المساعد الشخصي الرقمي

مشاهدة النسخة كاملة : دروس في الكهرباء


أحمـد
31-01-2008, 17:25
السلام عليكم

فرق الجهد - التيار - المقاومة - التردد
سوف نبين ما هو فرق الجهد الكهربائي وشدة التيار المارة في سلك ما ونوع هذه العلاقة بينهما مثل التردد

عندما نقول تيار كهربائي فان اي انسان مثقف علميا يجب ان يفكر فورا في مجموعة مصطلحات وهي :

1- كم مقدار الفولت وهذا ما يطلق عليه فرق الجهد وهو قوة التيار من حيث اعلى قيمة وجود له في لحظة وجوده

فنقول ان فرق الجهد الكهرباء في بطارية سيارة = 12 فولت وهو الفرق بين القطب الموجب والقطب السالب وكذلك بالنسبة للتيار المنزلي فرق الجهد بين السلك (الحامي ) والسلك البارد هو 220 فولت على سبيل المثال

2- اما شدة التيار ووحدة قياسها الامبير فهو كمية التيار المتدفق وهنا نسأل هل يكفي ام لا يكفي لفعل معين

3- كمية الاستهلاك (الواط)
والعلاقة بين الفولت والامبير تسمى الواط وهو مقدار الاستهلاك الفعلي للتيار ويساوي

كمية الاستهلاك بالواط = شدة التيار بالامبير x فرق الجهد بالفولت

معلومة مهمة جدا يجب حفظها جيدا ولا يجوز نسيانها علما اننا اهملنا معامل القدرة

4- نوع التيار الكهربائي ويقسم الى نوعين :

- تيار مستمر ويطلق عليه (دي سي ) او DC كتيار البطاريات
- تيار متناوب او متردد يطلق عليه أي سي او AC كتيار المولدات الكهربائية والمنزلي وهو التيار الموجي حيث يكون له تردد ثابت كتيار تغذية

علما انه يمكن تحويل كل من هذين التيارين الى الشكل الاخر يعني من AC الى DC والعكس صحيح ولكل تيار استخداماته وقوانينه الخاصة وسنأتي على ذكرها

5 - الان معلومة هامة وهي ان لكل سلك مقاومة نوعية ووحدة قياسها (الاوم ) تعيق سريان التيار الكهربائي لذا اختيار السلك المناسب والطول المناسب والسمك المناسب يكون ضروري في التوصيلات ولكن هذا لا يهمنا الان بل يهمنا هو علاقة المقامة بالتيار :
الامبير = الفولت ÷ المقاومه

أهم وأكثر القطع الإليكترونية شيوعا واستخداما وتستخدم للتحكم في فرق الجهد (الفولت) وشدة التيار (الأمبير) و تقاس المقاومة بوحدة الأوم Ohm وترمز بالرمز R
تتميز هذه المقاومات بثبات قيمتها وتختلف في استخدامها على حسب قدرتها في تمرير التيار الكهربائي فهناك مقاومات ذات أحجام كبيرة تستخدم في التيارات الكبيرة وأخرى صغيرة للتيارات الصغيرة

للمزيد من المعلومات حول الدرس السابق ننتظر اي سؤال

يتبع ان شاء الله

أحمـد
05-02-2008, 05:50
1- المقاومات Resistors R

الرمز الكهربائي

http://www.arabelect.net/learns/r0.gif
وحدة قياس المقاومات هي الاوم :

من مضاعفان للاوم

الكيلو أوم = 1000 أوم

الميجا أوم = 1000000 أوم

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/75/Resistors-photo.JPG


والمقاومات من حيث القدرة الكهربائية اما سلكية واما كربونية فالسلكية تتحمل قدرات عالية وتمتاز بكبر حجمها عكس الكربونية
ومن حيث عملها تقسم الى :

المقاومات الحرارية
والهدف منها هو انتاج الحرارة، ومن تطبيقاتها مصابيح الانارة العادية و جهزة التدفئة والسخانات.
وهي عبارة عن سلك من التنجستون له مقامة معينة حسب سمكه وطوله ومقاومته النوعية

المقاومات الثابتة Fixed Resistor

وتتخذ في الدوائر الكهربائية والإلكترونية بهدف الحصول على قيم معينة للتوترات أو شدة التيار في نقاط معينة من الدارة. تعطى قيمة هذه المقاومات ونسبة التفاوت عن طريق أطواق ملونة. يمكن معرفة مقدار الطاقة التي تبددها عن طريق حجمها. تعتبر هذه المقاومات الوحيدة التي ينطبق عيها قانون أوم على الرغم من استعمالاتها المتعددة.

