اقرأ في هذا المقال
- ما هي مصادر الجهد والتيار المستقلة والمعتمدة؟
- مصادر الطاقة المعتمدة – Dependent Sources
- مصادر الطاقة غير المثالية – Non-ideal Power Sources
ما هي مصادر الجهد والتيار المستقلة والمعتمدة؟
يتم إنتاج الفولتية بواسطة شيء ما ويتم تمثيلها بشكل رمزي في الدوائر من خلال القيام بذلك، نتمتع أيضًا بمزيد من الحرية فيما يمكن أن تمثله هذه المصادر، “مصادر جهد التيار المتردد و / أو التيار المستمر” ومصادر التيار، والمصادر المستقلة أو غير المستقلة “المعتمدة”. بشكل عام، تعتبر مصادر الطاقة كل من مصادر الجهد والتيار، عناصر نشطة (active elements). هذا يعني أنّها يمكن أن تولد الطاقة وكذلك تمتصها.
حيث يمكن للعناصر السلبية “الخاملة” (passive elements) إمّا امتصاص الطاقة فقط “المقاومات” أو تخزين / إطلاق الطاقة “المكثفات والمحاثّات”. أيضًا، ستخلق هذه المصادر مهما كان مقدار التيار أو الجهد اللازم لإنتاج التأثير المطلوب. هذا يمكن أن يسبب بعض المواقف المثيرة للاهتمام والتي يحتمل أن تكون خطيرة. أيضًا، عند التعرف على “قانون أوم“، لا يجب اتباع كل شيء لقانون أوم وهذا هو الحال مع مصادر الطاقة. في بعض الأحيان تكون هناك رغبة في معرفة المقاومة المكافئة لمصدر طاقة إذا كنت تعرف التيار المار والجهد عبره.
مصادر الجهد – Voltage Sources:
لنبدأ بمصدر الجهد. إلى حد بعيد مصدر الطاقة الأكثر شيوعًا الذي ستراه في كل من الدائرة الكهربائية وحياتك المهنية، هناك ثلاثة رموز شائعة تستخدم لتمثيل مصدر الجهد:
الدائرة التي بداخلها علامة “زائد / ناقص” هي رمز أكثر عمومية. يمكن أن يمثل هذا أي مصدر جهد مستقل، سواء أكان تيار متردد (AC) أو تيار مستمر (DC) أو كليهما. تعني الدائرة التي بها الجيب الجيبي أنّها مصدر طاقة تيار متردد ولكن يمكن أن يكون لها أيضًا تعويض التيار المستمر. يمثل الرمز الآخر، المكون من ثلاثة أسطر “البطارية“.
وعلى هذا النحو، يمكن أن يمثل فقط مصدر الجهد تيار مستمر. إذا كان لديك مصدر تيار مستمر، فهذه مسألة تفضيل للرمز الذي تستخدمه ولكننا عادةً ما نستخدم الدائرة مع “زائد / ناقص” مع كل مصدر جهد. مصدر الجهد المثالي سوف ينتج أو يمتص أي تيار مطلوب للحفاظ على الجهد المقنن. إذا لم تكن هناك مقاومة في الأساس، فسيكون ذلك مقدارًا كبيرًا من التيار. إذا كانت هناك مقاومة ضخمة، فستكون كمية ضئيلة من التيار.
هذا يؤدي إلى خطر مصادر الجهد. إذا قمت بتقصير مخرجي مصدر الجهد معًا ممّا يعني أنّ المقاومة هي صفر فعليًا، فإنّ مصدر الجهد سيحاول إنشاء تيار كافٍ للحفاظ على جهد الجهد، والذي سينتج عنه، بشكل فعّال، تيار غير محدود. في حين أنّ مصادر الجهد الحقيقي لا يمكنها توفير تيار غير محدود، فإنّ جميعها تقريبًا ستوفر تيارًا كافيًا غير مرغوب فيه.
مصادر التيار – Current Sources:
الآن، لنتحدث عن مصادر التيار، يتم استخدامها في الغالب لنمذجة أشياء مثل الترانزستورات أو المكبرات الصوتية أو أجهزة (IC) محددة. مصدر التيار هو مصدر يوفر كمية محددة من التيار عن طريق تغيير جهده. عادةً ما يتم تمثيله بالرمز “السهم” الموجود داخل الدائرة.
