تذبذب كهربائي

التذبذب الكهربائي Electronic oscillation، هو تيار كهربائي يتغير اتجاهها دورياً مع الزمن، ويكون جيبي الشكل أو غير جيبي، ويتولد عند الانفراغ الكهربائي لمكثف.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 الانفراغ المهتز

يحدث الانفراغ المهتز عندما تنفرغ مكثفة سعتها C في دارة كهربائية تحوي مقاومة R وتحريضية L يمكن أن تلاحظ إحدى الحالتين التاليتين:

الحالة الأولى: توافق الشرط ، وفيها يحدث الانفراغ على هيئة تيار يجري بالاتجاه نفسه وتزداد قيمته من الصفر إلى قيمة عظمى، ثم يتناقص إلى الصفر (الشكل 1)، ويعود سبب ذلك إلى أن قيمة الطاقة المفقودة في المقاومة بأثر جول Effet Joule كبيرة نسبياً، ويؤدي فقدان الطاقة هذا إلى التخامد.

الحالة الثانية: وتوافق الشرط ويكون فقدان الطاقة قليلاً نسبياً فيحدث الانفراغ على هيئة تيار متغير الاتجاه تزداد قيمته من الصفر إلى قيمة عظمى، ثم تتناقص، فيشحن هذا التيار المكثفة من جديد باتجاه معاكس للسابق، وتنفرغ المكثفة بعدئذ على شكل تيار في الاتجاه الآخر، وهكذا تتكرر الظاهرة، ويتولد تيار انفراغ يتغير دورياً بين قيم عظمى موجبة وأخرى سالبة حتى ينعدم. تدعى هذه الظاهرة الانفراغ المهتز المتخامد.

إن تواتر اهتزازات التيار أي f، في هذه الحالة تحسب بصيغة طمسون:

حيث تقدر f بالهرتز، و L بالهنري، و C بالفاراد، وR بالأوم، ويدعى مقلوب هذا التواتر: شبه الدور pseudo-periode. وإذا صارت المقاومة R صغيرة صغراً كافياً لإهمالها، ويساوي الدور T عندئذ: فيدعى T الدور الخاص للدارة periode propre.

وإذا لم تعوَّض الطاقة المفقودة في R بفعل تغذية خارجية فإن سعة الاهتزازات تتناقص بسرعة تزداد كلما كبرت المقاومة R، أي كلما عَظُم التخامد، وهكذا تتلاشى الاهتزازات فتتوقف. إن هذه الدارة، التي تسمى الدارة المهتزة، تشبَّه بنواس ثقيل أُزيح عن وضع توازنه فيعود إليها بعد أن يُنجز عدداً من الاهتزازات بسعة تتناقص من اهتزازة إلى أخرى بفعل التخامد الذي ينتج من مختلف أنواع الاحتكاك الذي يعتري النواس في أثناء حركته. إن هذه الدارات المهتزة، التي تولِّد قطارات من الأمواج المتخامدة، استعملت في أول أجهزة الإرسال (البرق الراديوي radio telegraphie). وإذا أُريد الحصول على اهتزازات مغذاة، أي ذات سعة ثابتة، فينبغي أن يُعوَّض فقدان الطاقة في كل دور بتقديم طاقة إلى الدارة، بوساطة تركيب خاص، يتألف من أنابيب إلكترونية أو ترانزستورات.

وتوجد أنواع مختلفة من المهتزات التي تولِّد تيارات متناوبة جيبية الشكل، بتواترات تقع في مجال عريض جداً، يمتد من التواترات المنخفضة جداً (أي أقل من هرتز واحد) إلى التواترات العالية التي تفوق ميگاهرتز. إن هذه المهتزات تقوم على مبدأ ظاهرة رد الفعل (الرجيع)، ومفاده أن جزءاً من الطاقة التي تخرج من الدارة المهتزة يُعاد إليها بالطور نفسه.

 اهتزازات الارتخاء

اهتزازات الارتخاء، توجد مهتزات تولد اهتزازات متناوبة غير جيبية لها أهميتها في التطبيقات العملية تدعى اهتزازات الارتخاء. تولِّد هذه المهتزات تيارات دورية بأشكال مختلفة: أسنان المنشار، أو موجات مستطيلة أو مثلثية، أو نبضات قصيرة جداً.

ويمكن أن يتألف مولد اهتزازات الارتخاء من مكثفة تنشحن بتيار ثابت الشدة، ثم تنفرغ بسرعة عبر التيراترون حين يبلغ التوتر بين لبوسي المكثفة قيمة معينة. وهكذا تحصل اهتزازات أسنان المنشار التي تستعمل خاصة في عملية المسح في كاشف الاهتزازات. ويُتحكم في دور الاهتزازات بتغيير شدة تيار الشحن. كما يُتحكم في سعتها بتغيير التوتر الذي يسبب الانفراغ بتأثيره في شبكة التيراترون. ويسمح مرشح مناسب بالحصول على تنويع في شكل الاهتزازات.

 المراجع

• الفيزياء الحديثة للجامعات، تأليف مجموعة من الأساتذة، ترجمة عبد الرزاق قدورة، ووجيه السمان، وأحمد محمود الحصري (المطبعة التعاونية 1973).