الحث و ملف الحث "المحاثة"Inductance

الدوائر التى درست حتى الآن هى دوائر مقاومات فقط . المقاومة والجهد ليست الخصائص الوحيدة التى تؤثر فى مرور التيار . الحث Inductance هو خاصيىة معاوقة الدائرة الكهربية لأي تغيير في التيار الكهربائي.
المقاومة تعارض مرور التيار بينما المحاثة تعارض التغيير في مرور التيار. يرمز للمحاثة بالحرف “L” .وحدات قياس المحاثة هى "الهنرى" henry (h) .

شدة المجال المغناطيسى الناتج عن مرور تيار فى موصل :

عند مرور تيار كهربائى فى موصل ينتج مجال مغناطيسي يحيط يالموصل .مقدار التيار يحدد شدة المجال المغناطيسي .كلما زاد مرور التيار زادت شدة المجال ، وكلما قل مرو التيار قلت شدة المجال .





أى تغيير في التيار يسبب تغيير مناظر في المجال المغناطيسي الذي يحيط موصل.فى التيار المستمر DC يكون التيار ثابتا إلا عندما يتم تشغيل ON الدائرة وفصلها OFF أو عندما يكون هناك تغيير فى التحميل .فى التيار المتردد AC يكون التيار متغير باستمرار لذلك تكون المحاثة عامل مستمر(دائم) .أى
تغيير في المجال المغناطيسي الذي يحيط بالموصل يولد بالحث (بالتأثير) جهد
في الموصل يسمى الحث الذاتى . جهد الحث الذاتى يعاكس (يضاد) التغير فى
التيار وهو يعرف بالقوة الدافعة الكهربية العكسية (المضادة)
counter emf . هذه المعارضة تؤدي إلى تأخير في الوقت الذى يستغرقه التيار لبلوغ قيمة ثابتة جديدة.إذا زاد التيار فإن المحاثة تحاول أن تحفظه منخفض ,وإذا انخفض التيار فإن المحاثة تحاول أن تحفظه مرتفع .المحاثة نوعا ما مثل القصور الذاتى الميكانيكى والذى يجب التغلب عليه لجعل كائن ميكاهذه كلمة غير مسموح بها في المنتدي احذرى يتحرك من سكون أو جعله يسكن من حركة , السيارة على سبيل المثال تأخذ لحظات قليلة للإسراع إلى السرعة المطلوبة أو التباطىء لتتوقف .

ملفات الحث (المحاثة) Inductors :

عادة يمثل الحث رمزيا فى الرسومات الكهربية بطريقتين ,إما بخط لولبى أو بمستطيل محشو (مظلل) .




المحاثة هى ملف coilمن السلك و قد تكون ملفوفة حول قلب core.
تحدد محاثة ملف بعدد
اللفات بالملف والمسافة (البعد) بين الملفات وقطر الملف ومادة القلب وعدد
طبقات اللفات ونوع (طريقة) اللف وشكل الملف.أمثلة للمحاثات هى المحولات transformers والملفات الخانقةchokes والمحركات motors.

دوائر ملف الحث البسيطة Simple Inductive Circuit :

في دائرة المقاومات يعتبر تغيير التيار لحظى .إذا استخدم ملف حث فإن التيار لا يتغير بسرعة ,ففي الدائرة التالية في البداية يكون المفتاح مفتوح ولا يمر التيار .عندما يغلق المفتاح سيرتفع التيار بسرعة في البداية ، ثم يبطء أكثر فأكثر كلما اقترب من قيمتة القصوى .استخدمنا دائرة تيار مستمر DC لأغراض الشرح.



الثابت الزمنى لملف الحث Inductive Time Constant :

الزمن اللازم لوصول التيار إلى قيمته القصوى يتحدد بالنسبة بين المحاثة بالهنرى (henrys) إلى المقاومة بالأوم ( أوم) . هذه النسبة تسمى "الثابت الزمنى"time constant لدائرة ملف الحث (المحاثة) . الثابت الزمنى هو الزمن بالثوانى اللازم ليرتفع تيار الدائرة بنسبة63.2% من القيمة القصوى. عند إغلاق المفتاح فى الدائرة السابقة يبدأ التيار فى المرور .خلال فترة الثابت الزمنى الأولى يرتفع التيار بنسبة 63.2% من قيمته القصوى.وخلال فترة الثابت الزمنى الثانية يرتفع التيار بنسبة 63.2% من القيمة المتبقية وهى 36.8%, ليصل إلى86.4% من قيمته القصوى ,ويأخذ حوالى خمس فترات من الثابت الزمنى ليصل إلى قيمته القصوى .





بالمثل عند فتح المفتاح سوف يستغرق وقت خمسة ثوابت زمنية ليصل التيار إلى الصفر.ويمكن ملاحظة أن المحاثة عاملا مهما في دوائر التيار المتردد .فإذا كان التردد 60 هيرتز فإن التيار سوف يرتفع ويهبط من قيمة ذروته إلى الصفر 120 مرة في الثانية.





حساب الثابت الزمنى فى دائرة حثية :

يرمز للثابت الزمنى بالرمز " τ".لتعيين الثابت الزمنى لدائرة حثية نستخدم أحد الصيغ التالية :





فى الدائرة التوضيحية الآتية L1 = 15 millihenrysو R1 = 5 Ω. عند غلق المفتاح يستغرق التيار 3 milliseconds لكى يرتفع من الصفر إلى 63.2% من قيمته القصوى .





المحاثة الكلية المكافئة لعدة محاثات موصلة على التوالى :

يمكن تطبيق نفس القواعد المتبعة لحساب مجموع المقاومات .في الدائرة التالية يتم استخدام مولد تيار متردد لتوفير الطاقة الكهربائية لأربعة من المحاثات .يكون هناك دائما مقاومة وحث في أي دائرة.الأسلاك الكهربائية المستخدمة في الدائرة والمحاثات على حد سواء لها بعض المقاومة والحث.تحسب المحاثة الكلية المكافئة باستخدام الصيغة التالية :

Lt = L1 + L2 + L3






المحاثة الكلية المكافئة لعدة محاثات موصلة على التوازى :


في الدائرة التالية يستخدم مولد تيار متردد لتوفير الطاقة الكهربائية لثلاث محاثات.تحسب المحاثة الكلية المكافئة باستخدام الصيغة التالية: