مهم في هندسة الالكترونيات

[محمود حسن]

منقول
التيار والجهد

Current & Voltage

========

التيار

التيارالكهربائي هو الشيء الذي يسري من نقطة إلى أخرى في السلك ويقاس التيار بوحدةتسمى الأمبير.

الجهد

الجهد (الفولطية) يحدد قوة مستوى الطاقةفي أي نقطة ما ويتم قياس الجهد بوحدة تسمى الفولط.

ولتبسيط فهمتعريفي التيار و الجهد انظر إلى هذه الصورة فماذا ترى؟

نرى أن الماء ينساب من أعلى الجبل (نقطة الجهد العالي) إلىالأسفل (نقطة الجهد المنخفض). مثل الماء فإن التيار يسري من نقطة الجهدالعالي (أعلى الجبل) إلى نقطة الجهد المنخفض (أسفل الجبل). ولو افترضنا أنالجهد عند أعلى نقطة يعادل عشرة فولت ويعادل ثلاثة فولت عند أدنى نقطة فإنالتيار سوف يسري في السلك من النقطة ذات العشرة فولت إلى النقطة التي جهدهايعادل ثلاثة.

إذاً كيف نقيس الجهد ؟ تماماً كما نقيس ارتفاعالجبل فالجهد يساوي الفرق بين أعلى نقطة وأسفل نقطة ويكون الجهد سبعة فولتبين أعلى نقطة و أسفل نقطة في مثالنا السابق.

المقاومة

Resistor

تستعمل المقاومة للتحكم بالتياروالجهد. ويرمز لها بالشكل التالي:

المقاومة العالية تسمح بسريان القليل من التيار فالزجاج والبلاستيك والهواء مثلا مقاومتها عالية والتيار لا يسري فيها بينما المعادنمثل الذهب والفضة والنحاس مقاومتها منخفضة فهي تسمح بسريان التيار بسهولة. إذاً فالموصل الجيد تكون مقاومته صغيرة والعكس صحيح. ولذلك إذا نظرت إلىالسلك الكهربائي تجده مكوناً من جزء معدني يسمح بسريان التيار وهذا الجزءيكون مغطى بمادة مثل البلاستيك تكون مقاومتها عالية فلا يسري فيها التيار.

يتم قياس المقاومة بوحدة تسمى الأوم (OHM).

ولكن كيف نحددقيمة المقاومة بمجرد النظر إليها؟ حسناً تم التعارف على استخدام الألوانلتحديد قيمة المقاومة. دقق في الشكل التالي لتعرف طريقة حساب المقاومةفالصورة تغني عن الشرح.

هل فهمت الطريقة؟ إذاً حاول أن تجيب عن هذا السؤال:

سؤال: لديك مقاومة ألوانها من اليسار إلىاليمين كالتالي: بني ، أسود ، أصفر ، فضي فهل يمكن أن تحدد القيمة بالأوم ؟

إذا كنت حصلت على هذه الإجابة مبروك فأنت قد فهمت الطريقة.

الإجابة: 100000 أوم بدقة 10 % أي بين 90000 و 110000 أوم

طرق ربط المقاومات

هناكطريقتين رئيسيتين لربط المقاومات وهي ربطها بطريقة التسلسل وطريقة التوازي.

ولكن لماذا نحتاج إلى ربط المقاومات مع بعضها؟ في كثير من الأحيان قدتحتاج إلى استخدام مقاومة بقيمة غير متوفرة لديك لذلك ستحتاج إلى إيجاد تلكالقيمة بعملية الربط.

الربط بالتسلسل:

إذا ربطنا نهايتيمقاومتين بالتسلسل كما بالشكل فإن المقاومة المكافئة هي عبارة عن حاصل جمعالمقاومتين

مثال :إذا كانت المقاومة م1 = 100أوم والمقاومة م2 = 230 أوم فإن المقاومة المكافئة بين نقطتي أ و ب = 100 + 230 = 330 أوم

سؤال: 3 مقاومات 10 ، 15 ، 36أوم ربطت بالتسلسل فما هي المقاومة المكافئة؟

أرجو أن تكون حصلت علىهذه الإجابة.

