الفيزياء — دارات التيار المتناوب: تحليل دارة RC — الثانية ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري

دارة RC في التيار المتناوب

دارة RC هي دارة كهربائية تحتوي على مقاومة (R) ومكثف (C) موصولين على التسلسل مع مصدر تيار متناوب جيبي. تمثل هذه الدارة نموذجاً أساسياً لفهم سلوك الدارات الكهربائية في التيار المتناوب.

مكونات دارة RC

• المقاومة (R): تعارض مرور التيار الكهربائي وتستهلك طاقة على شكل حرارة. تقاس بالأوم (Ω).
• المكثف (C): يخزن الطاقة الكهربائية في مجال كهربائي ويعيق تغيرات التوتر. تقاس سعته بالفاراد (F).
• المصدر المتناوب: يطبق توتراً جيبياً على الدارة: u(t) = U_max × sin(ωt).

السلوك الزمني لدارة RC

عند تطبيق توتر متناوب على دارة RC، يتخلف التيار عن التوتر بزاوية طور φ حيث: tg(φ) = -1/(RCω). زاوية الطور سالبة مما يعني أن التيار يسبق التوتر في دارة RC (عكس دارة RL).

الممانعة (Impédance) لدارة RC

الممانعة الكلية Z للدارة تعطى بالعلاقة: Z = √(R² + (1/(Cω))²). حيث X_C = 1/(Cω) هي المفاعلة السعوية وتقل بزيادة التردد.

قانون أوم في دارة RC

في التيار المتناوب، يطبق قانون أوم باستخدام الممانعة: U_eff = Z × I_eff. على طرفي المقاومة: U_R = R × I. على طرفي المكثف: U_C = X_C × I = I/(Cω).

تمارين تطبيقية

التمرين 1: دارة RC تحتوي على R = 100 Ω و C = 10 μF موصولة بمصدر تردده 50 Hz. احسب: أ) المفاعلة السعوية. ب) الممانعة الكلية. ج) زاوية الطور.

التمرين 2: في دارة RC، إذا كان التوتر الفعال للمصدر 220 V والتردد 50 Hz، والمقاومة R = 50 Ω والمكثف C = 20 μF، احسب التيار الفعال في الدارة.

التمرين 3: اشرح لماذا يزداد التيار في دارة RC بزيادة التردد.

للمزيد من المعلومات، راجع درس المكثفات الكهربائية ودرس الطاقة الوضعية والمرنة.

📍 دروس مشابهة

• الفيزياء — الظواهر الكهربائية: دارة RL في التيار المتناوب — الثالثة ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري
• الفيزياء — التحولات النووية: طاقة الربط والانشطار والاندماج — الثالثة ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري