، دعونا نرسم ثلاثة مخططات لنستخدمها مرجعًا لنا، وهي لدوائر كهربية يكون لكل منها مصدر تيار متردد متصل بمكون كهربي واحد، إما مقاومة أو مكثف أو ملف حث. دعونا نفكر أولًا في العلاقة بين الجهد وشدة التيار في دائرة تحتوي على مقاومة فقط. تذكر أنه في أي دائرة تيار متردد تحتوي على مقاومة فقط، تتبع الدائرة قانون أوم، الذي ينص على أن الجهد يساوي شدة التيار مضروبة في المقاومة. وبما أن الجهد يتناسب طرديًّا مع شدة التيار، فلا بد أن يكونا متفقين في الطور. وعلى الرغم من أن لهما سعتين مختلفتين، لكننا نلاحظ أن قممهما وقيعانهما يحاذي بعضها بعضًا. لذا، إذا كان الجهد يساوي صفرًا عند أي نقطة، فإننا نعلم أن شدة التيار أيضًا تساوي صفرًا. وإذا نظرنا إلى المحور الرأسي مرة أخرى، فسنجد أن ذلك يتوافق مع المنحنى الأزرق، ونجد بذلك أنه يمثل شدة التيار المتردد لدائرة تحتوي على مقاومة فقط.
سنتناول بعد ذلك الدائرة الكهربية التي تحتوي على المكثف. تذكر أنه عند مرور شحنة في الدائرة الكهربية، تتراكم الشحنات المتماثلة والمتضادة على جانبي لوحي المكثف، ما ينشأ عنه فرق جهد بين اللوحين. حسنًا، شدة التيار هي السبب وراء تراكم الشحنات هذا. وعليه، فإنها تتناسب طرديًّا مع تغير الجهد بين اللوحين بمرور الزمن. على سبيل المثال، إذا كانت شدة التيار لها قيمة سالبة، فلا بد أن هذا يعني أن هناك تغيرًا سالبًا في الجهد أو أن الجهد يتناقص. وبالمثل، عندما يزداد الجهد، ستكون لشدة التيار قيمة موجبة.
إذن، بالنظر مرة أخرى إلى النقطة حيث 𝑡 يساوي صفرًا، نجد أن الجهد له ميل موجب، ما يعني أن قيمته تزداد. وبناء على ذلك، نستنتج أن المنحنى الذي يمثل شدة التيار تمثيلًا صحيحًا لا بد أن تكون له قيمة موجبة عند هذه اللحظة، ما يعني أن المنحنى البرتقالي هو المنحنى الذي يمثل دائرة تتكون من مكثف.
دعونا الآن نتناول دائرة تتكون من ملف حث. تذكر أن التيار المار في ملف حث يولد مجالًا مغناطيسيًّا. هذا يعني أنه عندما يكون التيار متغيرًا أو مترددًا، يتغير المجال المغناطيسي أيضًا. وهذا التغير في المجال المغناطيسي يستحث فرق جهد، الذي يولد بدوره تيارًا ليقاوم هذا التغير. يتناسب الجهد الناتج طرديًّا مع تغير شدة التيار بمرور الزمن. لذا، عند 𝑡 يساوي صفرًا، فإن الجهد يساوي صفرًا. وبما أن الجهد يتناسب طرديًّا مع التغير في شدة التيار، فلا بد أن يكون المنحنى الذي يمثل شدة التيار بشكل صحيح له ميل قيمته صفر أو ميل أفقي عند هذه اللحظة. ومن ثم، بالنظر إلى اللحظات بعد 𝑡 يساوي صفرًا مباشرة، على سبيل المثال عند هذه اللحظة هنا على التمثيل البياني، نجد أن الجهد له قيمة موجبة، التي لا بد أن يقابلها ميل موجب أو زيادة في قيمة شدة التيار.
إذن، بالرجوع إلى التمثيل البياني، يمكننا ملاحظة أن المنحنى الأحمر هو المنحنى الذي له ميل أفقي عند 𝑡 يساوي صفرًا، وميل موجب في اللحظات التالية التي تكون عندها قيمة الجهد موجبة. بناء على ذلك، يمكننا قول إن المنحنى الأحمر هو المنحنى الذي يمثل دائرة تتكون من ملف حث. وبهذا، نكون قد استكشفنا تأثيرات دوائر التيار المتردد التي لها عدة خواص كهربية مختلفة على الجهد.
