أساسيات الكهرباء

تعد الدوائر الإلكترونية جزءًا لا يتجزأ من كل تقدم تكنولوجي يتم إجراؤه في حياتنا اليوم تقريبًا. التلفزيون والراديو والهواتف وأجهزة الكمبيوتر يتبادر إلى الذهن على الفور.

ولكن ، تُستخدم الإلكترونيات أيضًا في السيارات وأدوات المطبخ والمعدات الطبية وأدوات التحكم الصناعية. في قلب هذه الأجهزة توجد المكونات النشطة. إنها مكونات دارة تتحكم إلكترونيًا في تدفق الإلكترونات ، مثل أشباه الموصلات.

ومع ذلك ، لا يمكن لهذه الأجهزة أن تعمل بدون مكونات سلبية أبسط بكثير سبقت أشباه الموصلات لعدة عقود. على عكس المكونات النشطة ، لا يمكن للمكونات السلبية مثل المقاومات والمكثفات والمحاثات التحكم في تدفق الإلكترونات بالإشارات الإلكترونية.

مقاومة

المقاوم ، كما يوحي اسمه ، هو مكون إلكتروني يقاوم تدفق التيار الكهربائي في الدائرة.

في معادن مثل الفضة أو النحاس ، والتي تتمتع بموصلية كهربائية عالية وبالتالي مقاومة منخفضة ، يمكن للإلكترونات القفز بحرية من ذرة إلى أخرى بمقاومة قليلة.

تُعرَّف المقاومة الكهربائية لمكون الدائرة بأنها نسبة الجهد المطبق إلى التيار الكهربائي المتدفق خلاله. منها ، وفقًا لموقع HyperPhysics ، وهو موقع موارد فيزيائية يستضيفه قسم الفيزياء وعلم الفلك في جامعة ولاية إنديانا. جورجيا.

الوحدة القياسية للمقاومة هي أوم ، التي سميت على اسم الفيزيائي الألماني جورج سيمون أوم. يمكن حساب المقاومة باستخدام قانون أوم ، الذي ينص على أن المقاومة تساوي الجهد مقسومًا على التيار ، أو R = V / I ، حيث R هي المقاومة ، V هي الجهد ، وأنا الحالي.

يتم تصنيف المقاومات عمومًا على أنها إما ثابتة أو متغيرة. المقاومات ذات القيمة الثابتة عبارة عن مكونات سلبية بسيطة لها نفس المقاومة دائمًا ضمن حدود التيار والجهد المحدد.

المقاومات المتغيرة عبارة عن أجهزة كهروميكانيكية بسيطة ، مثل أدوات التحكم في مستوى الصوت ومفاتيح التحكم في التعتيم تغيير الطول الفعال أو درجة الحرارة الفعالة للمقاوم عند إدارة مقبض أو تحريك عنصر تحكم المنزلق.

الحث

الحث هو مكون إلكتروني يتكون من ملف من الأسلاك يتدفق من خلاله تيار كهربائي ، مكونًا مجالًا مغناطيسيًا. وحدة الحث هي Henry (H) ، التي سميت باسم Joseph Henry.

لقد كان فيزيائيًا أمريكيًا اكتشف بشكل مستقل الحث في نفس الوقت الذي اكتشف فيه الفيزيائي الإنجليزي مايكل فاراداي. هنري هو مقدار المحاثة اللازمة لتحفيز 1 فولت من القوة الدافعة الكهربائية (الضغط الكهربائي لمصدر الطاقة) عندما يتغير التيار بمعدل 1 أمبير في الثانية.

من التطبيقات المهمة للمحثات في الدوائر النشطة أنها تميل إلى حجب الإشارات عالية التردد مع السماح بمرور التذبذبات منخفضة التردد. لاحظ أن هذه هي الوظيفة المعاكسة للمكثفات. يمكن أن يؤدي الجمع بين المكونين في الدائرة إلى تصفية انتقائية أو توليد اهتزازات لأي تردد مرغوب فيه تقريبًا.

مع ظهور الدوائر المتكاملة مثل الرقائق الدقيقة ، أصبحت المحرِّضات أقل شائع ، لأن الملفات ثلاثية الأبعاد يصعب للغاية تصنيعها في الدوائر مطبوعات ثنائية الأبعاد. لهذا السبب ، تم تصميم الدوائر المصغرة بدون محاثات وتستخدم المكثفات لتحقيق ذلك بشكل أساسي النتائج نفسها ، وفقا لمايكل دوبسون ، أستاذ الفيزياء في جامعة كولورادو في جلمود.

السعة

السعة هي قدرة الجهاز على تخزين الشحنات الكهربائية. يسمى المكون الإلكتروني الذي يخزن الشحنة الكهربائية بالمكثف.

أقدم مثال على المكثف هو جرة ليدن. تم اختراع هذا الجهاز لتخزين شحنة كهربائية ثابتة على الرقاقة الموصلة التي تغلف داخل وخارج وعاء زجاجي.

يتكون أبسط مكثف من لوحين موصلين مسطّحين تفصل بينهما فجوة صغيرة. يتناسب فرق الجهد ، أو الجهد ، بين الألواح مع الاختلاف في كمية الشحنة على الألواح. يتم التعبير عن هذا كـ Q = CV ، حيث Q هي الشحنة ، V هي الجهد ، و C هي السعة.

سعة المكثف هي مقدار الشحنة التي يمكن تخزينها لكل وحدة جهد. وحدة قياس السعة هي فاراد (F) ، التي سميت باسم فاراداي ، وتُعرَّف على أنها القدرة على تخزين 1 كولوم من الشحنة بجهد مطبق قدره 1 فولت.

الكولوم (C) هو مقدار الشحنة المنقولة بتيار 1 أمبير في ثانية واحدة.

لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة ، يتم تكديس لوحات المكثف في طبقات أو ملفوفة على ملفات مع وجود مساحة هواء صغيرة جدًا بينها.