المكثفة والوشيعة: سلوكهما في دارة كهربائية – العلوم الفيزيائية — السنة الثالثة ثانوي (شعبة علوم تجريبية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري

المكثفة والوشيعة: سلوكهما في دارة كهربائية – العلوم الفيزيائية

المكثفة والوشيعة عنصران أساسيان في الإلكترونيات. المكثفة تخزن الطاقة في مجال كهربائي، والوشيعة تخزنها في مجال مغناطيسي.

1. المكثفة (Capacitor)

المكثفة عنصر يخزن الطاقة الكهربائية في مجال كهربائي. تتكون من موصلين متقابلين بينهما عازل. سعتها C تقاس بالفاراد (F). العلاقة: Q = C × U حيث Q الشحنة (C)، C السعة (F)، U التوتر (V).

2. شحن وتفريغ المكثفة

عند شحن المكثفة عبر مقاومة، يرتفع التوتر تدريجياً: u_c(t) = E(1 – e^-t/τ) حيث τ = RC ثابت الزمن. عند التفريغ: u_c(t) = U₀e^-t/τ.

3. الوشيعة (Inductor)

الوشيعة (أو الملف) عنصر يخزن الطاقة في مجال مغناطيسي. معامل حثها L يقاس بالهنري (H). العلاقة: u_L = L di/dt (التوتر بين طرفي الوشيعة يتناسب مع معدل تغير التيار).

4. تطبيقات

المكثفات: في تثبيت التوتر، ترشيح الإشارات، تخزين الطاقة. الوشائع: في المحولات، المرشحات، دوائر الرنين.

5. تمارين تطبيقية

التمرين 1: مكثفة سعتها 10 μF مشحونة بتوتر 12 V. ما شحنتها؟

التمرين 2: مقاومة 10 kΩ مع مكثفة 100 μF. أحسب ثابت الزمن.

6. الحلول

حل 1: Q = 10×10^-6 × 12 = 1.2×10^-4 C.

حل 2: τ = RC = 10×10³ × 100×10^-6 = 1 s.

للمزيد من الدروس راجع التناسبية والدوال الخطية ودرس الدوال المرجعية: دالة المربع والمقلوب.