3 الآثار الرئيسية التي تعتمد عليها الهندسة الكهربائية

تلقي هذه المقالة الضوء على التأثيرات الرئيسية الثلاثة التي تعتمد عليها الهندسة الكهربائية. الآثار هي: 1. تأثير مغناطيسي 2. تأثير التدفئة من التيار الكهربائي 3. التأثير الكيميائي.

الهندسة الكهربائية: تأثير # 1. التأثير المغناطيسي:

نحن نعلم من تجربتنا أنه عندما يتدفق تيار كهربائي ، فإن المساحة التي حول مسارها تتحول إلى مجال مغناطيسي. يوضح الشكل 3.1 هنا مقطع عرضي لأسلاك دائرية يسلكها تيار كهربائي.

يمثل الخط المنقط حقلًا مغناطيسيًا أسطوانيًا يحيط بالموصل خلال طوله. تختلف شدة هذا المجال المغناطيسي ومداها مع قوة التيار المتدفق في السلك.

في الواقع ، كلما كان التيار أقوى وأوسع وأشد قوة هو المجال. لذلك فإن خاصية مهمة لتيار كهربائي هي أنه يمكن أن ينتج حقل مغناطيسي ، وتستخدم هذه الخاصية للكهرباء في الممارسة في المحركات ، المحولات ، المرحلات ، الهواتف ، إلخ. في الواقع ، بسبب هذا المجال المغناطيسي ، و عن طريق الحث الكهرومغناطيسي ، يتم تطوير فرق الجهد في الموصل بسبب معدل تغير المجال المغناطيسي.

e = Blv ..................... (eq. 3.1)

حيث e -emf في فولت.

ب - ويبرس لكل متر مربع.

I - طول الموصل بالمتر.

ت - السرعة (المتحركة) بالمتر في الثانية.

يمكن أن يحدث الحث الكهرومغناطيسي فقط حتى يستمر التغيير. هذا هو عندما يتوقف هذا التغيير الحث يتوقف أيضا على الفور.

في الواقع ، هناك طريقتان واضحتان يمكن من خلالها استيفاء شروط التحريض:

(1) عن طريق الحركة النسبية بين الموصل والحقل ، إما يتحرك موصل في الميدان ، أو الحقل يكتسح عبر الموصل. و / أو

(2) عن طريق تغيير شدة المجال المغناطيسي. لذلك عندما يتم وضع موصل ، على سبيل المثال قطعة من الأسلاك ، في مجال مغناطيسي متغير ، يتم تحفيز قوة كهرمغنطيسية ، emf في ذلك ، وهذه تطور فرق محتمل بين نهاياتها ، كما هو موضح في الصيغة 3.1.

إذا تم توصيل سلك في دائرة ، فإن الـ emf المستحث يقود تيارًا دائريًا طالما استمر المجال المغناطيسي في التغير. إن الموصل الذي يتم فيه تحفيز emf هو الآن مصدر الطاقة للدارة التي ترتبط بها ، بحيث يتدفق التيار من سلبي إلى إيجابي على طول الموصل بينما يتدفق من إيجابي إلى سلبي حول بقية الدائرة.

تعتمد قوة emf المحرض في السلك على السرعة التي تتحرك بها خلال المجال المغناطيسي ، وشدة المجال المغناطيسي. يتم شرح هذا أيضًا بواسطة الصيغة الأساسية 3.1.

ويعني هذا أنه لن يتم تحفيز سوى قوة دفع صغيرة من خلال حركة بطيئة في حقل ضعيف ، وبالمثل ، فإن حركة القوة الدافعة القوية ستنجم عن حركة سريعة في حقل ضعيف ، أو حركة بطيئة في مجال أكثر كثافة. وأيضا سوف يكون الدافع وراء قوة emf أقوى من خلال حركة سريعة في مجال مكثف. في الواقع هذا المبدأ الأساسي هو المبدأ الأساسي للهندسة الكهربائية.

الآن دعونا ننظر بطريقة بسيطة للغاية في المبادرتين المهمتين:

(أ) مبدأ مولد و

(ب) مبدأ المحرك.

(أ) مبدأ مولد:

يتكون المولد من الموصلات النحاسية الجرحية إلى المحرك الذي يدور في حقل مغنطيسي ، إما عن طريق التوربينات البخارية أو المائية ، أو بواسطة محرك احتراق داخلي ، أو بمحرك كهربائي.

عندما يدور دوران المحرك بشكل مستمر ، فإن الأسلاك الموصولة إليه تتحرك باستمرار خلال المجال المغناطيسي ويتم تحفيز قوة emf بشكل مستمر. لذلك فإن كل موصل يتحرك عبر الحقل له قوة دفع مستحثة فيه تتناسب مع سرعة الدوران وشدة المجال.

ترتبط الموصلات في الحافظة على التوالي. إذا تم استخدام العديد من الموصلات ، فإن فرق الجهد الذي تم تطويره في الحافظة هو أكثر من ضعف فرق الجهد بين نهايات الموصل الواحد. لذلك ، فإن السرعة وكثافة المجال وعدد الموصلات في السلسلة في المحرك هي العوامل الرئيسية التي تحدد الجهد الذي يولده المولد.

الآن ، مع دوران المحرك ، يمر كل لفة بالتناوب عبر القطب الشمالي والقطب الجنوبي. من خلال تطبيق قاعدة اليد اليمنى لـ Fleming كما هو موضح في الشكل 3.2 ، يمكن ملاحظة أن اتجاه التيار الذي يحدث في اللفة ينعكس في كل مرة يمر عبر قطبية من القطبية المقابلة.

إذا كانت اللفات متصلة مباشرة بدائرة ، فسيتدفق تيار متناوب في تلك الدائرة ، كما هو موضح في الشكل 3.3. يسمى مولد التيار المتناوب المولد.

في هذا الشكل ، يمكننا أن نرى أن المولِّد يولِّد طبيعيًا مولدًا متناوبًا وأن كل مطراف إيجابي وسالب بالتناوب. يعتمد التردد على سرعة الدوران. مع حقل البسطين البسيط المبين ، يساوي التكرار عدد الثورات المنجزة بواسطة حلقة الموصل في الثانية.

يعتمد تواتر الجهد الناتج على المعدل الذي يمر به الموصلات لأقطاب القطبية المقابلة. في الشكل 3.3 ، يتم عرض حقل قطبين ، ولكن يمكن أن يحتوي حقل المولد على المزيد من الأعمدة.

قد يحتوي حقل المولد على أي عدد زوجي من الأقطاب ؛ عموما ، أربعة وستة وثمانية أعمدة شائعة. لأي سرعة دوران ، تمرير الموصلات حديدية القطبين من قطبية عكس أكثر في كثير من الأحيان ، بما يتناسب مع عدد الأعمدة.

في جهازين على سبيل المثال ، يمر كل موصل بقطب الشمال وقطبًا واحدًا لكل ثورة ، بينما يمر كل موصل في جهاز ذو أربعة أقطاب بقطبي الشمال واثنين من القطبين الجنوبيين لكل ثورة.

لأي سرعة معينة ، وبالتالي ، فإن التيار المتردد الذي تم إنشاؤه بواسطة آلة قطب أربعة لديه ضعف تردد تلك التي تم إنشاؤها بواسطة آلة قطبين. آلة قطب الثامن لديه ضعف تردد آلة القطب الأربعة ، وهلم جرا. وبالتالي يتم تحديد التردد بالسرعة التي يتم بها تشغيل المولد وعدد الأقطاب في الحقل. هذا دائما يجب تذكره.

