#05 تكافؤ المنفذ، جهد الدائرة المفتوحة وتيار القصر، والممانعة المنظورة من طرفي الحمل

تجد أدناه جميع الأسطر المكتوبة في الدفتر مع النص الكامل للشرح الصوتي.

1. 1. حدّد ما الذي يجب أن يبقى محفوظا عند الطرفين

   

   نستخدم الممانعة لتبسيط شبكة AC خطية عند تردد واحد.

   تحويل المصدر وثيفينن ونورتون تطبيقات لفكرة تكافؤ المنفذ.

   نصف الشبكة من طرفين محددين a و b، بعد فصل الحمل.

   ما نحفظه: علاقة جهد الطرفين بتيار الحمل.

   نص الشرح الصوتي

   بعد أن أصبح لدينا مفهوم الممانعة، نستطيع تبسيط دوائر التيار المتناوب كما كنا نفعل في التيار المستمر. تحويل المصدر، وثيفينن، ونورتون، ليست حِيَلا منفصلة. كلها طرق مختلفة لوصف نفس الدائرة من طرفين. المهم أن الجهد والتيار اللذين يراهما الحمل عند الطرفين يبقيان كما هما.

2. 2. حوّل المصدر مع الحفاظ على الممانعة

   

   في التحويل نستخدم ممانعة مركبة محددة وغير صفرية.

   مصدر جهد مع Z تسلسلية يكافئ مصدر تيار مع Z متوازية.

   مع اتجاه المصدر نحو الطرف a:

   $\displaystyle I_{s}=\frac{V_{s}}{Z}$

   Z لا تختفي ولا تتغير قيمتها؛ نحافظ على الممانعة نفسها.

   العلاقة العكسية:

   $\displaystyle V_{s}=I_{s} Z$

   نص الشرح الصوتي

   قاعدة تحويل المصدر في التيار المتناوب هي نفس الفكرة القديمة، لكن بدلا من المقاومة نستخدم الممانعة. مصدر جهد في إس على التوالي مع زد، يكافئ مصدر تيار آي إس على التوازي مع نفس زد. العلاقة هي: آي إس يساوي في إس على زد. لاحظ أن زد لا تختفي ولا تتغير قيمتها. الذي يتغير هو فقط طريقة تمثيل المصدر.

3. 3. تحقق بجهد الفتح وتيار القصر

   

   كيف نتحقق من تكافؤ الشكلين؟

   نختبر المنفذ نفسه؛ الجهد من a إلى b والتيار بنفس المرجع.

   افصل الحمل؛ جهد الفتح في الشكلين:

   $\displaystyle V_{\mathrm{oc}}=V_{s}=I_{s} Z$

   صِل a مع b؛ تيار القصر من a إلى b:

   $\displaystyle I_{\mathrm{sc}}=\frac{V_{s}}{Z}=I_{s}$

   التكافؤ يعني تطابق علاقة الطرفين كاملة؛ لا يكفي اختبار صفر مع صفر لشبكة بلا مصادر.

   نص الشرح الصوتي

   كيف نعرف أن الشكلين متكافئان؟ ننظر إلى الطرفين فقط. إذا تركنا الطرفين مفتوحين، يجب أن نحصل على نفس جهد الدائرة المفتوحة. وإذا قصرنا الطرفين، يجب أن نحصل على نفس تيار القصر. عندما يتطابق سلوك الجهد والتيار عند الطرفين، فإن أي حمل متصل هناك سيرى نفس الدائرة.

4. 4. عرّف مصدر ثيفينن وممانعته

   

   ثيفينن: في رسم التحويل اعتبر مصدر الجهد هو مصدر ثيفينن و Z ممانعته.

   عندما يكون مكافئ ثيفينن محددا: مصدر جهد واحد وممانعة على التوالي، خارج الحمل.

   جهد ثيفينن:

   $\displaystyle V_{\mathrm{th}}=V_{\mathrm{oc}}$

   لإيجاد Zₜₕ: افصل الحمل وألغ المصادر المستقلة فقط؛ أبق التابعة واستعمل اختبارا عند الحاجة.

   نص الشرح الصوتي

   هذا يقودنا إلى مكافئ ثيفينن. أي شبكة خطية في التيار المتناوب، عند النظر إليها من طرفين، يمكن تمثيلها بمصدر جهد واحد على التوالي مع ممانعة واحدة. جهد ثيفينن هو جهد الدائرة المفتوحة عند الطرفين. وممانعة ثيفينن هي الممانعة المكافئة المنظورة من نفس الطرفين.

5. 5. عرّف نورتون واربطه بثيفينن

   

   نورتون هو تمثيل المنفذ بمصدر تيار.

   مصدر تيار بالتوازي مع الممانعة نفسها؛ الحمل يوصل بين a و b.

   تعريف نورتون:

   $\displaystyle I_{N}=I_{\mathrm{sc}},\; Z_{N}=Z_{\mathrm{th}}$

   الربط مع ثيفينن:

   $\displaystyle I_{N}=\frac{V_{\mathrm{th}}}{Z_{\mathrm{th}}}$

   نص الشرح الصوتي

   مكافئ نورتون هو الصورة الحالية لنفس المنفذ. نكتب الشبكة كمصدر تيار على التوازي مع نفس الممانعة. تيار نورتون هو تيار القصر، وممانعة نورتون تساوي ممانعة ثيفينن. والربط بين الصورتين هو: آي نورتون يساوي في ثيفينن مقسوما على زد ثيفينن.

6. 6. افصل الحمل واختر المكافئ الأنسب

   

   سير العمل: تحديد المنفذ، حساب المكافئ، ثم إعادة الحمل.

   1. اختر طرفي الحمل وحدّد الجهد واتجاه التيار.

   2. افصل الحمل واحسب المصدر المكافئ والممانعة المنظورة.

   3. اختر ثيفينن أو نورتون ثم أعد توصيل الحمل.

   التوالي غالبا أسهل مع ثيفينن، والتوازي غالبا أسهل مع نورتون.

   نص الشرح الصوتي

   إذن سير العمل قصير وواضح. أولا، اختر الطرفين اللذين ينظر منهما الحمل إلى الشبكة. ثانيا، احسب المصدر المكافئ والممانعة المنظورة من الطرفين. ثالثا، اختر ثيفينن أو نورتون حسب الشكل الذي يجعل حساب الحمل أسهل. الأحمال القريبة من التوالي غالبا تناسب ثيفينن، والأحمال القريبة من التوازي غالبا تناسب نورتون.

7. 7. لخّص فكرة المنفذ الواحد

   

   الخلاصة: ثلاث طرق لوصف سلوك المنفذ نفسه.

   إذا حفظنا علاقة الطرفين كاملة، تبقى استجابة الحمل نفسها.

   التالي: الحث المتبادل والمحول المثالي.

   نص الشرح الصوتي

   الخلاصة: تحويل المصدر، وثيفينن، ونورتون هي ثلاث صور لنفس فكرة المنفذ الواحد. إذا بقي سلوك الطرفين محفوظا، فلن يلاحظ الحمل أي فرق. في الدرس التالي ننتقل إلى الحث المتبادل والمحول المثالي.

الفيديو المصدر: نظرية الدوائر 2 #05 - تحويل المصادر في AC: ثيفينن ونورتون بالممانعة (2:46)