الحاجز الكهربائي: ما هو؟

ما هو المعاوقة الكهربائية؟

في الهندسة الكهربائية، تعتبر المعاوقة الكهربائية مقياسًا للمقاومة التي يقدمها الدائرة للتيار الكهربائي عند تطبيق التيار. تمتد مفهوم المقاومة إلى دوائر التيار المتردد (AC). تمتلك المعاوقة كلاً من القيمة والمقدار الزاوي، على عكس المقاومة التي تمتلك فقط القيمة.

على عكس المقاومة الكهربائية، تعتمد المعاوقة الكهربائية للمعارضة للتيار على تردد الدائرة. يمكن اعتبار المقاومة كمعاوقة بزاوية طور صفرية.

في الدائرة اللامتناهية الاستقرارية، يتأخر التيار بمقدار 90 درجة (كهربائيًا) بالنسبة للجهد المطبق. في الدائرة السعة النسبية، يتقدم التيار بمقدار 90 درجة (كهربائيًا) بالنسبة للجهد المطبق. في الدائرة المقاومة النسبية، لا يتأخر ولا يتقدم التيار بالنسبة للجهد المطبق. عندما يتم تشغيل الدائرة بواسطة التيار المستمر (DC)، لا يوجد فرق بين المعاوقة والمقاومة.

في الدائرة العملية حيث تكون كل من الرد فعل الاستقراري والرد فعل السعوي موجودة مع المقاومة أو إحدى الردود الفعل موجودة مع المقاومة، سيكون هناك تأثير متقدم أو متأخر على التيار في الدائرة حسب قيمة الرد فعل والمقاومة في الدائرة.

في دائرة التيار المتردد، يتم وصف التأثير التراكمي للرد فعل والسعة بـ المعاوقة. يتم تمثيل المعاوقة عادة بالحرف الإنجليزي Z. يتم تمثيل قيمة المعاوقة كما يلي

حيث R هي قيمة مقاومة الدائرة وX هي قيمة رد فعل الدائرة.
الزاوية بين الجهد المطبق والتيار هي

يتم اعتبار الرد فعل الاستقراري موجبًا والرد فعل السعوي سالبًا.

يمكن تمثيل المعاوقة بشكل مركب. هذا هو

الجزء الحقيقي من المعاوقة المركبة هو المقاومة والجزء الخيالي هو رد فعل الدائرة.

لنقم بتطبيق جهد جيب تمامي Vsinωt عبر المستقر ذي الاستقرارية L هنري.

يعبر عن التيار عبر المستقر بصيغة

من صيغة الشكل الموجي للتيار عبر المستقر، من الواضح أن التيار يتأخر عن الجهد المطبق بمقدار 90 درجة (كهربائيًا).

الآن لنقم بتطبيق نفس الجهد الجيب تمامي Vsinωt عبر المكثف ذي السعة C فاراد.

يعبر عن التيار عبر المكثف بصيغة

من صيغة الشكل الموجي للتيار عبر المكثف، من الواضح أن التيار يتقدم عن الجهد المطبق بمقدار 90 درجة (كهربائيًا).

الآن سنقوم بتوصيل نفس مصدر الجهد عبر مقاومة خالصة قيمتها R أوم.

سيكون التعبير عن التيار عبر المقاومة كالتالي

من هذا التعبير، يمكن استنتاج أن التيار له نفس الطور مع الجهد المطبق.

معاوقة دائرة RL المتسلسلة

لنقوم باشتقاق التعبير عن المعاوقة لدائرة RL المتسلسلة. هنا مقاومة قيمتها R وهنري قيمته L متصلة بالتسلسل. قيمة الرد فعل للمستقر هي ωL. لذلك يكون التعبير عن المعاوقة بشكل مركب كالتالي

القيمة العددية أو القيمة المطلقة للرد فعل هي

معاوقة دائرة RC المتسلسلة

لنقم بتوصيل مقاومة قيمتها R أوم بالتسلسل مع المكثف ذي السعة C فاراد. الرد فعل للمكثف هو 1 / ωC. المقاومة R والرد فعل للمكثف متصلان بالتسلسل، التعبير عن المعاوقة يمكن كتابته كالتالي