في هذه الحالة، لا تنطبق فكرة الجهد المستمر أو التيار المتردد هنا لأنّ مصدر التيار سينتج أي جهد ضروري للحفاظ على تيار ثابت، سواء كان هذا الجهد موجبًا أو سالبًا أو متغيرًا. تعتبر مصادر التيار واضحة جدًا نظرًا لوجود اختلافات أقل في الحياة الواقعية، وحتى إذا لم يتم استخدامها بشكل شائع، فمن السهل نسبيًا العمل معها أثناء تحليل الدائرة.
على عكس مصادر الجهد، فإنّ مصادر التيار لا تسير على ما يرام مع الدوائر المفتوحة. إذا كانت هناك دائرة مفتوحة بين عقدتين لمصدر تيار، فإنّ هذا المصدر المثالي للتيار سيحاول “إجبار” التيار عن طريق زيادة جهده. بالنظر إلى “قانون أوم”، إذا كانت المقاومة لا نهائية والتيار هو أي رقم محدد، فهذا يعني أنّ الجهد يجب أن يكون لانهائيًا أيضًا. مرة أخرى، كما هو الحال مع مصدر الجهد، لن يكون مصدر التيار الحقيقي قادرًا على إنشاء جهد غير محدود ولكنه سيكون مرتفعًا بما يكفي للتسبب في مشاكل.
مصادر الطاقة المعتمدة – Dependent Sources:
حتى هذه النقطة، كنا نتحدث عن الجهد المستقل ومصادر التيار. في بعض الأحيان، هناك أشياء مثل المصادر المعتمدة، أو المصادر التي تغير إنتاجها اعتمادًا على أجزاء أخرى من الدائرة. تبدو رموزهم كالتالي: شكل معين و بداخله إشارتي “+ و -“، و شكل المعين و بداخله إشارة “السهم”.
في بعض الأحيان، كما هو الحال مع مرآة التيار، يعتمد مصدر الطاقة في الحياة الواقعية على الجهد أو التيار في جزء آخر من الدائرة. تمّ تصميم هذا مع مصادر الطاقة المعتمدة. إنها معقدة نوعًا ما لتحليل الدوائر ولكن لا ينبغي أن تكون مخيفة للغاية لأنّها ببساطة تستبدل جزءًا من الرياضيات بأخرى. لاحظ أيضًا أنّها لا تعتمد دائمًا على نفس الشيء الذي يتم إنشاؤه.
على سبيل المثال، يمكن أن يعتمد مصدر التيار على الجهد بينما يمكن أن يعتمد مصدر الجهد على التيار. إنّه مجرد تمثيل رياضي. سيتسبب في بعض الأشياء التي تبدو غريبة في البداية، مثل (0.5v1) أمبير، لكنّها طبيعية تمامًا. في الواقع.
هناك أربعة أنواع شائعة من مصادر الطاقة المعتمدة:
- مصدر التيار الذي يتم التحكم فيه عن طريق التيار (Current-controlled current source).
- مصدر الجهد الذي يتم التحكم فيه عن طريق التيار (Current-controlled voltage source).
- مصدر الجهد الذي يتحكم فيه الجهد (Voltage-controlled voltage source).
- مصدر التيار المتحكم فيه بالجهد (Voltage-controlled current source).
عند العمل مع مصادر طاقة معتمدة، تحتاج إلى البحث عن العنصر المعتمد، أو العنصر الذي يعتمد عليه مصدر الطاقة. تأكد من الانتباه إلى ما إذا كان يعتمد على الجهد أو التيار. عند حل الدائرة، يمكنك فقط وضع العلاقة المقدمة في المعادلة التي وضعتها.
مصادر الطاقة غير المثالية – Non-ideal Power Sources:
بالنسبة للجزء الأكبر، نفترض أنّ مصادر الطاقة مثالية بشكل عام. يمكن أن تنتج تيارًا لا نهائيًا وجهدًا غير محدود بغض النظر عن الحمل كما أنّها توفر وتمتص الطاقة بشكل متساوٍ. في الدوائر الأساسية بشكل عام، هذا كافٍ. ولكن عندما تتعلم المزيد عن الإلكترونيات وتتعامل مع تطبيقات العالم الحقيقي، سترى أنّ كل جزء من هذه الجملة غير صحيح.
لا شيء يمكن أن ينتج تيارًا غير محدود أو جهدًا غير محدود، ويؤثر الحمل دائمًا تقريبًا على الجهد أو التيار المقنن، وبعض الأشياء لا يمكنها امتصاص الطاقة جيدًا أو على الإطلاق. في تطبيقات الشبكات، هناك أنواع أخرى من المصادر أيضًا حيث يختلف الجهد أو التيار مع الوقت جيبيًا أو أسيًا وما إلى ذلك، ويطلق عليها “المصادر البديلة”