مولد التيار المباشر:

عندما يكون المولد مطلوبًا لتزويد تيار مباشر ، يجب استخدام جهاز لعكس الاتصال بين اللولب وبقية الدائرة في كل مرة يتم فيها توجيه قوة emf الناتجة عن التغييرات المتعرجة. يسمى هذا الجهاز جهاز تبديل.

المبدل هو عبارة عن أسطوانة مثبتة على عمود لفائف المحرك. ينقسم سطح البرميل إلى شرائح معدنية معزولة عن الأخرى. جهات الاتصال الثابتة التي تسمى بالفرشاة ، متصلة مباشرة في الدائرة الخارجية ، تتحمل على السطح الاسطواني للعازف ، بحيث يجعل كل منها الاتصال مع الأجزاء المعدنية بدورها ، مع دوران الأسطوانة.

يتم توصيل لفائف حديد التسليح حتى قطع المرتكز بطريقة تكون ، مهما كانت قطبية فرق الجهد المحرض في لف حديد التسليح ، تدفقات التيار في نفس الاتجاه حول الدائرة الخارجية. في الشكل 3.4 نرى عاكسًا بسيطًا للغاية.

في الشكل 3.4 (أ) ، يتحرك موصل A عبر القطب الشمالي ويتحرك موصل B عبر القطب الجنوبي ؛ لذلك يتدفق التيار من القطاعات B إلى الجزء A من العاكس ، أي من الفرشاة السلبية إلى الفرشاة الإيجابية داخل المحرك. عندما يتحول المحرك إلى 180 درجة كما هو موضح في الشكل 3.4 (b) ، يتحرك موصل A بعد القطب الجنوبي ويتحرك موصل B بعد القطب الشمالي.

حقل المولد:

يمكن أن يعمل المولد مع حقل مغناطيسي ثابت ، بحيث يمكن استخدام أي مغناطيس دائم ، أو لفات المجال (التي ينتج فيها تيار منشط ثابت حقل مغناطيسي ثابت).

تستخدم معظم المولدات اللفات الحقلية ، ولكن يتم استخدام حقول مغناطيسية دائمة لبعض المولدات الصغيرة التي تهدف إلى إعطاء مخرجات منخفضة فقط مثل تلك المستخدمة في دوائر الهاتف. عادة ما يطلق على المولدات التي تستخدم حقل مغنطيس دائم اسم magnetos.

تناوب حقل المولد:

في بعض المولدات ومغناطيس التيار المتناوب يتم عكس أدوار الأجزاء الدوارة والثابتة ، ويكون المغناطيس المغذي في المحرك (أو الدوار ، كما يسمى الجزء الدوار لآلة التيار المتردد). عندما يدور الدوار ، فإن الحقل المغناطيسي يكتسح جميع الموصلات في الجزء الثابت من الجزء الثابت للآلة.

التأثير هو نفسه تمامًا كما لو تم تدوير ملفات الأسلاك في المجال المغناطيسي كما هو موضح في الشكل 3.5.

(ب) مبدأ المحرك:

من خبرتنا ومعرفتنا النظرية كنا نعرف أن العلاقة الوثيقة بين التيار الكهربائي والمجال المغناطيسي والحركة لا تقتصر على توليد التيار الكهربائي. هذا الاتصال الوثيق يؤدي أيضًا إلى مبدأ المحرك ، وهو المبدأ الذي تعمل عليه جميع المحركات الكهربائية ، أي الذي يمكن تحويل الطاقة الكهربائية باستمرار إلى حركة.

في الواقع ، مبدأ المحرك هو عكس مبدأ المولد. إذا تم وضع موصل في مجال مغناطيسي ، كما هو موضح في الشكل. 3.6 والتدفقات الحالية من خلال ذلك ، سوف يميل موصل يتحرك عبر المجال المغناطيسي.

إذا كان السلك مُركبًا على حديد عضو حر لتدويره ، فإن القوة المؤثرة على الموصل تميل إلى تدوير الدوار. ومع استمرار هذا الإجراء المغناطيسي بشكل متكرر ، يستمر الدوار في التحرك ، ويسمى هذا الإجراء الحركي.

ومع ذلك ، يتم بناء محرك بطريقة مشابهة تقريبا لمولد ، مع جرح الموصلات إلى المحرك ووضعها في مجال مغناطيسي. يتدفق التيار خلال لفائف المحرك ويدور المحرك. ومع مرور كل موصل عبر المجال المغناطيسي ، فإن التيار المتدفق فيه يحافظ على قوة تحويل المحرك بحيث يتم الحفاظ على عزم دوران مستمر (والذي يمكن تسميته قوة دوران).

يمكن إظهار اتجاه حركة الموصل الحامل الحالي في مجال مغناطيسي بقاعدة اليد اليسرى لـ Fleming كما هو موضح في الشكل 3.7. وكما يمكن للمولدات أن توفر إما تيارًا متناوبًا أو مباشرًا ، فيمكن تصميم المحركات بحيث تعمل إما من تيار متناوب أو تيار تيار مباشر.

(ج) التعريف عن طريق تغيير شدة المجال:

عندما يتم الاحتفاظ موصل ثابتة في مجال مغناطيسي الذي هو إما الحصول على أقوى أو أضعف ، هو الذي يسببه emf ، في هذا الموصل. إذا تم توصيل الموصل بعد ذلك بدائرة كهربائية يتدفق التيار.

كثافة مجال المغناطيس الدائم ثابتة ، بحيث لا يمكن تحريض أي emf في موصل ثابت في هذا المجال. لكن شدة المجال المغناطيسي الناتج عن الملف يمكن زيادتها أو تخفيضها من خلال تغيير قوة التيار المتدفق.

لذلك يمكن تحريض emf في موصل يتم وضعه في مجال كهرومغناطيسي عن طريق تغيير قوة التيار المتدفق في الملف الذي ينتج الحقل. لا يتم حث الـ emf إلا عندما تتغير القوة الحالية بالفعل.

التحريض المتبادل:

إذا كان الموصل الذي يحرض فيه emf ، يتم توصيله بدائرة مستقلة كهربائياً عن الدائرة الملفوفة ، تدفقات التيار. يتدفق التيار من السلبية إلى الإيجابية في بقية الدائرة. إن العملية التي يمكن بواسطتها جعل التيار يتدفق في دارة عن طريق تغيير قوة التيار في دائرة أخرى تسمى التحريض المتبادل.

تعتمد قوة الـ emf المستحث على المعدل الذي يتغير عنده إنتاج الحقل الحالي. كلما زاد معدل التغير ، كلما كانت قيمة emf أكبر ، كلما كان أكبر معدل ممكن للتغير في دائرة تيار مباشر يحدث عندما يتم تشغيل الإمداد إلى الملف أو إيقافه ، لأنه في هذه اللحظات ، يتغير التدفق الحالي بشكل فوري تقريبًا من لا شيء إلى أقصى حد ، أو من الحد الأقصى إلى لا شيء.

في كل هذه اللحظات يتم تحفيز قوة emf قابلة للقياس في موصل موصول بالقرب من الملف. الآن إذا تم وضع الملف في مجال مغناطيسي متغير ويتم تحفيز emf بشكل منفصل في كل دوران ، فإن إجمالي emf المستحث في الملف أكبر من ذلك المستحث في منعطف واحد ، حيث أن جميع المنعطفات في الملف هي في سلسلة. بعد هذا المبدأ ، يمكن استخدام الملف مع عدد كبير من المنعطفات لتحريض الجهد العالي.

