مميزات ثنائي القطب النشيط – نقطة الإشتغال

1- ثنائي قطب نشيط ، المولد .

1-1- تعريف :

ثنائي قطب النشيط (أي المولد) هو كل ثنائي قطب ينتج تيارا كهربائيا من تلقاء نفسه أي كل ثنائي قطب قادر على توليد تيار كهربائي في دارة كهربائية .

أمثلة : الأعمدة الكهربائية ، المركمات ، الخلايا الضوئية ....

2-1- مميزة مولد :

يرمز للعمود (مولد) في الدارة كمايلي :

في الإصطلاح مولد U_PN و I لهما نفس المنحى

ننجز التركيب التالي :

- عند فتح قاطع التيار K ، الفولطمتر يشير إلى توتر قصوي U_PN = E

- عند إغلاق قاطع التيار K ، وبتغيير المقاومة Rh نلاحظ أن التوتر U_PN يتناقص وشدة التيار الكهربائي في الدارة I تزداد .

- جدول القياسات :

- نرسم مميزة العمود أي المنحنى الذي يمثل تغيرات التوتر بين مربطيه بدلالة شدة التيار الذي يمنحه ، فنحصل على المنحنى التالي :

مميزة المولد

- المولد ثنائي قطب نشيط مميزته دالة تآلفية لا تمر من أصل المعلم ، (U_PN ≠ 0 و I = 0) .

معادلتها تكتب كما يلي : U_PN = a.I+b.

- عندما يكون I = 0 ، U_PN = E إذن b = E .

- الثابتة

سالبة و لها نفس وحدة المقاومة

(V/A) أي الأوم Ω

هي مقابل المقاومة الداخلية للمولد

ونرمزإليها ب r ، إذن a = -r r = -a

قانون أوم بالنسبة لمولد خطي

وبذا لك يكتب تعبير التوتر بين قطبي المولد كما يلي :

حيث : E : القوة الكهرمحركة ب (V) و r : المقاومة الداخلية ب (Ω) .

تطبيق عددي :

مبيانا نجد : E = 9V و r هي مقابل a (المعامل الموجه للمميزة) ،

وأخيرا نكتب :

ملحوظة :

عند ربط قطبي المولد بسلك موصل !! يصبح التوتر

U_PN = 0 فيكون التيار قصويا

شدة تيار الدارة القصوية .

2 - تجميع ثنائيات القطب النشيطة .

- التركيب على التوالي :

يكافئ

قانون أوم بالنسبة للمولد 1 و 2 خطي :

و

حسب قانون إضافية التوترات :

و

- نستنتج أن ثنائي القطب المكافئ لثنائيي قطب نشيطين مركبين على التوالي هو ثنائي قطب نشيط قوته الكهرمحركة E = E₁ + E₂ ومقاومته الداخلية r = r₁ + r₂ .

- تعميم :

ثنائي القطب النشيط (E,r) المكافئ لمجموعة من ثنائيات القطب النشيطة (E₁ , r₁) و (E₂ , r₂) و .... و (E_n , r_n) هو ثنائي قطب نشيط قوته الكهرمحركة E ومقاومته الداخلية r بحيث :

و

- التركيب على التوازي : غير مدرج في المقرر ! .

3- مميزة مستقبل (المحلل الكهربائي) :

1-3- تعريف :

المستقبل ثنائي قطب كهربائي يحول جزءا من الطاقة الكهربائية المكتسبة إلى شكل آخر من الطاقة بالإضافة إلى الطاقة الحرارية .

مثال : المحلل الكهربائي ، المحرك .

ملاحظة هامة : في إصطلاح المستقبل U و I لهما منحيان متعاكسان

2-3- مميزة مستقبل :

التركيب التجريبي :

جدول القياسات :

المميزة U_AB = f(I) :

شكل 1

شكل 2

شكل 3

- غير خطية في المجال :

- تآلفية في المجال :

- التوتر الذي يقابل نقطة تقاطع المميزة المستقيمية مع محور الأراتيب يسمى القوة الكهرمحركة المضادة E’ .

- المعامل الموجه للميزة المستقيمية يسمى بالمقاومة الداخلية للمحلل الكهربائي r’ .

ومنه نكتب قانون أوم بالنسبة لمستقبل :

: القوة الكهرمحركة للمستقبل .

: المقاومة الداخلية للمستقبل .

- تطبيق عددي :

تعيين E’ :

4- نقطة الإشتغال F :

1-4- تعريف :

لإنجاز دارة كهربائية تحتوي على ثنائي قطب نشيط وآخر غير نشيط يجب التعرف على التوتر U_F بين قطبيهما وشدة التيار I_F التي تجتاز كلا منهما لتفادي إتلاف المركبات .

هناك طريقتين لتحديد نقطة الإشتغال F(I_F , U_F) .

2-4- تحديد نقطة الإشتغال :

حساب r’ :

أ - الطريقة المبيانية :

بعد رسم مميزة كل ثنائي قطب ، المولد والموصل الأومي في نفس المعلم وبنفس السلم ، نلاحظ بأنهما تتقاطعان عند نقطة F تسمى نقطة الإشتغال .

شكل 5

ب - الطريقة الحسابية :

- نعتبر الشكل التالي :

نعطي :

نكتب قانون أوم بالنسبة للمولد (E,r) و الموصل الأومي R :

و

إذن :

: إحداثيات نقطة الإشتغال .

مبيانيا نجد :

وأيضا :

3-4- قانون بويي :

نعتبر التركيب التالي والمكون من مولد وموصل أومي

ومستقبل :

بتطبيق قانون إضافية التوترات نكتب :

- نص قانون بويي :

تساوي شدة التيار المار في دارة كهربائية متوالية مكونة من موصلات أومية وأعمدة ومستقبلات ، خارج فرق مجموع القوى الكهرمحركة للأعمدة و مجموع القوى الكهرمحركة المضادة للمستقبلات على مجموع مقاومات الموصلات الأومية والمقاومات الداخلية

ونكتب :

قانون بويي

شكل 6