الإجابة: المقاومة = 10 + 15 + 36 = 61 أوم

الربط بالتوازي:

إذا ربطنا نهايات مقاومتين بالتوازي كما بالشكل فإنالمقاومة المكافئة ستكون أصغر من أي من المقاومتين وتساوي (1) / (1/م1 +1/ م2)

مثال :إذا كانت المقاومة م1 = 100 أوم والمقاومة م2 = 230 أوم فإن المقاومة المكافئة بين نقطتي أ و ب = (1) / (1/100 + 1/230) = 70 أوم

سؤال: 3 مقاومات 25 ، 50 ، 25 أوم ربطت بالتوازي فما هي محصلة المقاومة؟

أرجوأن تكون حصلت على هذه الإجابة.

الإجابة: المقاومة = 1 / (1/25 + 1/50 + 1/25) = 10 أوم

المكثف

Capacitor

يستعمل المكثف لتخزين الشحناتالكهربائية وتفريغها عند الحاجة. و يرمز له بالشكل التالي:

ويمكن شحن المكثف فورياً إذا تم توصيله مباشرة بمصدرالتغذية (Power Supply). كما يمكن إبطاء أو تسريع وقت الشحن بوضع مقاومة بينالمكثف و وحدة التغذية.

ويسرب المكثف المشحون شحنته بالتدريج ولكن يمكن الإبطاءبعملية التسريب بربط مقاومة مع المكثف كما هو موضح بالشكل.

يتم قياس سعة المكثف بوحدة تسمى الفاراد (FARAD).

لو نظرت إلى المكثف لوجدت أن له طرفان حيث يكون واحد من الأطراف أطولمن الآخر. الطرف الطويل يمثل الجهة الموجبة من المكثف أما الطرف الأقصر فيمثلالجهة السالبة من المكثف.

طرق ربط المكثفات

هناك طريقتينرئيسيتين لربط المكثفات وهي ربطها بطريقة التسلسل وطريقة التوازي.

الربط بالتسلسل:

إذا ربطنا نهايتي مكثفين بالتسلسل كمابالشكل فإن السعة المكافئة تساوي

(1) / (1/س1 +1/ س2)

[محمود حسن]

مثال : إذا كانت سعة المكثف س1 = 3 مايكرو فاراد وسعة المكثف س2 = 5 مايكرو فاراد فإن السعة بين نقطتي أ و ب = (1) / (1/3 + 1/5) = 1.875 مايكرو فاراد

سؤال: 3 مكثفات 10 ، 22 ، 47 مايكروفاراد ربطت بالتسلسل فما هي السعة المكافئة؟

أرجو أن تكون حصلت على هذه الإجابة.

الإجابة: السعة = 1 / (1/10 + 1/22 + 1/47) = 5.997 مايكروفاراد


الربط بالتوازي:

إذا ربطنا نهايات مكثفين بالتوازي كما بالشكل فإن السعة المكافئة هي عبارة عن حاصل جمع سعتي المكثفين



مثال : إذا كانت سعة المكثف س1 = 3 مايكرو فاراد وسعة المكثف س2 = 5 مايكرو فاراد فإن السعة بين نقطتي أ و ب = 3 + 5 = 8 مايكرو فاراد

سؤال: 3 مكثفات 10 ، 22 ، 47 مايكروفاراد ربطت بالتوازي فما هي السعة المكافئة؟

أرجو أن تكون حصلت على هذه الإجابة.

الإجابة: السعة = 10 + 22 + 47 = 79 مايكروفاراد

لاحظ أننا استخدمنا وحدة قياس سعة المكثف المايكروفاراد. فما هو المايكروفاراد؟

المايكروفاراد = 1 على المليون من الفاراد وهذه الوحدة تقاس بها سعة المكثفات المستعملة في الدوائر الاليكترونية.

الملف

Inductor


الملف عبارة عن سلك ملفوف وعند سريان التيار في هذا السلك فإنه يقوم بتخزين طاقة مغناطيسية (ليست طاقة كهربائيه). هذه الطاقة المغناطيسية تعمل على مقاومة أي تغيير بالتيار الذي يسري بالملف. وتسمى هذه الظاهرة بالحث الذاتي.

ونرمز للملف بالشكل التالي:




ويقاس معامل الحث الذاتي للملف بوحدة تسمى الهنري (HENRY).

طرق ربط الملفات

هناك طريقتين رئيسيتين لربط الملفات وهي ربطها بطريقة التسلسل وطريقة التوازي.