لفائف التعريفي:

الحث المتبادل هو مبدأ لفائف الحث ، وهو جهاز لإنتاج الدوافع في الجهد العالي جدا من إمدادات الجهد المنخفض ، كما هو مبين في الشكل 3.8. يتألف الملف التعريفي من ملف أولي ، يتم لفه إلى قلب من الحديد الناعم ومتصل بإمداد منخفض الجهد عبر مفتاح.

عندما يتم توصيل الإمداد باللف الأساسي عن طريق إغلاق المفتاح ، يتم تنشيط اللولب ويتم إحداث فجوة عالية جداً في اللفة الثانوية. وبالمثل عندما يتم كسر الدائرة إلى اللف الأساسي ، يتم أيضًا تحفيز الجهد العالي جدًا في المرحلة الثانوية ، ولكن هذه المرة تعمل في الاتجاه المعاكس.

وبالتالي ، يمكن جعل الملف الثانوي للملف التعريفي لتطوير سلسلة من النبضات ذات إمكانات عالية جدًا. في الواقع ، من خلال هذا المبدأ البسيط ، يتم إنتاج اشتعال المحرك في محركات السيارات بواسطة لفائف تحريض تعمل من بطارية السيارة. يتم إجراء الدائرة الأساسية وكسر ، في الوقت المناسب مع ثورة المحرك.

التحريض المتبادل بالتناوب الحالي:

تتغير القوة الفعلية للتيار المتردد باستمرار من لحظة إلى أخرى بسبب خصائصه. وبالتالي فإن المجال المغناطيسي الذي ينتجه تيار متناوب هو متغير متغير باستمرار. إذا تم وضع موصل داخل الحقل ، فسيستمر عمل emf فيه.

في حالة توصيل الموصل بدائرة كهربائية ، سيتدفق التيار باستمرار في تلك الدائرة. يرتبط التيار المستحث بالتيار الحالي بطريقة دقيقة للغاية.

خلال الربع الأول من الدورة ، تزداد قوة التيار المطبق من الصفر إلى الحد الأقصى. وبالتالي ، فإن شدة المجال تزداد من صفر إلى أقصى ، وينتهي الجزء "أ" من الملف بقطبية الشمال. وبالتالي يتم حث emf في الموصل الذي يميل إلى دفع التيار من اليسار إلى اليمين.

يكون معدل التغير في شدة المجال (الذي يمثله ميل المنحنى) أعظم في بداية الدورة ومستوياته إلى الصفر عند النقطة التي يتم الوصول إلى أقصى قدر من قوة التيار فيها. وبذلك تكون قيمة emf المستحثة التي تعتمد على معدل التغيير ، عند بداية الدورة كحد أقصى وتصل إلى الصفر في نهاية الربع الأول من الدورة.

خلال الربع الثاني من دورة ، تقل قوة التيار المطبق من الحد الأقصى إلى الصفر. كما هو الحال في الربع الأول ، فإن قطبية نهاية A للملف هي الشمال. وبالتالي يتم حث emf مرة أخرى في الموصل ، ولكن هذه المرة تميل لدفع التيار من اليمين إلى اليسار.

خلال هذا الربع من دورة يبدأ معدل التغير في كثافة المجال عند صفر عندما يكون الحقل أكثر كثافة ويزداد تدريجيا مع انخفاض الكثافة. وبذلك يرتفع عامل القوة المتحركة في الموصل من الصفر في بداية دورة الربع الثاني ، إلى أقصى حد في نهاية دورة الربع الثاني.

يتبع النصف الثاني من الدورة نمطًا مشابهًا للنصف الأول ولكن مع عكس كل الاتجاهات. خلال الربع الثالث ، يرتفع الحقل إلى الحد الأقصى ، نهاية A من اللفة ذات القطبية الجنوبية. تنخفض قيمة emf المستحثة من الحد الأقصى إلى الصفر ، وتميل إلى دفع التيار من اليمين إلى اليسار.

خلال الربع الرابع ، تنخفض شدة المجال من الحد الأقصى مع نهاية "A" للملف الذي له قطبية جنوبية إلى الصفر ، وترتفع emf المستحث من الصفر إلى الحد الأقصى ، مع تدفق التيار من اليسار إلى اليمين.

وبالتالي فإن قيمة emf المستحثة في الموصل هي بمثابة emf بديل بنفس التردد مثل التيار المطبق. إذا كان التيار المطبق له شكل موجة جيبية ، فحينئذٍ يكون للـ emf المستحث نفس شكل الموجة بالضبط.

تحدث قمم الـ emf المستحثة بالضبط ربع دورة بعد قمم التيار التطبيقي ، أي 90 درجة خلف التيار التطبيقي. إن قدرة تيار متناوب للحث على تيار متناوب في دارة مستقلة كهربائياً من خلال مجال مغنطيسي تؤدي إلى مبدأ المحول.

من المهم أن نلاحظ أن الموجة الجيبية هي شكل الموجة الوحيد الذي يتم إنتاجه بالضبط بالتحريض المتبادل. إذا تم تطبيق تيار متناوب له شكل موجة آخر على الملف ، فسيحدث التحريض المتبادل كعملية مستمرة ، لكن شكل الموجة من emf المستحث لن يشبه تيار التيار المطبق.

الحث الذاتي:

أي ملف ، حيث ينتج تيار مجال كهرومغناطيسي بحد ذاته يقع داخل هذا المجال. لذلك ، كلما تغيرت قوة التيار المتدفق في الملف وتسببت في حدوث تغيير في شدة المجال ، يتم حث emf في الملف نفسه. يتم حث emf في الملف فقط عندما تتغير القوة الحالية.

في الواقع فإن القوى العاملة المستحثة دائما تعارض وتؤخر تغيير القوة الحالية التي تحفزها. إذا وعندما يزيد التيار من القوة الدافعة المستحثة يميل إلى منع الزيادة ، فإنه يعارض قيمة emf المطبقة على الملف ، وهو بالتالي عامل طاقة خلفي إذا انخفض التيار ، فإن emf المستحث يميل ؛ لإدامة تدفق التيار ، التي تمارس في نفس الاتجاه مثل emf التطبيقي

عندما يتم كسر الدائرة ، يؤدي الانخفاض المفاجئ للتيار إلى الصفر إلى تحقيق قوة دفع كبيرة والتي تميل إلى الحفاظ على تدفق التيار بعد حدوث الكسر. في الواقع ، هذا هو السبب وراء الشرارة التي نراها عندما يتدفق التيار حاليًا عبر جميع الفجوات.

الطاقة في دائرة حثية:

المجال المغناطيسي الذي تم إنشاؤه عن طريق اللولب عبارة عن مخزن للطاقة يتم توفيره عن طريق الدائرة الكهربائية ؛ عندما يزداد التيار المتدفق خلال الملف ، تزداد شدة المجال المغناطيسي.

يتم استخدام بعض الطاقة التي توفرها البطارية أو المولد للتغلب على الـ emf الخلفي المستحث ، وهذه الطاقة تمر في المجال المغناطيسي. في الوقت الذي يتدفق فيه التيار المستمر في الملف ، يتم الحفاظ على المجال المغناطيسي ويحمل الطاقة الموردة إليه.

