الفيزياء فصل ثاني

 دارات التيار الكهربائي المتردد

 -  التيار المتردد( AC )يتغيّر باستمرار مع الزمن، ويتغير أيضًا

    اتجاه سريانه كلّ نصف دورة ؛ بسبب تغيّر اتجاه القوة

     الدافعة  الكهربائيّة المسبّبة له، وينتج عن المولدات

    الكهربائية.

                           

  - التيار المستمرّ ( DC ) ثابت في المقدار وفي الاتجاه،

   ومصدرهالبطاريات و وخلايا الطاقة الكهربائية السمشية.

                           
 - ينشأ مصدر  الجهد المتردد عن دوران  ملفّ حول محور

 متعامد مع مجال مغناطيسي ويتولد فيه   قوة  دافعة 

 كهربائيّة  حثّية يغيّر مقدارها واتجاههاباستمرار، فيكون أحد

 طرفي الملف موجبًا، والآخر سالبًا خلال نصف الدورة الأول،

ثم تنعكس قطبيته خلال النصف الثاني من الدورة. 

 - سبب  تغير القوة  الدافعة الكهربائية الحثية في الملف

  مقداراً  واتجاهاً هو تغير الزاوية بين اتجاه  المجال المغناطيسي

 و العمود على مستوى الملف( متجه المساحة).

- تتغير القوّة الدافعة الكهربائيّة الحثّية (مصدر الجهد المتردد)

   وَفْقَ العلاقة الجيبية التالية:  $\Delta v = V_{max} sin \omega t$
 
_ يعبر عن  التيار الكهربائي المارّ دارة التيار المتردد

     بالعلاقة الجيبية التالية: $i = I_{max} sin \omega t$

 القدرة المستهلكة في المقاومة: 

    لقياس  القدرة  المتوسطة المستهلكة في  مقاومة داخل

   دارة تيار  متردد، تستخدم القيمة الفعالة للتيار( $I_{rms}$ ): هي

   الجذر التربيعي للقيمة المتوسطة لمربع التيار. وتُحسب

     باستخدام العلاقة:

                        $I_{rms}=\frac{I_{max}}{\sqrt{2}}=0.71I_{max}$  

   وبالمثل القيمة الفعالة لفرق الجهد المتردد هي:

             $V_{rms}=\frac{V_{max}}{\sqrt{2}}=0.71V_{max}$

 -  تٌحسب  القدرة المتوسطة  المستهلكة في مقاومة  

  دارة تيار متردد بالعلاقة التالية:

                                    $\overline{P}={I^2}_{rms}R$  

  - المعاوقة  المحثية:  $X_L=\omega L$ ،وتتناسب طرياً مع محاثة

   المحث والتردد لمصدر(  $f$  )     الجهد حيث:  $\omega =2\pi f$ 

 - المعاوقة المواسعية: ($X_C=\frac{1}{\omega C}$)وتتناسب المعاوقة

     عكسيا مع كل من المواسعة تردد مصدر الجهدالمواسعية.

 -  المعاوقة الكلية( Z ) في دارة تيار متردد تحوي  محث ومواسع

   ومقاومة تعطى بالعلاقة التالية:

                       $Z=\sqrt{R^2+{(X_L-X_C)}^2}$  

 - القيمة الفعالة لكل  من القيمة  الفعلة للتيار المتردد وفرق

   الجهد  حسب قانون أوم :   $V_{mrs}=I_{rm{s}_{}}Z$

- دارة الرنين: تكون دارة التيار  المتردد التي  تحوي  محث ومواسع

                    في  حالة رنين عندما تكون المعاوقة الكلية في الدارة

                    أقل ما يمكن، أي عند: ${(X_L=X_C)}^{ }$  

   التردد الزاوي الطبيعي ( ${\omega }_0=2\pi f_o$ ) لدارة الرنين تعطى بالعلاقة

    التالية:  ${\omega }_o=\frac{1}{\sqrt{LC}}$     

  تطبيقات تكنولوجيّة
  - جهاز كشف الفلزّات

    تُستخدم في بوابات  الحماية الأمنية للكشف عن الفلزّات 

 - أجهزة المذياع والاتصال اللاسلكي: 

      يلتقط المذياع ( المستقبل للموجات الكهرومغناطيسية)

     عندما يكون رنين دارة المذياع مطابقاً لتردّد موجات الإذاعة.

     تُستخدم أجهزة الاتصال اللاسلكي في مجالات كثيرة، مثل

    التواصل بين دوريات السير، واتصال الطائرات والسفن وغيرها.