الربط بالتسلسل:

إذا ربطنا نهايتي ملفين بالتسلسل كما بالشكل فإن معامل الحث الذاتي المكافئ يساوي حاصل جمع معاملي الحث الذاتي للملفين




مثال : إذا كان معامل الحث الذاتي للملف الأول ذ1 = 2 مللي هنري ومعامل الحث الذاتي للملف الثاني ذ2 = 3 مللي هنري فإن معامل الحث الذاتي المكافئ بين نقطتي أ و ب = 2 + 3 = 5 مللي هنري

سؤال: 3 ملفات 5 ، 10 ، 15 مللي هنري ربطت بالتسلسل فما هو معامل الحث الذاتي المكافئ؟


هل حصلت على نفس الإجابة؟
الإجابة: معامل الحث الذاتي المكافئ = 5 + 10 + 15 = 30 مللي هنري

الربط بالتوازي:

إذا ربطنا نهايات مكثفين بالتوازي كما بالشكل فإن معامل الحث الذاتي المكافئ يساوي

(1) / (1/ذ1 +1/ ذ2)

[محمود حسن]

مثال : إذا معامل الحث الذاتي للملفالأول ذ1 = 30 مللي هنري ومعامل الحث الذاتي للملف الثاني ذ2 = 60 مللي هنريفإن معامل الحث الذاتي المكافئ بين نقطتي أ و ب = (1) / (1/30 + 1/60) = 20مللي هنري

سؤال: 3 ملفات 5 ، 7.5 ، 10مللي هنري ربطت بالتوازي فما هو معامل الحث الذاتي المكافئ؟

أرجوأن تكون حصلت على هذه الإجابة.

الإجابة:السعة = 1 / (1/5 + 1/7.5 + 1/10) = 2.3 مللي هنري

لاحظ أننااستخدمنا وحدة قياس معامل الحث الذاتي للملف المللي هنري. فما هو المللي هنري؟

المللي هنري = 1 على الألف من الهنري وهذه الوحدة يقاس بها معاملالحث الذاتي للملف المستعمل في الدوائر

قانون أوم

Ohm's Law

هناك علاقة بين التيار والجهد والمقاومة. وهذهالعلاقة تسمى بقانون أوم. وأوم هذا عالم اكتشف في عام 1826 بالتجربة بأنهكلما قمنا بزيادة فرق الجهد فإن شدة التيار تزداد وأنه كلما ازدادت المقاومةفإن شدة التيار تقل. إذاً فإن هناك تناسباً طردياً بين شدة التيار وفرق الجهدوكذلك بين شدة التيار و قيمة المقاومة.

إذاً يمكن أن نكتب قانون أومبهذه الصيغة:

فرق الجهد = التيار * المقاومة

مثال: لو نظرت إلى هذه الدائرةالكهربائية فستجد الجهد عند نقطة أ يساوي 5 فولت وعند النقطة ب يساوي صفر. كما يوجد مقاومة بين النقطتين بقيمة 500 أوم. فما هي شدة التيار؟

فرقالجهد = 5 – 0 = 5 فولت

المقاومة = 500 أوم (لا تنس أنك يمكن أن تعرفقيمة المقاومة بالنظر إلى أشرطة الألوان)

من قانون أوم نحن نعلم أن

فرق الجهد = التيار * المقاومة

5 فولت= التيار * 500أوم

إذاً التيار = 5/500 = 0.01 أمبير

أرجو أن يكون هذاواضحاً.

والآن هل يمكن أن تخمن اتجاه سريان التيار؟

صحيحسوف يسري التيار من النقطة أ إلى النقطة ب حيث أن جهد النقطة أ أعلى من جهدالنقطة ب. دائماً تذكر مثال الشلال.

سؤال:إذا كان الجهد عند النقطة أ = 9 فولت وعند النقطة ب = 4 فولت ونريد تباراًشدته 0.02 أمبير ليسري بين النقطتين فماهي قيمة المقاومة المطلوبة؟

هل حصلت على نفس الإجابة؟

الإجابة: فرق الجهد = 9- 4 = 5 فولت

قانون أوم يقولفرق الجهد = التيار * المقاومة

إذاً 5 فولت = 0.02 أمبير * المقاومة

المقاومة = 5 / 0.02 = 250 أوم

قوانين كيرشوف

Kirchhoff's Laws


بالرغم من أن قانون أوم يعتبر من أهم القوانين في علوم الكهرباء إلا أنه لايمكن استخدامه لتحليل الدوائر المعقدة. لذلك قام العالم كيرشوف بوضع قوانينه التي تمكننا من استخدام قانون أوم لحل الدوائر المعقدة.