عندما ينخفض ​​التيار المتدفق في الملف ، يفقد المجال المغناطيسي شدة ويخرج الطاقة. يتم إرجاع هذه الطاقة ، إلى الدائرة حيث يميل emf المستحثة لإدامة التدفق الحالي. قد يكون تأثير هذه الطاقة المرتدة هو التسبب في شرارة إذا ما تم كسر الدائرة.

إن الشرارة الناجمة عن إطلاق الطاقة من دارة حثي هي خطر محتمل تحت الأرض في المنجم. إذا حدث مثل هذا التشرد عند وجود تركيز متفجر من رواسب الحريق أو غبار الفحم في الغلاف الجوي ، فمن المرجح أن يتم إشعال التركيز ، وقد يحدث انفجار بسهولة شديدة.

ولهذا السبب ، يجب تصميم كل قطعة من المعدات الكهربائية المستخدمة تحت الأرض بطريقة تمنع حدوث شرارة من اشتعال رطوبة الحريق أو غبار الفحم. هاتان طريقتان للتغلب على خطر التسبب بالشرر ، وهما موصوفان في فصول تتناول معدات مضادة للاشتعال ودائرة آمنة ذاتيًا.

الحث:

تحدث عملية الحث الذاتي في كل ملف ، سواء كان ملف لولبي ، أو ملف صغير أو محول ، كلما تغيرت قوة التيار المتدفق. في كل مرة يؤخر emf المستحثة تغيير القوة الحالية التي يدفعها. إن تأثير أي ملف على الدائرة التي ترتبط بها يشبه إلى حد ما تأثير عجلة ذبابة على نظام ميكانيكي.

وتسمى هذه الخاصية التي لفائف من التغييرات العيوب داخل دائرتها الحث. كل دارة لديها بعض الحث الطفيف ، ولكن ، لمعظم الأغراض العملية ، يجب النظر فقط في محاثة الملف. ويطلق على الدائرة التي تحتوي على ملفات دارة حثي.

يعتمد حث الملف بشكل أساسي على عدد المنعطفات التي يمتلكها. يعمل الملف مع عدد كبير من المنعطفات على إنشاء حقل مغناطيسي قوي ، بحيث يتم تحفيز قوة emf خلفية قوية نسبيًا في كل دور. بما أن جميع لفائف الملف هي في سلسلة ، فإن إجمالي emf المستحث في الملف كبير.

يمكن أن ينتج ملف لفات قليلة فقط من ناحية أخرى مجالًا مغناطيسيًا ضعيفًا فقط ، وأن إجمالي emf الخلفي لا يزيد إلا بضع مرات عن دوران واحد ، بحيث يكون محاثةها صغيرة جدًا. كما يتأثر المحاثة بعوامل أخرى مثل القرب وحجم المنعطفات ، وخصائص أي نواة قد يكون لها الملف. بشكل عام ، ومع ذلك ، فإن أي ملف تم تصميمه لإنتاج حقل مغناطيسي قوي يحتوي على محاثة عالية.

(د) الدوائر الحالية المتناوبة والحاثة الذاتية:

إن التيار المتناوب يتغير باستمرار ، بحيث أنه في أي ملف يتدفق فيه تيار متناوب ، يتم تنشيط emf الخلفي باستمرار. إن emf المستحث ذاتيًا (مثل emf المستحث بالتبادل) هو emf متناوب ويتأخر بالضبط 90 ° وراء المنحنيات الحالية الحاملة A & B من الشكل 3.9 (أ).

في بداية الربع الأول من دورة ، يزداد التيار بسرعة أكبر في الاتجاه الإيجابي ، بحيث يتم تحفيز أقصى قوة emf في الاتجاه السالب.

عندما يرتفع التيار إلى الحد الأقصى ، ينخفض ​​معدل التغير ، وينخفض ​​معدل التدفق المستحث إلى الصفر. في الربع الثاني من الدورة ، في حين أن التيار في الاتجاه الإيجابي يتناقص ، يعمل emf الخلفي أيضًا في الاتجاه الإيجابي (يعارض تغيير التيار ، أي يميل للحفاظ على التدفق الحالي). ومع زيادة معدل التغيير ، تزداد قوة emf المستحثة ، بحيث تصل إلى الحد الأقصى في اللحظة التي يكون فيها التيار في الواقع صفرًا.

يشبه النصف الثاني من الدورة الشوط الأول ، ولكن مع عكس كل الاتجاهات. في الربع الثالث ، يتم إجراء الزيادات الحالية في الاتجاهات السلبية و emf الخلفي في الاتجاه الإيجابي. مع انخفاض معدل التغير الحالي ، تنخفض قيمة Emf المستحث إلى الصفر.

في الربع الرابع ، ينخفض ​​التيار في الاتجاه السلبي إلى الصفر ويتم تحفيز emf في الاتجاه السلبي. ومع زيادة معدل التغيير الحالي ، تزداد قيمة emf المستحث إلى أقصى حد.

السلوك المتناوب الحالي:

عندما يتم تطبيق الجهد المتناوب على دارة حثي ، وتدفقات التيار المتناوب ، يعمل اثنان emf بالتناوب في نفس الوقت في نفس الدائرة ، وهذا هو ، emf العرض و emf المستحثة ذاتيا

في أي لحظة في الوقت الذي تعمل فيهتا emf في اتجاهين متعاكسين ، فإن الـ emf الناتج عن دفع تيار دائري الدائرة هو الفرق بين جهازي emf في تلك اللحظة. مرة أخرى ، في أي لحظة عندما تعمل جهازي emf في نفس الاتجاه ، تكون قيمة emf التي تقود إلى تدوير التيار حول الدائرة هي مجموع قيمتي emf في تلك اللحظة.

وبالتالي ، عندما يعمل نموذجان يعملان على شكل موجات كهرومغناطيسية متناوبة في دارة ، تكون emf الناتجة دائمًا بمثابة emf متناوب ، وأيضًا شكل موجة جيبية. ومع ذلك ، يكون الاستثناء الوحيد هو عندما تكون الأداتان اللتان تعملان بالتناوب متساويتان تماماً في المرحلة المضادة.

ثم لا يوجد أي emf الناتجة على الإطلاق. ما لم تكن كلتا الحركتين اللتين تعملان بالتناوب في الطور أو في الطور المضاد للطور ، تكون emf الناتجة خارج الطور مع كل من emf للإمداد و emf المستحث ذاتيًا

في أي دائرة طبقًا لقانون أوم ، يتدفق التيار الفعلي في أي لحظة متناسبة مع الجهد في الواقع لدفع التيار حول الدائرة في تلك اللحظة. حيث أنه عندما يحدث الحث الذاتي ، فإن الجهد الذي يميل في الواقع إلى دفع التيار حول الدائرة يكون هو emf الناتج ، يجب أن يكون التيار المتناوب في الدائرة الحثية في طور مع تيار emat متناوب ناتج

وقد تبين أن الأشتعال الذاتي المستحث ذاتيًا يتخلف التيار المحفز بمقدار 90 درجة بالضبط ، وبالتالي ، فإن النتيجة الناتجة تتسبب emf في الـ emf المستحث بـ 90 °. أيضا ، يمكن أن تكون emf الناتجة في طور مع emf العرض فقط إذا كانت emf المستحثة ذاتيًا في الطور أو في الطور.

