شرح درس (time constant) في الـ (Rc Circuits)

شرح درس (time constant) في الـ (Rc Circuits)

شرح درس (time constant) في الـ (Rc Circuits)

تتألف دائرة RC من مقاومة ومكثف متصلين في سلسلة. ويتم اتصال الدائرة بمصدر جهد متغير ، ويتم تحويل الطاقة الكهربائية في المصدر إلى طاقة مخزنة في المكثف والمقاومة. تحتوي دائرة RC على ثابت زمني (Time constant) مهم ، والذي يحدد كيفية تغيير الجهد في المكثف عندما يتم تطبيق جهد على الدائرة.

تعرف الثابت الزمني على أنه الوقت اللازم للمكثف لشحنه بنسبة 63٪ من الجهد الكلي المطبق عليه. ويتأثر الثابت الزمني بقيمة المقاومة والتيار والسعة الكهربائية للمكثف.

عندما يتم توصيل الدائرة بمصدر جهد متغير ، يبدأ المكثف في الشحن. وفي البداية ، يتم شحن المكثف بسرعة كبيرة ، لكن بمجرد أن يصل المكثف إلى الحد الأقصى للجهد ، يتباطأ معدل الشحن. وينتج هذا التباطؤ من تزايد الجهد على المقاومة ، حيث ينتج عن ذلك تياراً أقل من الذي تم التعامل معه في بداية التشغيل.

وتؤثر قيمة الثابت الزمني على سرعة تحميل المكثف ، حيث أن الثابت الزمني أطول يعني أنه يستغرق وقتًا أطول لتحميل المكثف ، والعكس صحيح أيضًا.

يتم استخدام دوائر RC في تطبيقات عديدة ، بما في ذلك الإلكترونيات الرقمية والتحكم في الطاقة وتطبيقات الصوت. ويتم استخدام الثابت الزمني في تصميم دوائر RC لتحديد كيفية تفاعل الدائرة مع المصدر المتغير.

في الإنجليزية نضع الصفات قبل الاسم.

في حالتنا هذه وصفنا الثابت (constant) بالزمن (time) أي إذا أردنا ترجمة جميلة ودقيقة سنكتب الثابت الزمني. وليس الزمن الثابت.

Don’t go away..

Let’s come back to our home Electricity

كما قلت هيا بنا إلى عالم الكهرباء..

في الدارات الكهربائية التي تحتوي مكثفات ومقاومات يحصل شحن وتفريغ للمكثفة في كل دور.

هذا الشحن أو التفريغ لن يتم بصفة كاملة إذا نظرنا بصفة رياضية بحتة لأنه يتبع دالة أسية متناقصة أي أنها تؤول إلى قيمة معينة لكنها لن تساويها أبدا..

Uc(t)=U0e−tRC

في الفيزياء بصفة عامة وفي الكهرباء بصفة خاصة نحن لا نبحث عن الأشياء المطلقة بل تكفينا نسب معينة لنقول أو نعتبر أننا وصلنا إلى الهدف.

في مثالنا هذا نكتفي بنسبة 63.2
لنعتبر أن المكثفة قد تم شحنها أو تفريغها (حسب جهة الطور الذي نحن فيه تفريغ أو شحن).

رياضيا هذا الثابت هو جداء المقاومة مع سعة المكثفة.

τ=R×C

ماذا يعني هذا فيزيائيا؟

ببساطة فكلما كبرت المكثفة كلما أخذت وقت أكبر للتفريغ أو الشحن

ومن جهة أخرى كلما زادت المقاومة كلما أعاقت تفريغ أو شحن المكثفة..