تعاريف الأسس و المبادئ المستخدمة في الإلكترونيات 1

تعاريف الأسس و المبادئ المستخدمة في الإلكترونيات
الشحنات الكهربائية:يوجد نوعان من الشحنات الكهربائية Electric charge هما:
1- الشحنة الموجبة (positive ) و يرمز لها بالرمز (+) : و تعني نقصان عدد كبير من الإلكترونات في الجسم .
2-الشحنة السالبة (negative ) و يرمز لها بالرمز (ـــ) : و تعني تجمع عدد كبير من الإلكترونات في الجسم .
القطبية :عندما يبدو جسم ما معتدل الشحنة الكهربائية عندها تكون الشحنة السالبة معادلة لكمية الشحنة الموجبة , أما إذا اقترب من الجسم المذكور جسم آخر مشحون بشحنة موجبة أو سالبة فالتوازن للجسم الأول سوف يختل بسبب التكهرب بالتأثير و تصبح منطقة الاقتراب مشحونة بقطبية معاكسة لشحنة الجسم المقترب و يتشكل بالمقابل قطبية أخرى على الطرف الآخر من الجسم . و يقال لهذه الحالة أن الجسم الأول قد استقطب , أي أن له قطبان ( موجب و سالب).
التيار المستمر Direct current :-
هو تحرك مجموعة من الإلكترونات في نفس الاتجاه في الدائرة الكهربائية. أي انه التيار المستمر هو التيار الذي شدته ثابتة مع تغير الزمن .
و بالإمكان الحصول عليه من الخلايا و المدخرات و المزدوجات الحرارية.
وحدة التيار:-
هي الأمبير (AMPER) و يعبر عن العلاقة بين فرق الجهد و التيار بقانون أوم
I = E / R
E هي فرق الجهد و تقدر بالفولت.
I هي شدة التيار و تقدر بالأمبير .
أما وحدة المقاومة فهي الأوم ( ohm) .
و أن قدرة الدائرة هي p=EI .
ووحدتها هي الوات WATT .

أسس هامة (2)
الاستطاعة: Power
إن التعريف الفيزيائي للاستطاعة هو العمل المنجز في واحدة الزمن.
المقاومة الكهربائية:
إن مقاومة المادة للتيار الكهربائي تتعلق بطولها ومساحة مقطعها الذي يمر منه التيار وبطبيعة نوعها.
وتخضع للعلاقة التالية:
R = pL/A
حيث R هي المقاومة بالأوم.
و L هو طول الموصل بالمتر.
و A هو المساحة المقطعية لهذا الموصل بالمتر مربع
و p هي المقاومة النوعية للموصل resistivity والتي تعتمد على تركيب الموصل ودرجة الحرارة وحجم الموصل.
ربط المقاومات تسلسليا أو تفرعياً:series and parallel
يتبين لنا من الشكل المرفق أنه إذا اتصلت عدة مقاومات على التسلسل بمنبع توتره (E) يسري في تلك المقاومات تيار ثابت الشدة في جميع نقاط الدارة اعتباراً من المنبع وحتى العودة إليه.
و من الملاحظ أن شدة التيار واحدة في جميع المقاومات
وان مجموع الجهود لكل مقاومة مساوٍ للجهد الكلي للدارة كما في العلاقة التالية :
E\I = E1\I + E2\I + E3\I +…+ En\I
حيث n هي مجموع المقاومات الموصلة على التوالي.
وينتج منه:
Rtotal = R1 + R2 + R3 + … + Rn
أي أن المقاومة الكلية للدارة وصلت مع بعضها على التوالي وتساوي المجموع الحسابي لها.
أما إذا اتصلت عدة مقاومات على التوازي بمنبع توتره (E) فإن الجهد الواقع على كل مقاومة يتساوى في القيمة مع جهد المنبع (E).
ونلاحظ أن مجموع التيار الكلي للدائرة يتجزأ في المقاومات على حسب قيمة كلٍ منها كما هو موضح في العلاقة:
E\Rtotal = E\R1 + E\R2 + E\R3 +…+ E\Rn.
حيث n هي مجموع المقاومات الموصلة على التوازي.
وينتج أن:
1\Rtotal = 1\R1 + 1\R2 + 1\R3 +…+ 1\Rn.
أي أن مقلوب المقاومة الكلية للدارة مساوية لمجموع مقلوب كل مقاومة موصلة على التوازي.
التيار المتناوب: Alternating current
ويطلق عليه التيار المتغير وهو التيار الذي شدته وجهته متغيرة دورياً مع الزمن كما هو في الشكل
ويتم الحصول على هذا التيار من محطات التوليد الكهربائية ثم ينقل على الشبكات الكهربية للاستفادة منه في كافة مناحي الحياة.
ويخضع تغير التيار المتناوب بالشدة إلى علاقة الجيب الرياضية :
(I = Amplitude * sin (wt + phase
إذ يتزايد تدريجياً حتى نهاية عظمى (MAX)
و تساوي (الجذر التربيعي للرقم 2 ) أو (1.4) من القيمة المنتجة (RMS).