فما هي إذاً قوانين كيرشوف ؟

القانون الأول هو قانون كيرشوف للتيار

القانون الثاني هو قانون كيرشوف للجهد

والآن لنشرح هذين القانونين بشيء من التفصيل.



قانون كيرشوف للتيار

مجموع التيارات القادمة إلى نقطة معينة (عقدة) يساوي مجموع التيارات الخارجة من نفس العقدة.

لفهم ذلك انظر إلى هذا الشكل




لاحظ هنا أن التيار 1 هو الوحيد المتجه إلى العقدة بينما هنالك ثلاثة تيارات (تيار 2 ، تيار 3 ، وتيار 4) تغادر نفس العقدة. أي أنه عندما يدخل التيار 1 إلى العقدة فإنه لايوجد له طريق أخر سوى التوزع والمغادرة عن طريق الفتحات الثلاث الأخرى.

لو ترجمنا هذا إلى معادلة لكتبناها كما يلي

التيار1 = التيار2 + التيار3 + التيار4

أو

التيار1 – التيار2 – التيار3 – التيار4 = 0

لاحظ هنا أننا اعتبرنا التيار الداخل إلى العقدة موجب والتيار المغادر للعقدة سالب


لاحظ هنا أن التيار 1 هو الوحيد المتجه إلى العقدة بينما هنالك ثلاثة تيارات (تيار 2 ، تيار 3 ، وتيار 4) تغادر نفس العقدة. أي أنه عندما يدخل التيار 1 إلى العقدة فإنه لايوجد له طريق أخر سوى التوزع والمغادرة عن طريق الفتحات الثلاث الأخرى.

لو ترجمنا هذا إلى معادلة لكتبناها كما يلي

التيار1 = التيار2 + التيار3 + التيار4

أو

التيار1 – التيار2 – التيار3 – التيار4 = 0

لاحظ هنا أننا اعتبرنا التيار الداخل إلى العقدة موجب والتيار المغادر للعقدة سالب






========

مثال:



في هذه الدائرة

المقاومة م1 = 75 أوم

المقاومة م2 = 50 أوم

التيار ت = 25 أمبير

[محمود حسن]

ماهوالتيار في المقاومة م1 والمقاومة م2 ؟

الإجابة:

عندما يصل التيار ت إلى العقدة فإنهيتوزع في طريقين. جزء منه يذهب إلى الفرع المحتوي على المقاومة1 ولنطلق عليهالرمز ت1 والجزء الآخر يذهب إلى الفرع المحتوي على المقاومة 2 ونسميهت2.

الآن إذا طبقنا قانون خيرشوف للتيار أي مجموع التيارات القادمةإلى نقطة معينة (عقدة) يساوي مجموع التيارات الخارجة من نفسالعقدة.

نجد أن

التيار ت = ت1 + ت2

من قانون أوم نعرفأن التيار = الجهد / المقاومة

إذاً

التيار ت = (الجهد/المقاومة1) + (الجهد/المقاومة2)

25 = (الجهد/ 75) + (الجهد/50)

الجهد = 750 فولت

التيار ت1 = الجهد / المقاومة1 = 750 / 75 = 10 أمبير

التيار ت2 = الجهد / المقاومة2 = 750 / 50 = 15أمبير

لاحظ أن مجموع التيارين = 25 أمبير أي نفس قيمة التيار الداخلإلى العقدة.

قانون كيرشوف للجهد

مجموعالجهد داخل أي طوق مغلق في الدائرة الكهربائية يساوي صفر

من هذاالقانون يمكننا حساب قيمة التيار في الدائرة.

لو أخذنا هذهالدائرة البسيطة المكونة من بطارية ومقاومتين كما هو موضح بهذا الشكل وأردناحساب التيار فيها

نقوم أولا باختيار اتجاه التيار .لايهم أي اتجاه نختار حيثيمكننا اختيار الإتجاه في الطوق كما نريد. في هذه الحالة افترضنا عشوائياً أنالتيار يسري في اتجاه عقارب الساعة.

