مصادر الجهد والتيار المستقلة
مصدر الجهد هو جهاز يوفر فرقاً ثابتاً أو متغيراً في الطاقة الكهربائية بين طرفيه. مصدر التيار هو جهاز يوفر تياراً ثابتاً أو متغيراً عبر طرفيه. كلا من مصادر الجهد والتيار ضرورية لتزويد الدوائر والأجهزة الكهربائية المختلفة بالطاقة.
ومع ذلك، ليست جميع المصادر متماثلة. بناءً على كيفية سلوكها وتفاعلها مع عناصر الدائرة الأخرى، يمكن تصنيف المصادر إلى فئتين رئيسيتين: مستقلة ومرتبطة.
ما هو مصدر الجهد أو التيار المستقل؟
المصدر المستقل هو مصدر لا يعتمد على أي كمية أخرى في الدائرة. قيمة الجهد أو التيار الخارجة منه ثابتة بمميزاته الخاصة ولا تتغير مع الحمل أو أي حالة أخرى في الدائرة.
يحافظ مصدر الجهد المستقل على قيمة جهد ثابتة عبر طرفيه بغض النظر عن التيار المتدفق عبره. يحافظ مصدر التيار المستقل على قيمة تيار ثابت عبر طرفيه بغض النظر عن الجهد عبره.
يمكن أن تكون المصادر المستقلة ثابتة أو متغيرة زمنياً. يوفر المصدر الثابت قيمة ثابتة للجهد أو التيار طوال فترة تشغيله. يوفر المصدر المتغير زمنياً قيمة متغيرة للجهد أو التيار وفقاً لدالة زمنية، مثل الموجة الجيبية، النبضة، أو المنحدر.
الرموز المستخدمة لتمثيل المصادر المستقلة موضحة أدناه. السهم داخل الدائرة يشير إلى اتجاه التيار للمصادر الحالية وإلى قطبية الجهد للمصادر الجهدية.
بعض الأمثلة على المصادر المستقلة هي البطاريات، خلايا الطاقة الشمسية، المولدات، المحولات، إلخ.
ما هو مصدر الجهد أو التيار المرتبط؟
المصدر المرتبط هو مصدر يعتمد على كمية أخرى في الدائرة. قيمة الجهد أو التيار الخارجة منه هي دالة لجهد أو تيار جزء آخر من الدائرة. يُطلق على المصدر المرتبط أيضاً اسم المصدر المسيطر عليه.
يمكن أن يكون المصدر المرتبط مسيطراً بالجهد أو بالتيار. يتم تحديد خرج المصدر المسيطر به بواسطة الجهد عبر عنصر آخر في الدائرة. يتم تحديد خرج المصدر المسيطر بالتيار بواسطة التيار عبر عنصر آخر في الدائرة.
يمكن أن يكون المصدر المرتبط مرتبطاً بالجهد أو بالتيار. يوفر المصدر المرتبط بالجهد خرجاً جهدياً نسبياً للجهد أو التيار المتحكم. يوفر المصدر المرتبط بالتيار خرجاً حاليًا نسبياً للجهد أو التيار المتحكم.
الرموز المستخدمة لتمثيل المصادر المرتبطة موضحة أدناه. الشكل الماسي يشير إلى أن المصدر مرتبط. السهم داخل الماس يشير إلى اتجاه التيار الخارجي للمصادر الحالية وقطبية الجهد الخارجي للمصادر الجهدية. السهم خارج الماس يشير إلى اتجاه التيار المتحكم للمصادر المسيطر عليها بالتيار وقطبية الجهد المتحكم للمصادر المسيطر عليها بالجهد.
بعض الأمثلة على المصادر المرتبطة هي المكبرات، الترانزستورات، المكبرات التشغيلية، إلخ.
يمكن أن تكون المصادر المرتبطة ثابتة أو متغيرة زمنياً، حسب ما إذا كانت الكمية المتحكمة ثابتة أو متغيرة زمنياً.
ما هو مصدر الجهد أو التيار المثالي؟
المصدر المثالي هو مفهوم نظري يمثل سلوك مصدر مثالي. المصدر المثالي ليس له مقاومة داخلية مقاومة أو معادلة ويمكنه توفير طاقة غير محدودة للدائرة.
يحافظ مصدر الجهد المثالي على جهد ثابت عبر طرفيه بغض النظر عن المقاومة الحمولة أو التيار. يحافظ مصدر التيار المثالي على تيار ثابت عبر طرفيه بغض النظر عن المقاومة الحمولة أو الجهد.
الرموز المستخدمة لتمثيل المصادر المثالية هي نفسها المستخدمة للمصادر المستقلة، باستثناء أنه لا يوجد أي إشارة إلى المقاومة الداخلية أو المعادلة.
لا يوجد مثال عملي لمصدر مثالي، ولكن بعض المصادر الحقيقية يمكن تقريبها كمصادر مثالية تحت ظروف معينة. على سبيل المثال، يمكن اعتبار البطارية مصدر جهد مثالي عندما تكون مقاومتها الداخلية ضئيلة مقارنة بمقاومة الحمل. وبالمثل، يمكن اعتبار الخلية الضوئية مصدر تيار مثالي عندما تكون مقاومتها الداخلية ضئيلة مقارنة بمقاومة الحمل.
كيفية التحويل بين مصادر الجهد والتيار؟
يمكن تمثيل أي مصدر حقيقي كمصدر جهد أو كمصدر تيار مع مقاومة داخلية أو معادلة مكافئة. هذا يعني أنه يمكن تحويل أي مصدر جهد إلى مصدر تيار مكافئ والعكس صحيح.
لتحويل مصدر جهد إلى مصدر تيار مكافئ، نحتاج إلى إيجاد معلمتين: التيار الخارجي والمقاومة الداخلية للمصدر الحالي.
التيار الخارجي للمصدر الحالي المكافئ يساوي التيار القصير للمصدر الجهد الأصلي. هذا يعني أنه علينا إيجاد التيار الذي يتدفق عبر طرفي المصدر الجهد الأصلي عند توصيلهما بسلك ذو مقاومة صفرية.
المقاومة الداخلية للمصدر الحالي المكافئ تساوي المقاومة المفتوحة للمصدر الجهد الأصلي. هذا يعني أنه علينا إيجاد المقاومة بين طرفي المصدر الجهد الأصلي عند فصلهما عن أي حمل.
لتحويل مصدر تيار إلى مصدر جهد مكافئ، نحتاج إلى إيجاد معلمتين: الجهد الخارجي والمقاومة الداخلية للمصدر الجهد.
الجهد الخارجي للمصدر الجهد المكافئ يساوي الجهد المفتوح للمصدر التيار الأصلي. هذا