وبما أن قيمة emf الناتجة هي 90 ° خارج الطور ذات قوة emf ناتجة ذاتياً ، فإن ذلك يعني أن emf الناتجة بالضرورة تكون خارج الطور مع تدفق emf. وبالتالي فإن التيار المتناوب المتدفق في الدائرة يكون أيضاً خارج الطور مع عامل التزويد

في التين. 3.9 (ب) النقاط أعلاه موضحة. يتم سحب emf الناتجة (المنحنية) في الطور مع التيار (منحنى A). يظهر emf (منحنى B) المستحث ذاتيًا 90 درجة خلف التيار. وكما يتبين من الرسم البياني ، فإن قمم الدورة الحالية تحدث بعد فترات الذروة في دورة emf للتزويد.

في أي دارة حثيّة ، لذلك ، يتأخر التيار المتناوب عن الجهد المتناوب للإمداد. يمكن توضيح العلاقة بين التيار الكهربائي والجهد في الدائرة عن طريق رسم منحني كليهما ، باستخدام نفس المحور كما في الشكل 3.10. الكمية التي تعتمد بها الفترات الحالية على مقدار الحث وكمية المقاومة في الدائرة.

في أي دائرة ، تزيد زيادة الحث أو نقصان المقاومة من الفارق الحالي. وعلى العكس ، فإن انخفاض المحاثة أو زيادة المقاومة ، يقلل من الفارق الحالي. في الحالة النظرية المتطرفة للدائرة التي تحتوي على محاثة صافية ، ولا مقاومة على الإطلاق ، سيتأخر التيار بالضبط ربع دورة تساوي 90 ° وراء جهد الإمداد ، كما هو موضح في الشكل 30.10 (ب).

في أي دارة عملية ، هناك دائما بعض المقاومة (على الأقل مقاومة الموصلات) بحيث يكون التيار متخلفا دائما أقل من 90 درجة كما هو موضح في الشكل 3.10 (ج).

مفاعلة:

عندما يكون التيار المتناوب متصلاً بدارة حثي ، فإن قيمة جذر متوسط ​​التربيع للتيار الذي يتدفق محدودة ، بشكل مستقل عن أي مقاومة ، من خلال عملية الحث الذاتي التي تحدث. من الممكن نظريًا أن نفترض أن الدائرة ، التي لا تمتلك مقاومة ، ولكنها محاثة فقط ، يمكن أن توجد.

إذا تم تطبيق فرق الجهد DC على مثل هذه الدائرة ، فلن يكون هناك حد لقوة التيار المباشر الذي سيتدفق. من المبدأ الأول للكهرباء ، نعرف ذلك ،

الحالي = الجهد / المقاومة ،

لكن منذ المقاومة = 0 أومس ،

الحالي = الجهد / 0 أو اللانهاية.

إذا كان تيار التيار المتناوب متصلاً ، فإن التيار سوف يكون محدودًا بواسطة emf المستحث ذاتيًا. يتأخر التيار الحالي تمامًا بمقدار 90 درجة خلف الفلطية المطبقة ، وتكون emf المستحث تمامًا في الطور المضاد للفلطية المطبقة.

لا يمكن أن يكون emf المستحث أبداً أكبر من الجهد المطبق ، وإلا فإن تيار التحريض لا يمكن أن يتدفق. يعتمد حجم الـ emf المستحث في كل لحظة في الدورة على معدل تغير التيار في تلك اللحظة. ونظرًا لأن قيمة emf المستحثة محدودة ، فإن معدل التغيير الحالي محدود ، وبالتالي فإن القيم القصوى وجذر متوسط ​​التربيع للتيار الحالي محدودة أيضًا.

الآن ، تعتمد القوة الفعلية لتدفق التيار في الدائرة على ،

(أ) محاثة الدائرة ؛ ونحن نعلم أنه كلما زاد الحث ، كلما ازدادت قوة emf لأي معدل معين من تغير التيار ، و

(ب) التردد ؛ ونعرف أيضاً أنه كلما كان التردد أكبر كلما كان معدل التغيير مطلوباً ضمن الدورة بالنسبة لقيمة جذر متوسط ​​تربيع معين.

يوضح الشكل 3.11 العبارات أعلاه. الخاصية التي لفائف (أو دارة الحث ككل) لديها القدرة على الحد من قوة التيار المتناوب المتدفق في ذلك يسمى مفاعلها.

معاوقة:

أي دارة عملية تحتوي على ملف لديها مقاومة وكذلك تفاعل ، ويتم تحديد قيمة التيار المتناوب المتدفق في الدائرة من خلال التأثير المشترك للخاصيتين. يسمى هذا التأثير المشترك المعاوقة.

يمكن إنشاء ملف ، على سبيل المثال ، بحيث يكون له محاثة عالية ولكن مقاومة منخفضة للغاية. إذا حدث ذلك ، يتم تطبيق إمكانات التيار المباشر 100 فولت عبره ، فسوف يتدفق تيار مباشر كثيف.

من ناحية أخرى ، إذا تم تطبيق فولطية متبادلة تبلغ 100 volts rms ، فإن تفاعل الملف سيحد من التيار المتردد إلى قيمة منخفضة جدًا. وبالتالي فإن الدائرة لديها مقاومة عالية. إن الدائرة التي تحتوي على مقاومة عالية وكمية صغيرة من الحث سوف تسمح فقط بتدفق تيار صغير صغير ، وبنفس القدر لها مقاومة عالية.

على الرغم من أن معاوقة دائرة مثل المفاعل وحده تتفاوت مع تواتر الإمداد بالتناوب ، لأي تردد معين ، فإن المعاوقة ترتبط بالفرق الحالي والإمكانيكي بالضبط بنفس طريقة المقاومة وحدها ، أي

بما أن هذه الصيغ هي بالضبط مثل تلك التي ينص عليها قانون أوم ، تقاس المعاوقة بأوم. في الواقع ، هذه هي المبادئ الأساسية التي ستكون ضرورية دائمًا لحل أي مشكلة في تطبيقات الهندسة الكهربائية.

السعة:

المكثف أو المكثف هو مكون كهربائي مصمم للاحتفاظ بشحنة كهربائية محددة. المكثفات تستخدم في الدوائر الكهربائية لأغراض كثيرة. في المناجم والصناعات ، تستخدم هذه الأكثر شيوعًا لتصحيح عامل القدرة والسلامة الجوهرية.

في الواقع ، يتكون المكثف البسيط من صفيحتين معدنيتين مقربتين من بعضهما البعض ولكن معزول عن بعضهما البعض كما هو موضح في الشكل 3.12 (أ). وتعرف المواد العازلة التي تفصل الصفائح باسم العازل الكهربائي.

إذا كان من المقرر توصيل بطارية عبر اللوحتين ، كما هو موضح في الشكل 3.12 (ب) ، فإن اللوحة المتصلة بالبطارية إيجابية تقبل شحنة موجبة ، في حين أن اللوحة المتصلة بالبطارية السلبية تقبل شحنة سالبة.

عندما يتم شحن كل لوحة ، يتم إنشاء فرق محتمل بين الصفيحتين اللتين لا يمكن تخفيضهما بسبب العزل بينهما. ولكن عندما تكون مشحونة بالكامل ، فإن فرق الجهد بين اللوحين يساوي فرق الجهد في أطراف البطارية.

