مصدر الجهد: ما هو

ما هو مصدر الجهد الكهربائي؟

يُعرَف مصدر الجهد الكهربائي بأنه جهاز يوفر الطاقة الكهربائية للدارة المتصلة به. وببساطة، يمكن تصوره كقوة دافعة تحافظ على حركة الإلكترونات بشكل مستمر عبر الأسلاك المتصلة به. فكر فيه كمضخة في نظام مائي، ولكن هذه المضخة خاصة بالإلكترونات في السلك. يتم استخدام مصدر الجهد الكهربائي بشكل شائع في العديد من الأجهزة والأنظمة الكهربائية.

عادة ما يأتي مصدر الجهد الكهربائي كجهاز ثنائي الطرف، مما يعني أنه يحتوي على نقطتين للاتصال – واحدة للإلكترونات الواردة وأخرى للصادرة. هذا المفهوم يشكل العمود الفقري لاستخدامنا اليومي للكهرباء، حيث يغذي كل شيء من هاتفك المحمول إلى أجهزة المطبخ.

أنواع مصادر الجهد الكهربائي

تشمل أنواع مصادر الجهد الكهربائي الرئيسية:

• مصدر الجهد المستقل: يأتي بفرعين – مصدر الجهد المباشر ومصدر الجهد المتناوب.

• مصدر الجهد المعتمد: يأتي بفرعين – مصدر الجهد الخاضع للتحكم بالجهد ومصدر الجهد الخاضع للتحكم بالتيار.

مصدر الجهد المستقل

يمكن لمصدر الجهد المستقل توفير جهد ثابت (ثابت أو متغير مع الزمن) للدارة ولا يعتمد على أي عناصر أو كمية أخرى في الدارة.

مصدر الجهد المباشر أو مصدر الجهد الثابت زمنياً

يُطلق على مصدر الجهد الذي يمكنه إنتاج أو تقديم جهد ثابت كخرج اسم مصدر الجهد المباشر. سيكون اتجاه تدفق الإلكترونات دائماً واحداً، ولن يتغير قيمة الجهد مع الزمن. أمثلة: المولد الكهربائي ذو التيار المستمر، البطارية، الخلايا الكهربائية، إلخ.

مصدر الجهد المتناوب

يُطلق على مصدر الجهد الذي يمكنه إنتاج أو تقديم جهد متناوب كخرج اسم مصدر الجهد المتناوب. هنا، تتغير القطبية بفترات منتظمة. هذا الجهد يجعل التيار يتدفق في اتجاه واحد لبعض الوقت وبعد ذلك في اتجاه مختلف لوقت آخر. وهذا يعني أنه يتغير مع الزمن. أمثلة: محول التيار المستمر إلى التيار المتناوب، المولد المتناوب، إلخ.

مصدر الجهد المعتمد أو الخاضع للتحكم

يُطلق على مصدر الجهد الذي يقدم جهداً خرجياً غير ثابت أو ثابت ويعتمد دائماً على كميات أخرى مثل الجهد أو التيار في أي جزء آخر من الدارة اسم مصدر الجهد المعتمد.

يحتوي على أربعة طرفين. عندما يعتمد مصدر الجهد على الجهد في أي جزء آخر من الدارة، فإنه يسمى مصدر الجهد الخاضع للتحكم بالجهد (VCVS).

عندما يعتمد مصدر الجهد على التيار في أي جزء آخر من الدارة، فإنه يسمى مصدر الجهد الخاضع للتحكم بالتيار (CCVS) (كما هو موضح في الشكل أدناه).

مصدر الجهد الكهربائي المثالي

يمكن لمصدر الجهد الكهربائي تقديم جهد ثابت للدارة وهو يُعرف أيضاً باسم مصدر الجهد المستقل لأنه مستقل عن التيار الذي تستهلكه الدارة. قيمة المقاومة الداخلية هنا هي صفر. وهذا يعني أنه لا يتم هدر أي طاقة بسبب المقاومة الداخلية.

بغض النظر عن مقاومة الحمل أو التيار في الدارة، سيقدم هذا مصدر الجهد جهداً ثابتاً. يعمل كمصدر جهد كهربائي بنسبة كفاءة 100٪. يمكن أن يسقط كل الجهد للمحول المثالي تماماً إلى الحمل في الدارة.

لفهم مصدر الجهد الكهربائي المثالي، يمكننا أخذ مثال الدارة الموضحة أعلاه. البطارية الموضحة هنا هي مصدر جهد كهربائي مثالي يقدم 1.7V. المقاومة الداخلية RIN = 0Ω. مقاومة الحمل في الدارة RLOAD = 7Ω. هنا، يمكننا رؤية أن الحمل سيتلقى جميع 1.7V من البطارية.

مصدر الجهد الكهربائي الحقيقي أو العملي

بعد ذلك، يمكننا النظر في دائرة تحتوي على مصدر جهد كهربائي عملي له مقاومة داخلية قدرها 1Ω في دائرة مشابهة لتلك التي تم شرحها أ