أسس هامة (3)
الفعل المغناطيسي للتيار الكهربائي المتناوب:إن وضع الإبرة المغناطيسية بالقرب من ناقل كهربائي يسري فيه تيار كهربائي.
وانحرافها بوضع عمودي تقريبا على اتجاه سير التيار بقيمة تتناسب طرديا مع شدة التيار ثم انعكاس جهة التيار.
انظر رسمة الفعل المغناطيسي

القدرة المخزونة في المكثفات:
بالإمكان خزن القدرة ضمن المكثف ويدعى الحقل بين لوحي المكثف بالحقل الكهربائي (Electric Field) .كما هو في الشكل.
انظر رسمة القدرة المخزنة في المكثف

الثابت الزمني time constant:
هو الزمن اللازم لتفريغ شحنة المكثف خلال مقاومة ما ضمن دائرة تحوي مقاومة ومكثف.
المفاعلة: reactanceإن الملف والمكثف يأخذان القدرة من منبع التغذية ويعيدان هذه القدرة مرة أخرى.
وفي حالة وجود ملف أو مكثف مثالي (عدم وجود مقاومة لهما) فإن كلاهما لا يستهلكان أي قدرة وتعاد القدرة المأخوذة من منبع التغذية دون ضياع.
وفي الواقع توجد مقاومة لكل من الملف والمكثف وهذا ما يطلق عليه (المفاعلة).
المفاعلة التحريضية: inductive reactance
مع ازدياد تردد الإشارة المتواجدة في الدائرة وازدياد عامل التحريض ( الحث) الذاتي للملف فإن ذلك سيؤدي إلى ممانعة قوية لمرور التيار الكهربائي في الدائرة أي تحصل معاكسة لحركة التيار في الدائرة وتدعى هذه المفاعلة التحريضية.
المفاعلة السعوية: Capacitive Reactance
أن المكثف يتصرف عكس الملف ومع ازدياد الجهد على طرفي المكثف فإن ذلك سيؤدي لزيادة في القدرة المختزنة في المكثف ، أي انه في حال وجود إشارة جهد تردد عالٍ فإنها ستؤدي لمرور تيار أكبر من التيار الذي تسببه نفس الإشارة ولكن بتردد منخفض، لذا فان مفاعلة المكثف ستنقص مع ازدياد التردد.
إن مفاعلة المكثف ستكون ذات قيمة صغيرة كلما زادت سعة المكثف عندها نستخدم الرمز (XL) لمفاعلة الملف والرمز (Xc) لمفاعلة المكثف ووفق العلاقة التالية:
مفاعلة الملف XL = wL
مفاعلة المكثف Xc = 1/ wc
حيث أن W = 2* pi *Frequency

جمع المفاعلات: Reactant combined
في حالة ربط مكثف مع ملف على التوالي في دائرة ما فإننا نحصل على نتيجة ذلك على الفرق بين مفاعلة كل منهما بعكس ربط مقاومتين التسلسل لذا فإن المفاعلة المكافئة هي مجموعهم مع العلم بان إشارة مفاعلة المكثف بالسالب.
أما في حالة ربط ملفين على التوالي فان المفاعلة المكافئة ستكون مجموع المفاعلات لكل واحد منهم.
أما في حالة المكثف ستكون المفاعلة المكافئة هي أيضا مجموعهم مع إشارة سالبة.

أسس هامة (4)
دارات الطنين: resonant circuit
إن مفاعلة الملف تزداد مع ازدياد التردد وتنقص مفاعلة المكثف مع ازدياد التردد.
لذا فيمكن أن نصل إلى تردد تكون فيه مفاعلة الملف مساوية لقيمة مفاعلة المكثف ويدعى هذا التردد بتردد الطنين.
الطنين التسلسلي: Series resonance
بوجود الجهد عبر طرفي الدائرة فإن قسماً من القدرة سيختزن في الملف وقسماً آخر يختزن في المكثف وأثناء الطنين فإن القدرة الذاهبة للملف تكون قادمة من القدرة الموجودة بالمكثف ثم تعود ثانياً من الملف مرة أخرى إلى المكثف خلال نصف الدورة الآخر.
الطنين التفرعي : Parallel resonance
من الشكل المرفق:

يوجد ملف ومكثف متصلين على التوازي مع منبع التغذية (E)
وحسب قانون أوم فان التيار(I) الخارج من منبع التغذية سيتفرع لتيار يمر في المكثف ويرمز له (Ic)
وتيار آخر يمر في الملف يرمز له (IL) .
لذا فأثناء تردد الطنين فان مفاعلة كل منهما تساوي وتعاكس الآخر ويكون التيار المار خلالهما يساوي صفراً ومقاومتها تساوي اللانهاية.
الممانعة: Impedance
هي حاصل قسمة جهد منبع التغذية المزود للدارة على التيار المار في هذه الدارة أي:
Z = E \ I
حيث:
Z ممانعة الدارة.
E جهد منبع التغذية.
I التيار المار في الدارة.

عرض المجال: Band width
يقاس عرض المجال بالهيرتز (HZ) أو بالكيلو هيرتز (kHz)
ويعتمد على نوع التعديل modulation
عادةً تستخدم إشارة التردد الراديوي بشكل واسع في الاتصالات وتتألف هذه الإشارة المحمولة من تردد راديوي حامل وتردد الإشارة المحمولة على التردد الحامل ولذلك تشغل الإشارة الصوتية مجالاً في الترددات.