وحدة السعة:

يمكن قياس السعة ، والوحدة الأساسية هي فاراد. يحتوي جسم ما على سعة فاراد واحد إذا تطلب الأمر تيارًا واحدًا من الأمبير لمدة ثانية واحدة لتغيير قدرته بمقدار فولت واحد.

ومع ذلك ، فإن الوحدة الأساسية للسعة هي أكبر من ذلك بكثير بالنسبة للقياسات العملية ، حيث لم يقم أحد بإنشاء جسم له سعة أكبر من جزء صغير من الفاراد. في الواقع ، تم حساب أنه إذا تم تصنيع كرة معدنية بسعة فاراد واحد ، فسيكون أكبر من الأرض نفسها عدة أضعاف.

وحدات السعة المستخدمة لأغراض عملية هي microfarad ، والتي تساوي جزء واحد من المليون من farad ؛ و Pico farad ، (أو microfarad الصغير) ، الذي يساوي جزء المليون من microfarad. لكننا نعلم أنه عندما يتلقى الموصل شحنة من مصدر إمداد ، يشير تدفق التيار إلى أن الطاقة قد تم نقلها في إنتاج الشحنة.

طالما أن الموصل يحافظ على الشحن الساكن فإنه يمكن اعتباره طاقة كهربائية قوية. يتم تبديد الطاقة عند تفريغ الموصل. ويطلق على خاصية القدرة على قبول واستبقاء تهمة ثابتة السعة.

سعة مكثف:

سعة المكثف أكبر بعدة مرات من سعة الألواح كأجسام معزولة. هذه الزيادة الكبيرة في السعة تحدث نتيجة لتأثير اللوحتين المشحونة على بعضهما البعض. الآن دعونا نرى ما يحدث عندما يبدأ المكثف في شحن ، لوحة واحدة الحصول على شحنة سلبية ، في حين أن الآخر يكتسب شحنة موجبة.

تميل اللوحة المشحونة إيجابًا إلى جذب شحنة سالبة أخرى إلى السطح المقابل للوحة السلبية ، وبالمثل ، تميل اللوحة المشحونة سالبًا إلى جذب شحنة موجبة إضافية إلى اللوحة الإيجابية. التأثير هو استمرار تدفق التيار مع تركيز الشحنات أو تكثيفها (في الواقع ، جاء مكثف الاسم بسبب تكثيف الشحنة) مقابل بعضها البعض على أسطح الصفائح.

ويطلق على تركيز الاتهامات المقابلة لبعضها البعض بهذه الطريقة الاستقراء الكهروستاتيكي. تأثيره هو معارضة خلق فرق محتمل بين اللوحات ، لأن التهم الموجهة إلى الصفائح تميل إلى تحييد بعضها البعض.

لذلك عند شحن المكثف ، يتم سحب معظم الشحنة الموردة إلى الصفائح إلى الوجهين المعاكسين حيث يتم تحييدها ، وتتوفر نسبة صغيرة جدًا فقط لخلق فرق الجهد بين الألواح.

وبالتالي يجب توفير كمية كبيرة من التهوية إلى ألواح المكثف لإنتاج فرق صغير ممكن بين الألواح ، أي أن سعة المكثف كبيرة.

يتم بناء مكثف بسعة 10 ميكروفاراد بسهولة ، حيث تكون الصفائح التي يتم فصلها ، ذات سعة كبيرة بما لا يقاس. في الواقع تعتمد السعة الفعلية للمكثف على عدد من العوامل.

أهم العوامل هي:

(1) المساحة الإجمالية للأطباق:

بما أن الرسوم المحايدة في المكثف تتركز على الوجوه المقابلة للأطباق ، فإن كمية الشحنة التي يمكن امتصاصها وتحييدها تعتمد على مساحة السطح المعاكس مباشرة لبعضها البعض.

كلما كبرت هذه المساحة ، كلما زادت سعة المكثف. من الناحية العملية ، يتم استيعاب مناطق اللوحة الكبيرة عن طريق لف الصفائح إلى ملف ، عن طريق بناء أبراج لوحات ، بالتناوب الإيجابي والسلبي.

(ب) المسافة بين الأطباق:

قوة الحث الكهروستاتيكي الذي يمارس بين الصفائح تزداد كلما اقتربوا معاً. وكلما اقتربت الصفائح ، كلما زادت كمية الشحنة التي يمكن أن تتركز على أسطحها وتحييدها ، وكلما كانت سعة المكثف أكبر.

يجب أن يكون العزل الكهربائي بين الألواح سميكة وسميكًا كهربائياً بما يكفي لتحمل الجهد المطبق عبره ، وإلا فإن كل شيء سوف يفشل كثيرًا قبل ذلك بكثير.

(3) ممتلكات العازلة:

قد يكون للمكثف البسيط ، مثل ذلك الموضح في الشكل 3.12 (أ) ، الهواء كعازل له. بعض العوازل الصلبة ، مثل الميكا ، أو الورق المشمع ، أو الزيت العازلة تعطي مكثف ذات أبعاد مماثلة سعة أكبر. والسبب في ذلك هو أن الشحنة على الألواح تميل إلى تحريض الشحنات على سطح العازل الذي تتصل به.

سطح العازل الملامس للوحة الإيجابية يكتسب شحنة سالبة والعكس بالعكس. وبالتالي فإن الشحنات على سطوح العازل الكهربائي ، تعمل كقوة تحييد إضافية ضد الشحن على أسطح الألواح ، حتى يتسنى لمكثف المكثف أن يمتص مزيدًا من الشحن لتأمين فرق محتمل بين الألواح.

(ه) المكثفات في الدائرة الحالية المباشرة:

نظرًا لعدم وجود توصيل كهربائي بين ألواح المكثف ، لا يمكن إكمال الدائرة الحالية المباشرة من خلاله. إذا كان المكثف متصلاً عبر بطارية في سلسلة مع مصباح ، فلن تكتمل أي دارة ، ولن يعمل المصباح. ومع ذلك ، إذا لم يتم شحن المكثف عند إجراء التوصيل ، فسيتدفق تيار في الموصلات حتى يتم شحن المكثف.

إذا كان تيار الشحن قويًا بما فيه الكفاية ، فسوف تومض المصباح مؤقتًا. على الرغم من عدم وجود تيار يتدفق عبر عازل المكثف ، إلا أنه خلال الفترة الوجيزة أثناء شحن المكثف ، يتدفق التيار كما لو أن الدائرة قد اكتملت من خلاله. تكون قوة التيار أكبر في اللحظة التي يتم فيها توصيل البطارية لأول مرة ، ولكنها تسقط بسرعة مع تراكم الشحنة على المكثف.

عندما يتحقق فرق الجهد الكامل بين الألواح ، يتوقف تدفق التيار. يشير تدفق التيار إلى أن البطارية زودت الطاقة الكهربائية بالمكثف. يتم تخزين هذه الطاقة الآن في التهمة. إذا كانت البطارية غير متصلة ، يبقى المكثف مشحونًا ويحافظ على مخزن الطاقة الكهربائية.

إذا أصبح الاتصال الآن بين الصفيحتين ، فإن التيار يتدفق من اللوحة المشحونة إيجابياً إلى اللوحة المشحونة سالبًا حتى يتم تفريغ المكثف ، وتكون الصفيحتان في نفس الإمكانات. هذا التدفق من التيار أكبر مرة أخرى عندما يتم الاتصال للمرة الأولى وينخفض ​​بسرعة مع انخفاض فرق الجهد.