كذلك نقوم باختيار الإشاراتفي المقاومات ولكن كيف ؟ دائماً افترض أن طرف المقاومة الذي يصل إليه التيارأولا هو الموجب وطرف المقاومة الآخر هو السالب. كما هو موضح هنا

والآن إذا تحركنا في الطوق ابتداءاً ً من البطارية نجد أن التيار يمر فيالبطارية باتجاه الطرف السالب كما هو موضح هنا

إذا نفترض أن فرقالجهد في البطارية يكون سالباً

أي أن جهد البطارية ج = - 12فولت

عندما يصل التيار إلى المقاومة الأولى (5 أوم) يدخل إليها منالطرف الموجب فيكون فرق الجهد فيها موجباً ويساوي:

ج1 = التيار * 5

يستمر التيار في السريان حتى يصل إلى المقاومة الثانية (10 أوم) ويدخل إليها من الطرف الموجب فيكون فرق الجهد فيها موجباً أيضاًويساوي:

ج2 = التيار * 10

الآن قانون كيرشوف للجهد يقول بأنمجموع الجهد داخل أي طوق مغلق في الدائرة الكهربائية يساوي صفر

دعنانطبق ذلك:

-ج + ج1 + ج2 = صفر

أي أن

- 12 + (التيار *5) + (التيار * 10) = صفر

- 12 + التيار (5 + 10) = صفر

فنجدأن

التيار = 12 / 15 = 0.8 أمبير

ملاحظة: حصلنا هنا على قيمة موجبة للتيار و هذا يعني أننا افترضنا الاتجاه الصحيح لسريان التيار في اتجاه عقارب الساعة.




لو حدث أننا اخترنا الإتجاه المعاكس لحصلنا على قيمة سالبة للتيار. لنجرب ذلك بافتراض أن التيار يسري بعكس عقارب الساعة فماذا سيحدث؟


لو تحركنا في الطوق ابتداءاً ً من البطارية نجد أن التيار يمر في البطارية باتجاه الطرف الموجب كما هو موضح هنا


إذا نفترض أن فرق الجهد في البطارية يكون موجباً

أي أن جهد البطارية ج = 12 فولت

كما ذكرنا سابقاً دائماً افترض أن طرف المقاومة الذي يصل إليه التيار أولا هو الموجب وطرف المقاومة الآخر هو السالب. فماذا يحدث عندما يصل التيار إلى المقاومة الأولى (5 أوم). يدخل إليها من الطرف الموجب فيكون فرق الجهد فيها موجباً ويساوي:

ج1 = التيار * 5

يستمر التيار في السريان حتى يصل إلى المقاومة الثانية (10 أوم) ويدخل إليها من الطرف الموجب فيكون فرق الجهد فيها موجباً أيضاً ويساوي:

ج2 = التيار * 10

[محمود حسن]

الآن لو طبقنا قانون كيرشوف للجهد

ج + ج1 + ج2 = صفر

أي أن

12 + (التيار *5) + (التيار * 10) = صفر

12 + التيار (5 + 10) = صفر

فنجد أن

التيار = - 12 / 15 = - 0.8أمبير

حصلنا على نفس قيمة التيار ولكن بقيمة سالبة مما يعني أنافتراضنا بأن التيار يسري بعكس اتجاه عقارب السعة لم يكن صحيحاً.

مثال:

أوجد كل التياراتفي هذه الدائرة

الإجابة:

أولا لاحظ أن هذهالدائرة تحتوي على طوقين مغلقين. لنحدد اتجاه التيار في كل طوق ودعنا نختارالإتجاه ليكون في اتجاه عقارب الساعة. ثم نتذكر أن جهة المقاومة التي يمرفيها التيار أولاً تكون موجبة.

