جهد الدائرة المفتوحة: ما هو؟

ما هو الجهد المفتوح؟

عند إنشاء حالة دارة مفتوحة في أي جهاز أو دائرة، فإن الفرق الكهربائي بين الطرفين يُعرف بالجهد المفتوح. في تحليل الشبكات، يُعرف الجهد المفتوح أيضًا باسم الجهد المفتوح. غالبًا ما يتم اختصار الجهد المفتوح إلى OCV أو VOC في المعادلات الرياضية.

في حالات الدائرة المفتوحة، يكون الحمل الخارجي غير متصل بالمصدر. لن يتدفق تيار كهربائي عبر الدائرة.

عندما يتم ربط الحمل وتغلق الدائرة، يتم تقسيم الجهد المصدر عبر الحمل. ولكن عندما يتم فصل الحمل الكامل للجهاز أو الدائرة وفتح الدائرة، يكون الجهد المفتوح مساويًا لجهد المصدر (افترض مصدر مثالي).

يُستخدم الجهد المفتوح للإشارة إلى فرق الجهد في خلايا الطاقة الشمسية والبطاريات. ومع ذلك، سيعتمد هذا على ظروف معينة مثل درجة الحرارة وحالة الشحن والإضاءة وغيرها.

كيفية العثور على الجهد المفتوح؟

لإيجاد الجهد المفتوح، نحتاج إلى حساب الجهد بين طرفين من حيث يتم فتح الدائرة.

إذا تم فصل الحمل بأكمله، يكون جهد المصدر هو نفسه الجهد المفتوح. يحدث الانخفاض الجهد فقط عبر البطارية وهذا سيكون صغيرًا جدًا.

إذا تم فصل جزء من الحمل، يتم تقسيم جهد المصدر عبر حمل آخر. وإذا كنت تريد العثور على الجهد المفتوح، يمكن اشتقاقه بنفس طريقة جهد ثيفينين. دعنا نفهم بمثال.

في الشكل أعلاه، مقاومات A، B، C والحمل متصلة بمربع DC (V). دعنا نفترض أن الحمل تم فصله من المصدر وأنشأ دائرة مفتوحة بين الطرفين P وQ.

الآن، سنجد الجهد عبر الطرفين P وQ. لذا، يجب علينا إيجاد التيار المار عبر الحلقة 1 باستخدام قانون أوم.

هذا هو التيار المار عبر الحلقة 1. وسيتدفق نفس التيار عبر مقاومات A وB.

الحلقة الثانية هي دائرة مفتوحة. لذا، يكون التيار المار عبر مقاومة C صفرًا. وانخفاض الجهد للمقاومة C هو صفر. لذا، يمكننا تجاهل مقاومة C.

انخفاض الجهد عبر المقاومة B هو نفسه الجهد المتاح بين الطرفين المفتوحين P وQ. وانخفاض الجهد عبر المقاومة B هو،

هذا الجهد هو جهد مفتوح أو جهد ثيفينين. 

اختبار الجهد المفتوح

الجهد المفتوح هو الفرق الكهربائي بين الطرفين الموجب والسالب. يتم إجراء اختبار الجهد المفتوح على البطاريات والخلايا الشمسية لتحديد قدرتها الكهربائية.

تُستخدم البطارية لتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. وهناك نوعان من البطاريات: البطارية القابلة لإعادة الشحن والبطارية الأولية.

يُطبق اختبار الجهد المفتوح على النوعين من البطاريات. ويُستخدم بيانات هذا الاختبار لحساب حالة الشحن (SOC) للبطاريات القابلة لإعادة الشحن.

يُستخرج الجهد المفتوح القياسي من لوحة بيانات الشركة المصنعة للبطارية. الجهد المذكور على البطارية هو جهد مفتوح.

يقيس اختبار الجهد المفتوح جهد البطارية عندما لا يكون هناك حمل متصل. لذا، لأداء اختبار الجهد المفتوح، قم بإزالة البطارية إذا كان ذلك ممكنًا أو استخدم الأطراف للاختبار.

الآن، ضع المؤشر الرقمي على الجهد المباشر. وقم بقياس القراءة عبر أطراف البطارية. هذا الجهد قريب من الجهد القياسي. إذا كان الجهد المقاس منخفضًا، تكون البطارية تالفة.

بالنسبة للبطاريات القابلة لإعادة الشحن، يتم أداء هذا الاختبار للتحقق مما إذا كانت البطارية مشحونة أو مستنزفة. في هذه الحالة، يتم أداء اختبار السعة للتحقق من الحالة.

لماذا لا يكون الجهد صفراً في الدائرة المفتوحة؟

يُعرّف الجهد بأنه الفرق الكهربائي بين نقطتين. لذا، إذا لم تكن النقطتان متصلتين بعضهما البعض وكانت كل نقطة متصلة بمستوى جهد مختلف، فإن الجهد موجود بين النقطتين بسبب الفرق الكهربائي.

وبالمثل، في حالة الدائرة المفتوحة، تكون الطرفان مفتوحين ولكنها متصلة بالبطارية أو مصدر جهد آخر. وكلا طرفي البطارية يكونان عند مستويات جهد مختلفة.

لذلك، يتم إنشاء فرق كهربائي ويكون هناك جهد بين الطرفين في حالة الدائرة المفتوحة. 

الجهد المفتوح لخلية شمسية

في الخلية الشمسية، يكون الجهد الأقصى متاحًا عند حالة عدم وجود تيار. ويُعرف هذا الجهد بالجهد المفتوح.

عندما تصطدم الفوتونات بالخلايا الشمسية، يتم إنتاج التيار بسبب انحياز مفاصل الخلية الشمسية. الجهد المفتوح هو جهد انحياز للأمام على الخلية الشمسية.

معادلة الجهد المفتوح هي؛

I