مكثف و ac الدائرة:

يختلف تأثير المكثف على دارة تيار متناوبة تمامًا عن تأثيره على دارة تيار مستمر. يرجى النظر في الشكل 3.13. يتم عكس قطبية التيار المتردد باستمرار ، بحيث لا يتمكن المكثف من الاحتفاظ بشحنة ثابتة ، كما هو الحال في دارة تيار مباشر.

عندما يتم توصيل التيار الكهربائي المتناوب لأول مرة ، تبدأ الدورة الأولى بغليان فرق محتمل عبر لوحات المكثف. كما هو الحال عندما يتم توصيل مصدر تيار مباشر لأول مرة ، يتدفق تيار حاصل وسرعان ما ينخفض ​​مع ارتفاع الجهد بين الألواح. في نهاية ربع دورة ، بلغ الجهد الكهربائي الذروة ، وتوقف التيار عن التدفق.

خلال الربع الثاني من الدورة ، يتناقص جهد الإمداد. عندما ينخفض ​​التيار الكهربائي للعرض إلى قيمة أقل من فرق الجهد بين لوحات المكثف ، يبدأ المكثف في التفريغ.

أثناء تفريغ المكثف ، يبدأ التيار بالتدفق في الاتجاه المعاكس إلى تيار التيار الأولي. وحيث أن جهد الإمداد لا يزال يعارض تيار التفريغ ، فإن تيار التفريغ يكون في البداية صغيراً جداً: فهو يصل إلى قيمة قصوى فقط عندما يكون جهد الإمداد عند صفر.

بعد ذلك ، عندما يبدأ النصف الثاني ، يستمر التيار في التدفق في نفس الاتجاه ويبدأ المكثف في الشحن باستخدام قطبية معكوسة. في نهاية دورة الربع الثالث ، يصل الجهد مرة أخرى إلى ذروة والتيار يتوقف عن التدفق. خلال الربع الرابع من الدورة ، يبدأ المكثف في التفريغ مرة أخرى ، يتدفق تيار التفريغ في نفس اتجاه تيار الشحن الأول.

عندما يتم توصيل تيار متناوب بمكثف ، يتدفق التيار المتناوب في الموصلات التي تربط مصدر التوريد بلوحات المكثف. على الرغم من عدم وجود تيار يتدفق فعليًا عبر العازل الكهربائي بين الصفائح ، فإن الدائرة تتصرف كما لو كانت مكتملة ، ولأغراض عملية ، يمكن اعتبار المكثف على أنه يسمح بتدفق تيار متناوب خلاله.

الآن مرة أخرى من الشكل 3.13 يمكننا أن نبين أن دورة الدائرة الكهربائية المتناوبة سوف تحدث عندما يكون الجهد عند صفر ، والعكس بالعكس. وبالتالي فإن الدورة الحالية تقود دورة الجهد بنسبة 90 درجة.

ومع ذلك ، وكما نعلم أن أي دارة عملية تحتوي بالضرورة على بعض المقاومة وكذلك السعة ، فإن التيار لا يؤدي في الواقع فعليًا إلى الفولتية بمقدار 90 درجة كاملة. تعتمد الكمية الفعلية التي تقود بها الدورة الحالية لدورة الجهد على مقدار المقاومة وكمية السعة التي تحتويها الدائرة. يوضح مخطط المتجه في الشكل 3.13 العبارات المذكورة أعلاه بشكل متجه.

رد فعل السعة ومعاوقة:

عندما يتم تطبيق الجهد المتناوب عبر المكثف ، يتم تحديد قوة التيار المتناوب الذي يتدفق بواسطة مكثفات المكثف. لأي جهد معين ، يمتص مكثف سعة كبيرة كمية كبيرة من الشحن ، بحيث يتدفق تيار كثيف.

لكن مكثف السعة الصغيرة يمتص كمية صغيرة من الشحنة ، بحيث يتدفق تيار صغير فقط. ويطلق على الخاصية التي يمتلكها المكثف من التيار المتناوب الحد المكاثف السعوي.

السعة والمقاومة للدارة معا توفر معاوقة لمرور التيار المتناوب. كما هو الحال مع المعاوقة الاستقرائية ، بالنسبة لأي تردد ، ترتبط المعاوقة السعوية بالتناوب والجهد المتناوب بنفس الطريقة بالضبط كمقاومة نقية. وبالتالي يتم قياس المعاوقة أيضا أوم.

تختلف معاوقة الدائرة السعوية مع تواتر الإمداد بالتناوب. كلما زاد تردد العرض ، كلما قلت مقاومة الدائرة. عندما يزداد تواتر الإمداد ، يزداد أيضاً المعدل الذي يتم فيه شحن المكثف خلال كل دورة نصفية حتى يتدفق تيار أثقل.

ما لم يُنص على خلاف ذلك ، تقاس مقاومة الدارة السعوية دائمًا عند 50 c / s ، أما الولايات المتحدة الأمريكية (والدول التي يتأثر بها نظام الولايات المتحدة الأمريكية) فترددها 60 دورة في الثانية.

مقارنة بين السعة والمحاثة:

إن تأثير المكثف على دارة تيار متناوبة يكون بعدة طرق عكس تأثير الملف.

تتم مقارنة تأثير السعة والمحاثة على النحو التالي:

السعة من موصل الدائرة:

كل دارة كهربائية لديها كمية معينة من السعة بغض النظر عن توصيل مكثف بها. ليس من الممكن عادة حساب ما يمكن أن تكون عليه السعة في الدائرة ، وتكون السعة في العديد من الدارات صغيرة للغاية ولا يمكن قياسها ، ولكن قد تكون سعة دائرة الطاقة كبيرة بما يكفي لتقديم خطر إذا لم تكن آثاره محروسة ضد.

لذلك فمن المستحسن دائمًا تفريغ دوائر الطاقة إلى الأرض من أي وقت مضى بعد إغلاقها ، قبل العمل على الخط.

تحتوي الموصلات الكبلية ووصلات المفاتيح وملفات المحرك ، على سبيل المثال ، دارة من الفحم الحجري على كمية كبيرة من المعدن المتصل ببعضها البعض. هذه الكتلة من المعدن لديها قدرة معينة على الاحتفاظ بشحنة الكهرباء.

ومع ذلك ، فهي محاطة بالشاشة الأرضية للكابل والأغلفة المعدنية للمحرك ومجموعة المفاتيح الكهربائية. يعمل الغلاف والموصلات معاً كمكثف ، بحيث يتم زيادة سعة الأجزاء المعدنية للدائرة بشكل كبير.

الآن عندما يتم إطفاء الإمداد من المحرك بعد أن يعمل ، فإن الأجزاء المعدنية من الدائرة يمكن أن تحتفظ بشحنة كهرباء لبعض الوقت على الرغم من أن التيار لا يتدفق. الطاقة الكهربائية الموجودة في الشحنة ستكون قليلة جدا مقارنة مع الطاقة التي يحملها النظام عند العمل ، ولكن يمكن أن تكون كافية لمنح أي شخص لمس موصل في الدائرة صدمة شديدة.

وعلاوة على ذلك ، فإن التصريف العرضي للموصل عند تعرضه قد يتسبب في شرارة قد تشعل أي حريق رطب موجود في الغلاف الجوي. ولذلك ، فمن الممكن أن تتعرض لصدمة شديدة أو تنتج شرارة حادة من موصل على الرغم من عزل الموصل عن مصدر الإمداد.