ومن هذا الجدول نعرف قيمة المقاومة حيث او رقمين نكتبها كما هي في او لونين ثم يكون اللون الثالث هو قيمة الاصفار للخانة الثالثة اما اللون الرابع فهو نسبة السماح -+:
اسود 0
بني 1
أحمر 2
برتقالي 3
أصفر 4
أخضر 5
أزرق 6
بنفسجي 7
رمادي 8
أبيض 9

نسبة السماح :

ذهبي ±5%
فضي ±10%
بلا لون ±20%

المقاومات المتغيرة Variable Resistor
تتغير قيمة هذه المقاومة ميكانيكيا بواسطة وصلة متحركة (منزلقة) أو ضوئياُ (ضوئية) أو حراريا (حرارية)
ويمكن للمستخدم أن يتحكم في قيمتها، ومن ثمة تغيير شدة التيار أو الجهد. ومن تطبيقات هذا النوع مفتاح تغيير الصوت

ثنائيات الأقطاب

وتتغير قيمة المقاومة فيها حصب عوامل فيزيائية عديدة:


المقاومة الضوئية (LDR) تنخفض قيمتها الأومية عند ازدياد شدة الإضاءة

المقاومة الحرارية الموجبة (PTC) تزداد قيمتها الأومية عند أرتفع درجة الحرارة

المقاومة الحرارية السالبة (NTC) تنقص قيمتها الأومية عند أرتفع درجة الحرارة

مقاومة فرق الجهد المتغير (VDR) تنقص قيمة هذه المقاومة كلما ازداد فرق فرق الجهد المطبق على طرفيها

المقاومات المتغيرة تستخدم في تطبيقات عدة مثل المجسات واجهزة القياس المختلفة

ربط المقاومات على التوالي :

ويوضح الشكل التالي طريقة الربط وتكون قيمة المقاومة المكافئة مساوية لمجمع المقاومات

http://www.arabelect.net/learns/r2.gif

R = R1 + R2 + R3

ربط المقاومات على التوازي

ويوضح الشكل التالي طريقة الربط وتحسب قيمة المقاومة المكافئة حسب العلاقة التالية
R

1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3



http://www.arabelect.net/learns/r1.gif


المعلومة الهامة جدا هنا ان المقاومات تستخدم في :

1- مقسمات الجهد وتغذية الدوائر الالكترونية كل حسب حاجته وذلك بتوصيل المقاومات اما على التوالي او التوازي او كلاهما وحسب الحاجة

2- عند جمعها مع الكثفات يتم انتاج و عمل دوائر الرنين (الذبذبة ) مثل الاتصال الاسلكي ودوائر ارسال واستقبال البيانات

الجدير بالذكر انه تم اصدار احدث سلسلة من المقاومات الالكترونية الصغيرة Film HVPS
( 50 كيلو أوم - 10 ميغااوم ) والتى تمتاز بنسبة خطأ لا تتجاوز 0.01% .. وثبات قيمتها حتى مع حرارة تصل الى 70 مئوية ..

الدرس القادم عن المكثف

أحمـد
10-02-2008, 01:49
المكثفات Capacitors

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/de/Condensators.JPG

المكثف أحد مكونات الدوائر الكهربائية والتي تقوم بتخزين الطاقة على شكل مجال كهربائي يتكون بين موصلين يحمل كل منهما شحنة كهربائية متساوية في المقدار ومتعاكسة في الاتجاه، ويفصل بين الموصلين مادة عازلة كالهواء مثلا ويتحدد نوع المكثف حسب المادة العازلة المستخدمة في صناعته فاذا كانت من :

الهواء يطلق على المكثف اسم مكثف هوائي

البلاستيك = مكثف بلاستيك

الميكا = مكثف ميكا

السيراميك = مكثف سيراميك

إذا استخدم محلول كيماوي كمادة عازلة = المكثف الكيماوي أو الالكتروليتي.

