اقرأ في هذا المقال
ما هو مصدر الجهد ومصدر التيار؟
يستخدم مهندسو الكهرباء الكهرباء لإنجاز مهام مفيدة من خلال تصميم دوائر يتم فيها التحكم في الفولتية والتيارات وتعديلها واستخدامها بواسطة مجموعة متنوعة من المكونات المختلفة. ومع ذلك، فإنّ هذه الفولتية والتيارات تمثل الطاقة: الدائرة عبارة عن نظام نشط يعمل فيه الجهد كطاقة كامنة والتيار مشابه للطاقة الحركية.
لا يمكن للمكونات التي ندمجها في الدوائر الكهربائية التحكم في الطاقة الكهربائية واستخدامها إلا إذا كان هناك شيء ما يولد أيضًا طاقة كهربائية، ولهذا السبب تحتوي الدوائر على مصادر جهد ومصادر تيار. نطلق على هذه العناصر مصادر لأنّها تزود الدائرة بالطاقة الكهربائية المطلوبة للوظائف المناسبة.
خصائص مصادر الجهد:
يولد مصدر الجهد فرق جهد عبر محطاته. عندما يتم ربط هذين الطرفين بشبكة من المكونات المترابطة التي تشكل مسارًا موصلًا مستمرًا، فإنّ التيار سوف يتدفق. تتكون الدوائر الكهربائية البسيطة غالبًا من مصدر جهد واحد متصل ببضعة مكونات. في هذه الحالات، يتم تفسير الطرف السالب للمصدر على أنّه عقدة مرجعية صفر فولت، وبالتالي فإنّ العقدة المتصلة بالطرف الموجب للمصدر سيكون لها جهد مساوٍ لقيمة المصدر.
ومع ذلك، من المهم أن تضع في اعتبارك أنّ مصادر الجهد يمكن أن تشغل مواقع مختلفة داخل شبكة كهربائية، وبالتالي، لن يكون الطرف السالب دائمًا عند (0) فولت. وبالتالي، فإنّ قيمة المصدر لا تشير دائمًا إلى الجهد عند الطرف الموجب؛ بدلاً من ذلك، تشير قيمة المصدر إلى الفرق في الجهد بين الطرف السالب للمصدر والطرف الموجب للمصدر.
الوحدات Units:
قيمة مصدر الجهد هي فرق الجهد الناتج بين طرفي المصدر، وبالتالي، يتم الإبلاغ عن القيمة بالفولت. واحد فولت يساوي جول واحد لكل كولوم. وهكذا، يشير الجهد إلى مقدار الطاقة الكامنة لكل كولوم من الشحنة الكهربائية. لوضع هذا من الناحية العملية، إذا تمّ توصيل مصدر (5) فولت ومصدر (10) فولت بدائرتين متطابقتين، فإنّ المصدر (10) فولت يدفع شحنة كهربائية مع ضعف الطاقة وبالتالي سينتج ضعف التيار.
مصادر الجهد المثالية Ideal Voltage Sources:
عندما يظهر رمز مصدر الجهد في مخطط، فإنّه يمثل مصدر جهد مثالي. نعني بكلمة “مثالي” أنّ الجهد المتولد من المصدر لا يتقلب أبدًا ولا يتأثر بكمية التيار التي تسحبها الدائرة. مصادر الجهد الواقعية ليست مثالية أبدًا. غالبًا ما يكون هذا الاختلاف بين النظرية والواقع ليس له تأثير كبير على تشغيل الدائرة وبالتالي يمكن تجاهله. ومع ذلك، نحتاج في بعض الأحيان إلى إدخال عناصر دائرة إضافية لمراعاة الخصائص غير المثالية لمصادر الجهد الواقعية.
خصائص مصادر التيار:
يحدد مصدر التيار مقدارًا محددًا من التيار الكهربائي في جزء من الدائرة. قيمة مصدر التيار هي مقدار تدفق التيار الذي تمّ إنشاؤه بواسطة المصدر، ويتضمن الرمز سهمًا للإشارة إلى اتجاه التيار. عندما ترى مصدرًا للتيار في مخطط دائرة، فأنت تعلم أنّ المسار الموصل المتصل بمصدر التيار سيكون له تدفق تيار مساوٍ لقيمة المصدر. إذا كان هذا المسار ينقسم إلى عدة فروع، فأنت بحاجة إلى إجراء تحليل الدائرة لتحديد نسبة تيار المصدر الذي يتم تسليمه إلى كل فرع.
الوحدات Units:
يتم تحديد قيمة مصدر التيار بالأمبير. يخبرنا الأمبير بالمعدل الذي تتدفق به الشحنة الكهربائية خلال نقطة معينة في الدائرة. إذا قمنا بقياس تيار واحد أمبير، فإننّا نعلم أنّ كولوم واحد من الشحنة يتدفق بعد أي نقطة في الفرع المقاس كل ثانية.
مصادر التيار المثالية Ideal Current Sources:
يولد مصدر التيار المثالي دائمًا تياره المقنن الدقيق ولا يتأثر بخصائص الدائرة التي يتصل بها. مصادر التيار الواقعية، مثل مصادر الجهد الواقعية، ليست مثالية ويجب تمثيلها بمصدر مثالي بالاقتران مع مكون إضافي واحد على الأقل.
أمثلة على مصادر الجهد والتيار:
عندما نقوم بتحليل وتصميم الدوائر الأساسية، نرى مصادر الجهد بشكل متكرر أكثر من مصادر التيار لأنّ الأنظمة الإلكترونية يتم تشغيلها عادةً بواسطة بطاريات أو مصادر طاقة تيار مباشر منظمة، وكلاهما يعمل كمصادر جهد. لا نرى عادةً مصادر التيار كمورد أساسي للطاقة الكهربائية للدائرة.
إنّها وسيلة أكثر شيوعًا لالتقاط سلوك مكونات الدائرة مثل الثنائيات “الدايود” والترانزستورات الحساسة للضوء. الاستثناء من ذلك هو الخلية الكهروضوئية، والتي تمّ تصميمها كمصدر تيار، “بالاقتران مع بعض المكونات الأخرى” ويمكن أن تعمل كمصدر أساسي للطاقة لدائرة تعمل بالطاقة الشمسية.