كذلك لاحظ أن المقاومة 8 أوم يمر فيهاتياران متعاكسان هما تيار الطوق الأيسر ت و تيار الطوق الأيمن ت2

فتكون محصلة التيار فيها هي:

ت1 = تيار الطوق الأيسر ت – تيارالطوق الأيمن ت2

أي أن

ت1 = ت - ت2 المعادلة رقم 1

الآنطبق قانون كيرشوف على كل من الطوقين. سنحصل على هاتينالمعادلتين:

الطوق الأيسر:

- 170 + (1.5 * ت) + 8 * (ت – ت2 ) + (0.5 * ت) = صفر

لو بسطنا هذه المعادلة نجد أن:

170 = 10 ت - 8 ت2 المعادلة رقم 2

الطوق الأيمن:

- 8 * (ت – ت2 ) + (0.5 * ت2) + (11 * ت2) + (0.5 * ت2) = صفر

بسط هذه المعادلة لتحصلعلى

8ت = 20 ت2

أو

ت2 = (8/20) ت المعادلة رقم 3

عوض هذه القيمة في المعادلة رقم 2

إذاً

170 = 10 ت - 8 (8/20) ت

ت = 25 أمبير

عوض هذه القيمة في المعادلة رقم 3لتحصل على:

ت2 = (8/20) * 25 = 10 أمبير

عوض هذه القيمة فيالمعادلة رقم 1 لتحصل على التيار ت1 المار في المقاومة 8 أوم

ت1 = ت - ت2

ت1 = 25 – 10 = 15أمبير

الصمام الثنائي

Diode


الصمام الثنائي يسمح للتيار بالسريان في اتجاه واحد فقط ويمنعه من السريان في الاتجاه الآخر. ويكون للصمام الثنائي طرف موجب يسمى الآنود وطرف سالب يسمى الكاثود.

عندما يكون الجهد عند الطرف الموجب (الآنود) أعلى من الجهد عند الطرف السالب (الكاثود) فإن التيار يسري عبر الصمام الثنائي.

وعادة عندما يسري التيار في الصمام الثنائي فإن الجهد عند الآنود يكون أعلى من الجهد عند الكاثود بمقدار 0.65 فولت.

ونرمز للصمام الثنائي بالشكل التالي:




ويختلف الصمام الثنائي عن غيره من المعدات الإليكترونية مثل المكثف والمقاومة بأننا لا نقيس سعته بالأرقام و إنما تم التعارف على استخدام رموز لاتينية تدل عليه مثل : 1N4004, 1N914, 1N4733

استخدامات الصمامات الثنائية

للصمامات الثنائية استخدامات عديدة نذكر منها أنها تستخدم كمنظم للجهد وكذلك كضابط للذبذبات في دوائر التردد اللاسلكي وأيضاً في الدوائر المنطقية (Logic Circuits). وهناك نوع من الصمامات الثنائية قادرة على الاضاءة وتسمى إل إي دي (LED).

أنواع الصمامات الثنائية


هناك أنواع كثيرة من الصمامات الثنائية نذكر منها هنا نوعان كثيراً ما تستخدم في الدوائر الإليكترونية وهما بالتحديد صمام زينر الثنائي (Zener) و الصمام الثنائي المضيء (LED).

صمام زينر الثنائي (ZENER)

في الدوائر التي يكون فيها التيار قليلاً يمكن استخدام هذا النوع من الصمامات الثنائية لتنظيم الجهد. كما تعلم فإن التيار لايسري في الصمامات الثنائية إذا كان اتجاهها معكوساً ولكن صمام زينر الثنائي مصمم ليبدأ بالسماح بسريان التيار في الاتجاه المعاكس عند يتعدى الجهد المعاكس حداً معيناً يتم تعيينه خلال تصنيع الصمام الثنائي.

إذاً فإن صمام زينر الثنائي يعمل كمفتاح كهربائي يعتمد على الجهد

[محمود حسن]

الصمام الثنائي المضيء (LED)

هذا النوع من الصمامات الثنائية يستخدم مواد خاصة تضيء عندمرور التيار فيه و يمكن الحصول على هذه الصمامات بألوان إضاءة مختلفة منهاالأخضر والأصفر والبرتقالي وكذلك الأحمر.

الترانزستور

Transistor

يعتبرالترانزستور من أهم القطع الإليكترونية حيث أنه يدخل في تركيب معظم الدوائرالمتقدمة. وقد تم تطويره لأول مره في معامل بل سنة 1948.

للترانزستور ثلاثة أطراف تسمى كالآتي:

المجمّع (Collector) ويرمز له بالرمز C

القاعدة (Base) ويرمز له بالحرف B

المشع (Emitter) ويرمز له بالحرف E

لو دققت بالصوره ستجد أنهيوجد جهتان للترانزستور واحدة مسطحة و الأخرى منحنية. لو جعلت الجهة المنحنيةباتجاهك فسيكون المشع على يمينك ويكون المجمع على يسارك أما القاعدة فتكون فيالوسط.