قدرة المكثف على تخزين الشحنة الكهربية تسمى السعة الكهربية ووحدة قياسها الفاراد، وقيمة سعة المكثف c بالفاراد تساوي :
الشحنة المخزنة في المكثف بالكولوم Q ÷ فرق الجهد على طرفي المكثف بالفولت V

وهذا القانون يعني أن اختيار قيمة المكثف في الدائرة الإلكترونية تتحدد بعاملين أساسيين هما سعة المكثف، وقيمة فرق الجهد المطبق على طرفيه، ووحدة قياس سعة الفاراد يمكن تقسيمها إلى وحدات أصغر هي:

الميكرو فاراد UF وتساوي 0.000001 فاراد اي 10 ^-6 فاراد

والنانو فاراد NF وتساوي 10^-9 فاراد

والبيكو فاراد PF وتساوي 10^-12 فاراد

يوجد ثلاثة عوامل أساسية تؤثر على سعة المكثف بصورة مباشرة وهذه العوامل هي:
1- سعة المكثف تتناسب طرديا مع المساحة السطحية للألواح، فإذا زادت مساحة سطح اللوح زادت سعة المكثف وذلك لزيادة استيعابه للشحنات الكهربائية

2- تقل السعة عندما تزداد المسافة بين الألواح وتزداد كلما قلت تلك المسافة أي أنه يوجد تناسب عكسي بين سعة المكثف والمساحة بين ألواحه.

3- المادة العازلة E:
تتغير سعة المكثف بتغير المادة العازلة بين الألواح ويعتبر الهواء الوحدة الأساسية لمقارنة قابلية عزل المواد الأخرى المستعملة في صناعة المكثفات. يوجد لكل مادة ثابت عزل يطلق عليه ابسلونE

واليكم قيمة ثابت العزل E لبعض المواد المستعملة في صناعة المكثفات:

الهواء =1 ورق 2 زجاج 4 - 6 برسلان 5- 6 زيت المحولات 2.2 - 2.4 ورق قاسي4 اكسيد الالمنيوم 6-9 مايكا 6 - 8


المفاعلة (مقاومة المكثف الأومية):
المكثف الكهربي له مقاومة أوميةXc (لأنها تقاس بوحدة الأوم) تتغير مع التردد(F) وتتناسب عكسيا مع كل من السعةC والترددF ، ويمكن حسابها من القانون التالي:

XC = 1 ÷(2 *3.14 fc) = xc للمكثف

في حالة التيار المستمر تكون قيمة الترددF تساوي (صفر)، وتكون بالتالي قيمة مقاومة المكثف الأوميةXc كبيرة جدا (ما لا نهاية) وبذلك فإن المكثف يمنع مرور التيار المستمر في الدائرة، بينما يمرر التيار المتغير وهذه الخاصية تعد أهم وظائف استعمالات المكثف في الدائرة الإلكترونية.

توصل المكثفات على التوازي للحصول على سعة كلية كبيرة تساوي مجموع سعة المكثفات المتصلة على التوازي في الدائرة.

c = c1 + c2 + c3

توصل المكثفات على التوالي للحصول على سعة كلية صغيرة أقل من أصغر سعة مكثف موجودة في الدائرة.

ok 1/c =
1/c1 + 1/c2 +1/c3

في حالة مكثفين على التوالي فإن السعة الكليةC تساوي

c= (c1 X c2 ) ÷ ( c1 + c2 ) ok

لاحظ عند حساب القيمة الكلية لسعة مكثفات موصلة على التوالي يكون طريقة الحساب على عكس المتبع في المقاومات.


