درس:مقدمة في الدارات الكهربائية

الدارات الكهربائية والإلكترونية: نظم فيزيائية تصمم من أجل الحصول على استجابات معينة عند الخضوع إلى تحريص معين.

تعتمد نظرية الدارات على النمذجة، ونقصد بذلك استخدام نماذج، تمثل عناصر مثالية بغية تسهيل وتبسيط عملية تحليل النظام الفيزيائي الواقعي، والذي نقصد به اجتماع العناصر المكوّنة للدارات الكهربائية المدروسة.

نقصد بالتحليل معرفة استجابة دارة معلومة عند تحريض معطى. (يقود غالبا إلى حل وحيد)، وله طرق عدة:

• التحليل الحسابي باستخدام القوانين والمعلومات الرياضية
• التحليل بالقياس باستخدام أدوات القياس المخبرية المختلفة
• التحليل باستخدام البرمجيات الحاسوبية

أما التركيب فهو بناء دارة بغية الحصول على استجابة معينة. (ليس من الضرورة التوصل إلى حل، ولكننا عندما نصل إلى حل، فإننا قد نصل إلى حلول أخرى مكافئة).

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

 تصانيف مختلفة للدارات

مطاوعة: لا تولد ولا تضخم الطاقة.

عديمة الضياع: لا يوجد فيها ضياع للطاقة.

خطية: فيها عناصر خطية ومولدات مستقلة فقط، والعنصر الخطي يحقق:

• القيمة المميزة له ثابتة عندما يتغير التيار.
• مطال الاستجابة متناسب مباشرة مع مطال التحريض.
• الفلطية تتغير تغيرا خطيا مع تغير التيار المار في العنصر.‬

والعناصر الخطية نوعان: مبددة للطاقة: كالمقاومة. ومخزّنة للطاقة: كالوشيعة والمكثفة.

‫غير متغيرة مع الزمن: تحوي عنصر غير متغير مع الزمن، ونقصد بذلك العنصر الذي لا يتغير منحني خواصه مع الزمن.

عكسية: إذا بقيت الاستجابة ذاتها مع تبديل مواقع المولدات والمقاييس في الدارة.

بدون ذاكرة: لا تتضمن عناصر تخزين طاقة.

دينامية: تتضمن عناصر تخزين طاقة.

ذات عناصر مجمعة: الأبعاد الفيزيائية لعناصر الدارة مهملة بالمقارنة مع طول موجة الإشارة، فتكون قوانين كرشوف صالحة للتطبيق.

ذات عناصر موزعة: التيار في أي فرع يتغير بتغير نقاط الفرع بين عقدتين.

 بعض المفاهيم الفيزيائية

• التيار الكهربائي في دارة هو معدل مرور الشحنة الكهربائية في الدارة:.

$i={\frac {\mathit {dq}}{\mathit {dt}}}\,$

يقاس بالآمبير، ويدل الرمز $i\,$ على أن التيار ذو قيمة آنية تتبع للزمن، في حين يستخدم الرمز $I\,$ للدلالة على شدة تيار لا تتغير مع الزمن، وهو يتجه دوما من نقطة ذات كمون مرتفع (+) إلى نقطة ذات كمون منخفض (-).

• أما الفلطية فتقاس بالفولط، وتستخدم للتعبير عن:
  • فرق الكمون potential difference بين نقطتين: وهو العمل المطلوب لتحريك شحنة موجبة قدرها 1 كولون بين تلك النقطتين.
  • القوة المحركة الكهربائية electromotive force : هو فرق الكمون المُطبّق بواسطة منبع للتيار الكهربائي، وهو الطاقة المحولة لكل واحدة شحنة في ذلك المنبع.

• الطاقة (العمل) work : تعطى الطاقة اللازمة لنقل شحنة كهربائية $q\,$ بين نقطتين فرق الكمون بينهما v بالعلاقة:

$W=vq\,$

• الاستطاعة power : وهي معدل نقل الطاقة، وواحدتها الواط (جول/ثا):

$p={\frac {\mathit {dW}}{\mathit {dt}}}=v{\frac {\mathit {dq}}{\mathit {dt}}}=vi\,$

تدل الحروف الصغيرة على القيم الآنية، أما الحروف الكبيرة فهي للاستطاعة الوسطى: $P=VI\,$