وهناك أنواع من الترانزستورات بحسب طريقة صناعتها من أهمهانوع يسمى (NPN) ونوع (PNP) وتمثل هذه الأنواع بالدوائر الكهربائية بالرمزينالتاليين:

هل لاحظت الفرق بين النوعين؟ دقق جيداً لترى أن الفرق هو فيموقع واتجاه السهم على المشع. وهذا السهم يشير إلى اتجاه سريان التيار فيالمشع.

طريقة عمل الترانزستور:

تعمل القاعدة كمفتاح لتشغيل أواطفاء الترانزستور فعندما يسري التيار إلى القاعدة سيكون هناك طريق لسريانالتيار من المجمع إلى المشع (فيكون المفتاح بوضع التشغيل). ولكن إذا لم يوجدتيار يسري إلى القاعدة فإن التيار لن يمكنه السريان من القاعدة إلى المشع (فيكون المفتاح بوضع الإطفاء).

إذا لم يكن هذا واضحاً تماماً فلاتقلق. ستكون هذه العملية واضحة في تطبيقات الدوائراللإليكترونية

الثايرستور

Thyristor

الثايرستور هو منأشباه الموصلات ويحتوي على ثلاثة أطراف. عندما يتعرض طرف معين من هذه الأطرافإلى تيار صغير (إشارة التحكم) يسمح الثايرستور بمرور تيار عالي بالمرور عبرالطرفين الآخرين. إشارة التحكم هذه إما أن تكون موجودة (ON) أو غير موجودة (OFF) ولذلك فإن الثايرستور يعمل كمفتاح ولا يمكن استخدامه كمضخمكالترانزستور.

يوجد هناك عائلتين رئيسيتين من الثايرستورات وهي :

SCR

إس سي آر

1

TRIAC

ترياك

2

والآنلنشرح كل منهما بالتفصيل:

إس سي آر (SCR)

يرمز للإس سيآر بالشكل التالي حيث يحتوي على ثلاثة أطراف هي الآنود والكاثودوالبوابة

الغرض الرئيسي من ال إسسي آر هو العمل كمفتاح للتيار الثابت قادر على فتح أو إغلاق كميات صغيرة أوكبيرة من القدرة . ويقوم بذلك بدون أجزاء متحركة تتلف مع الزمن وكثرةالحركة.

و يعمل ال إس سي آر كمفتاح سريع جداً حتى أن بعض أنواعه يمكنفتحه وغلقه 25000 مرة بالثانية بينما لايوجد مفتاحاً ميكانيكاً يقومبهذا.

ويمرر ال إس سي آر التيار في اتجاه واحد فعندما تتعرض البوابةإلى إشارة تحكم معينة ، تكون في العادة عبارة عن نبض ، يبدأ ال إس سي آربالتوصيل ويستمر حتى ينخفض الجهد عبره عن الجهد اللازم لجعل التيار يستمربالسريان. ويجب ملاحظة أن إزالة إشارة التحكم عند البوابة لايعني أن ال إس سيآر سينطفيء.

الترياك (TRIAC)

الترياك يحتوي على ثلاثةأطراف تسمى الطرف الرئيسي الأول والطرف الرئيسي الثانيوالبوابة.

والترياكعبارة عن إثنين من ال إس سي آر معكوسة الإتجاه وموصلة بالتوازي. فإذا دققنافي الشكل سنجد أن الطرف الرئيسي الأول للترياك كأنما هو عبارة عن الآنود للإسي سي آر الأول مربوط مع الكاثود لل إس سي آر الثاني. أما الطرف الرئيسيالثاني للترياك فكأنما هو الكاثود لل إس سي آر الثاني مربوطاً مع الآنود للإس سي آر الأول.

لذلك فإن الترياك بإمكانه التحكم وتوصيل التيار فيكلا الدورتين الموجبة والسالبة من التيار المتردد. ويتم استعماله كمفتاح للتيار المتردد.