أنواع وأشكال المكثفات:
يطلق على المكثف ذي السعة الثابتة (المكثف الثابت)، أما المكثف الذي يمكن تغيير سعته (وذلك بتغيير المساحة المحصورة بين الألواح) فيطلق عليه اسم المكثف المتغير. يوجد أيضا نوع ثالث من المكثفات يمكن أن نتحكم في تغيير سعته، أو يترك دون تعديل لفترات زمنية طويلة ويطلق عليه اسم (مكثف تريمر) الذي قد نلجأ لضبط قيمته عند إجراء أعمال الصيانة والإصلاح في الدائرة الإلكترونية.
والشكل التالي يبين الرموز الاصطلاحية لهذه الأنواع من المكثفات.
http://img515.imageshack.us/img515/8596/cp11ci7.jpg

بعض الأشكال العملية الشائعة للمكثفات:

http://img120.imageshack.us/img120/7621/cp12pf1.jpg

استعمالات المكثف في الدائرة إلكترونية:
1- يستعمل المكثف لإمرار التيار المتغير ومنع مرور التيار المستمر في الدائرة الإلكترونية، حيث يعمل (كمكثف ربط) Coupling أو (مكثف تسريب) Bypass كما هو مبين في الأشكال التالية.

http://img120.imageshack.us/img120/2368/cp13cw3.jpg

2- يستعمل المكثف الكيماوي للشحن والتفريغ في دوائر التنعيم التي تحول التيار المتغير إلى تيار مستمر.

3- يستعمل المكثف الكيماوي كبير السعة في دوائر فلاش كاميرا التصوير حيث يخزن شحنات كهربية عالية، وعندما يفرغ فجأة يعطي الضوء الأبيض الباهر اللازم لعملية التصوير.

4- يستعمل المكثف المتغير على التوازي مع ملف لاختيار المحطات (الترددات) في جهاز الراديو أو جهاز التلفزيون، كما هو مبين في الشكل التالي.

http://img184.imageshack.us/img184/1244/cp14iz8.jpg

5- يوصل المكثف مع المقاومة في الدائرة الإلكترونية للحصول على أشكال موجات متنوعة ويطلق على الدائرة في هذه الحالة دائرة تفاضل أو دائرة تكامل، كما هو مبين في الأشكال التالية.

http://img518.imageshack.us/img518/7415/cp15ru7.jpg


المكثفات لها رموز كثيرة منها السعة (uF, nF, pF), الجهد, الدقة, وتأثير درجة حرارة, والقيمة التعريفية للمكثف

المكثفات التي بها الارقام تكون سعتها بالبيكوفاراد pF ويتم تحويل الرقم الفردي الاخير عادة الى عدد الاصفار ثم تضرب على حسب عدد الصفار وتظهر القيمة بالبيكوفاراد pF وتحول لأي قيمة أخرى
يعني :
يكتب على المكثف السراميكي كود مكون من ثلاثة ارقام يعبر عن سعته تكون اول خانتين للكود من اليسار هي قيمة المكثف والرقم الاخير هو عدد الاصفار والقيمة النهائية ستكون بالبيكوفراد

http://img258.imageshack.us/img258/7510/cp16ae0.jpg


واليكم هذا الجدول كمثال :


http://img258.imageshack.us/img258/1423/cp17yr3.jpg

قراءة مكثفات ذات الالوان:

بعض القيم تقاس بالبيكو فاراد Pico Farad

مثلا مكثف بلون بني اسود احمر قيمتها تكون: 102=1000pF

مثلا مكثف بلون بني اسود اصفر قيمتها تكون: 100000pF= 100nF= 0.1uf

قراءة المكثف ذو الغشاء البلاستيكي:

أغلب هذه القطع تكون مطبوعة القيم حيث تشمل سعة المكثف ووحدة القياس وجهدها بالفولت ودقتها واشارة السالب على احد الاطراف للمكثفات نوع dc او مقدار التردد للمكثفات نوع ac

تكون السعه بالمايكروفاراد microfarad الا اذا وجد الرمز n فأن السعة تكون بالنانو فاراد حينها او الرمز p للبيكو فاراد

ويعطى الجهد كرقم يتبع الحرف V وفي بعضها لايكتب الحرف V

وتحدد الدقة على حسب الرموز التالية:

نسبة الخطأ ==الرمز
%20====M
K====%10
J====%5
H===%2.5



كما يمكن فحص المكثف لمعرفة قيمته عن طريق اجهزة القياس ومنها "الملتي ميتر" وكذلك جهاز "الاسلسكوب " اي راسم الاشارة وسوف نأتي على ذلك لاحقا
يتبع

http://img265.imageshack.us/img265/4019/helico3um5.gif