نظرية الاستبدال

كما يوحي الاسم، فإن المفهوم الرئيسي لهذا النظرية يعتمد على استبدال عنصر بعنصر آخر مكافئ. نظرية الاستبدال تمنحنا بعض الإدراك الخاص في سلوك الدائرة. يستخدم هذا النظرية أيضًا لإثبات العديد من النظريات الأخرى.

صيغة نظرية الاستبدال

نظرية الاستبدال تنص على أنه إذا تم استبدال عنصر في الشبكة بمصدر جهد مصدر الجهد الذي يكون جهد في أي لحظة زمنية يساوي الجهد عبر العنصر في الشبكة السابقة، فلن تتغير الظروف الأولية في باقي الشبكة. أو بدلاً من ذلك، إذا تم استبدال عنصر في الشبكة بمصدر تيار مصدر التيار الذي يكون تيار في أي لحظة زمنية يساوي التيار عبر العنصر في الشبكة السابقة، فلن تتغير الظروف الأولية في باقي الشبكة.

تفسير نظرية الاستبدال

دعونا نأخذ دائرة كما هو موضح في الشكل – أ،

لنفترض أن V هو الجهد المزود و Z1، Z2 و Z3 هي معاوقة مختلفة للدائرة. V1، V2 و V3 هي الجهود عبر Z1، Z2 و Z3 على التوالي، و I هو التيار المزود حيث أن الجزء I1 يتدفق عبر المعاوقة Z1 بينما الجزء I2 يتدفق عبر المعاوقة Z2 و Z3.

الآن إذا استبدلنا المعاوقة Z3 بمصدر جهد V3 مصدر الجهد كما هو موضح في الشكل - ب أو بمصدر تيار I2 مصدر التيار كما هو موضح في الشكل - ج، فوفقًا لـ نظرية الاستبدال ستبقى جميع الظروف الأولية عبر المعاوقات الأخرى والمصدر دون تغيير.


أي أن - تيار المصدر سيكون I، جهد عبر المعاوقة Z1 سيكون V1، تيار عبر Z2 سيكون I2 وهكذا.

مثال على نظرية الاستبدال

من أجل فهم أكثر كفاءة ووضوحًا، دعونا نمر بمثال عملي بسيط:
دعونا نأخذ دائرة كما هو موضح في الشكل – د.

وفقاً لقاعدة تقسيم الجهد، الجهد عبر مقاومة 3Ω و 2Ω المقاومة هما

إذا استبدلنا المقاومة 3Ω بمصدر جهد مصدر الجهد بجهد 6 فولت كما هو موضح في الشكل – هـ، فسيكون

وفقاً لقانون أوم، الجهد عبر مقاومة 2Ω والتيار عبر الدائرة هو

وبشكل بديل، إذا استبدلنا المقاومة 3Ω بمصدر تيار بقوة 2 أمبير كما هو موضح في الشكل – ف، فسيكون

جهد عبر 2Ω هو V2Ω = 10 – 3× 2 = 4 فولت، والجهد عبر مصدر التيار 2A