أدواتمساعدة

دائرةأوم

دائرة أوم

هذه الدائرة تعطيك مرجعاًبسيطاً لقوانين أوم اللازمة لحساب المقاومة والجهد والتيار وكذلك القدرة بدونحفظ القوانين

تحتوي هذه الدائرة على أربعة رموز وهي:

موترمز للمقاومة وتقاس بالأوم

ج وترمز للجهد ويقاس بالفولت

توترمز للتيار ويقاس بالأمبير

ق وترمز للقدرة وتقاس بالواط

المثلث العجيب

هذا المثلث العجيب يمكنك من حساب الجهد والتيار والمقاومة بدون حفظ القوانين. ولكن كيف يعمل هذا المثلث العجيب؟


يحتوي هذا المثلث على ثلاثة رموز وهي:

ج وترمز للجهد

ت وترمز للتيار

[محمود حسن]

م وترمز للمقاومة

إذا أردنا حساب أيقيمة من هذه القيم نقوم بتغطيتها في المثلث ونرى ترتيب القيمتين الأخريين فيالمثلث. فإذا كانا بجانب بعضهما دل هذا أن بينهما علامة ضرب (*) وإذا كانأحدهما فوق الآخر فيدل ذلك أن هناك عملية قسمة ( --- ) بينالقيمتين

مثال:

إذا أردنا حسابالقيمة م للمقاومة فنقوم بتغطيتها في المثلث كما هو موضح بالشكل

نلاحظ الآن أن ج تقع فوق ت في المثلث إذا نقسم ج على ت فيكونالقانون

م = ج / ت

فإذا كان الجهد = 500 فولت و التيار = 5أمبير فإن المقاومة = 500 / 5 = 100 أوم

مثال:

إذا أردنا حسابالقيمة م للمقاومة فنقوم بتغطيتها في المثلث كما هو موضح بالشكل

نلاحظ الآن أن ج تقع فوق ت في المثلث إذا نقسم ج على ت فيكونالقانون

م = ج / ت

فإذا كان الجهد = 500 فولت و التيار = 5أمبير فإن المقاومة = 500 / 5 = 100 أوم

مثال:

إذا أردنا حسابالقيمة ت للتيار فنقوم بتغطيتها في المثلث كما هو موضح بالشكل

نلاحظ الآن أن ج تقع فوق م في المثلث إذا نقسم ج على م فيكونالقانون

ت = ج / م

فإذا كان الجهد = 500 فولت و المقاومة = 100 أوم فإن التيار = 500 / 100 = 5 أمبير

المسطرةالإليكترونية

تذكر من قسم الأساسيات أنه بإمكاننا حسابمحصلة المقاومات والمكثفات وكذلك الملفات المربوطة ببعضها كما هو موضحهنا:

المقاومات المربوطةبالتوازي

المكثفات المربوطةبالتسلسل

الملفات المربوطة بالتوازي

طبعاً يتوجب علينا حفظ هذه القوانين واستخدام الآلةالحاسبة لحساب المحصلة. المسطرة الإليكترونية توفر علينا هذا الجهد وتغنيناعن الآلة الحاسبة.

ولكن كيف تعمل هذه المسطرة الإليكترونية ؟

حسناً لاحظ أن هذه المسطرة مكونة من ثلاثة خطوط تمثل الآتي:

الخط الأيمن : يمثل قيمة المقاومة الأولى أو المكثف الأول أو الملفالأول.

الخط الأيسر : يمثل قيمة المقاومة أو المكثف أو الملف الثاني.

الخط الأوسط : ويمثل المحصلة.

مثال:

لدينا مقاومتينمربوطتين بالتوازي. قيمة المقاومة الأولى م1 = 9.5 أوم وقيمة المقاومةالثانية م2 = 13 أوم فما هي المحصلة؟

كل ما علينا عمله هو تحديد 9.5على الخط الأيمن و 13 على الخط الأيسر ثم نوصل بينهما بخط مستقيم وقراءةالنقطة التي يتقاطع فيها هذا الخط المستقيم مع الخط الأوسط. هذه النقطة تحددالمحصلة وهي في هذه الحالة = 5.5 أوم

الرجاء تأكيد هذه النتيجةباستخدام القانون الموضح سابقا وستجد نفس النتيجة.

نفس الطريقة يمكناستخدامها لإيجاد محصلة المكثفات المربوطة بالتسلسل و كذلك الملفات المربوطةبالتوازي.

ملاحظة: يمكنك نسخ المسطرة الإليكترونية وطباعتهاللاستفادة منها في حساباتك الإليكترونية.

[heema mahmoud]

مشكور أخى معلومات مفيدة لكل مبتدء