من أجل التخلص من خطر الصدمة أو التشرد من موصل مشحون ، عادة ما يتم توفير مفاتيح المعزل بموضع "أرضي" مما يتيح توصيل جميع الموصلات المعزولة بواسطة المفتاح مباشرة إلى الأرض ، حتى يمكن تفريغها.

لذلك يجب أن يكون مهمًا ومهمًا عند العمل على أي معدات كهربائية ذات جهد عالي أو متوسط ​​لضمان أن كل موصل يتم كشفه قد تم عزله وتفريغه قبل إزالة أي غطاء. يجب توصيل الموصلات مباشرة إلى الأرض لمدة دقيقة على الأقل من أجل ضمان تفريغها بالكامل.

الهندسة الكهربائية: تأثير # 2.تأثير التسخين للتيار الكهربائي:

كلما يتدفق تيار كهربائي يلتقي مع المقاومة. إذا كان التيار يتدفق في موصل جيد ، مثل النحاس ، تكون المقاومة طفيفة جدًا ، ولكن بعض المواد الأخرى التي تعمل بالكهرباء توفر مقاومة أكثر بكثير. عندما تقوم قوة كهرطيسية بدورة تيار كهربائي ، يتم إنفاق الطاقة على التغلب على المقاومة في الدائرة.

تُعطى الطاقة الكهربائية المنفقة على شكل حرارة. تعتمد كمية الحرارة التي يتم إنتاجها في أي نقطة في الدائرة الكهربائية على مقاومة المادة التي تصنع بها الدائرة عند هذه النقطة ، وعلى قوة التيار المتدفق.

يتم إنتاج بعض الحرارة عند كل نقطة في كل دارة يتدفق فيها التيار ، ولكن خلال معظم الدوائر ، على سبيل المثال ، الكبلات ، تكون كمية الحرارة المنتجة عادة صغيرة جدًا ويتم تشتيتها بسهولة.

تتميز بعض أجزاء الدائرة بوجود مقاومة أعلى من باقي الأجزاء ، وفي هذه الأجزاء ، يتم إنتاج المزيد من الحرارة. ولهذا السبب ، يجب تبريد المحركات الكهربائية والمولدات والمحولات وغيرها من المعدات أثناء التشغيل.

وبالمثل ، فإن الاتصال السيئ في دائرة كهربية ، على سبيل المثال ، قابس ضعيف ، يوفر مقاومة أعلى ، ويمكن إنتاج حرارة مفرطة عند هذه النقطة. يمكن أن تكون التدفئة كافية لإلحاق الضرر بالمعدات وربما بدء نشوب حريق.

ومع ذلك ، يتم استخدام تسخين تيار كهربائي في مصابيح الإضاءة الكهربائية والحرائق الكهربائية. في ضوء المصباح الكهربائي الذي يمر عبر سلك دقيق ينتج حرارة كافية لرفع سلك درجة الحرارة مرتفع جدا بحيث يضيء ببراعة. هذا الجانب المفيد للكهرباء موضح وموضح في الفصل الذي يتناول الإضاءة الكهربائية.

الهندسة الكهربائية: التأثير # 3. التأثير الكيميائي:

بعض السوائل أيضا تجري الكهرباء ، ولكن عندما تفعل ذلك ، تحدث بعض التفاعلات الكيميائية. يوضح الشكل 3.14 كيفية إجراء هذه السوائل للكهرباء.

يتم تطبيق فرق الجهد عبر السائل عن طريق توصيل مصدر طاقة إلى اثنين من الموصلات الصلبة (تسمى أقطاب كهربائية) مغمورة في السائل. يسمى القطب الموجب الأنود ويسمى القطب السالب الكاثود. يسمى السائل الإلكتروليت ، وتسمى العملية التي يدير بها السوائل الكهرباء التحليل الكهربائي.

تتكون معظم السوائل الموصلة من محلول صلب (مثل صودا الغسيل أو كبريتات النحاس) أو سائل (مثل حمض الكبريتيك) في الماء. عندما تذيب المادة ينقسم كيميائيا إلى جزئين مشحومين بالكهرباء ، تسمى أيونات.

يتكون أيون واحد من جسيمات مشحونة إيجابيا في حين يتكون الآخر من جسيمات سالبة الشحنة. في حالته الطبيعية ، يكون المحلول محايداً كهربائياً ، لأن الأيونات المشحونة سلبياً وإيجابياً تحيد بعضها البعض تماماً.

عندما يوجد فرق محتمل بين الأقطاب ، تنجذب الأيونات الموجبة الشحنة (الكاتيونات) نحو الكاثود وتنجذب الأيونات السالبة (الأنيونات) نحو القطب الموجب. بهذه الطريقة ، يتم إعداد تدفق ثنائي الأيونات في السائل. تشكل حركة الأيونات هذه مرور التيار عبر السائل.

عندما تصل الأيونات إلى الأقطاب فإنها تفقد شحنتها الكهربائية ويتم إطلاقها ، إما كغاز ، أو كغطاء على القطب. ومع ذلك ، فإن بعض الأيونات غير قادرة على الوجود بشكل مستقل كمواد ، ولذلك فهي تجمع كيميائياً مع مادة القطب.

مثال على استخدام التأثير الكيميائي للتيار الكهربائي هو الطلاء الكهربائي النحاسي. يتم غمر الأنود النحاسي في محلول كبريتات النحاس. أي جسم معدني مغمور في هذا المحلول عندما يصبح الكاثود مطلي بالنحاس عندما يتدفق التيار عبر المحلول. The copper sulphate is split chemically into a copper ion (positive) and a negative sulphion (the sulphate part of the copper sulphate).

The copper is attracted to and deposited on the cathodes, the sulphions is attracted to the anode where it combines with the copper, recreating copper sulphate. The overall effect is that copper is transferred from the anode to the cathode, the electrolyte, in-fact, remaining unchanged.

The chemical effect of an electric current is frequently encountered in collieries, where electrolysis causes corrosion of electrical apparatus, eg the armoring of cables.

Acidic mine water from the electrolyte and, in the event of slight stray current leaking to earth from the apparatus, chemical action takes place between the water and the metal of the equipment. It is also noted that the process of electrolysis can be reversed.

A chemical action between an electrolyte and two electrodes can produce an electric current. The generation of electricity by chemical action is the principle of the battery, which also has been explained and illustrated in the chapter on batteries.

Conducting Gases:

Gases and vapoures, like liquids, also conduct electricity by a two-way flow of ions. Neon is an example of conducting gas, vapours which conduct electricity include mercury vapour and sodium vapour. The gas or vapour is usually contained in an enclosure, such as a glass tube, from which air has first been exhausted.

Two electrodes, an anode and a cathode, are sealed in the enclosure. When a sufficient potential difference is applied across the electrodes, the gas is ionised, and the positive and the negative ions are attracted respectively to the cathode and anode, so that the gas begins to conduct.

The two way flow of ions causes some gases and vapours to emit a brilliant glow while they are conducting. However, for each gas or vapour, there is a certain minimum voltage which must be applied across the electrodes before ionisation begins.

Below this voltage, no ions are produced and the gas does not conduct at all. The minimum voltage at which a gas or vapour will conduct is called its striking voltage. Conducting gases and vapours are used in certain types of lighting and for a form of rectifier. Some applications of conducting gases in industry are shown in the chapter on electric lighting.