ظرفیت معادل خازن های موازی و سری در مدار الکتریکی:
در اینجا به تشریح روش های بدست آوردن ظرفیت معادل خازن های سری و موازی می پردازیم:
در مورد ظرفیت معادل خازن های موازی و سری برعکس معادل مقاومت های سری و موازی عمل می کنیم.با توجه به این نکته ظرفیت معادل خازن های موازی مانند مقاومت های سری
محاسبه می شود:
همچنین ظرفیت معادل خازن های سری نیز مانند مقاومت های موازی محاسبه می شود:
روابط محاسبه ی ظرفیت معادل خازن های سری
روابط محاسبه ی ظرفیت معادل خازن های موازی
خازن چیست؟
ضمن عرض سلام خدمت همه ی دانشجویان و دانش آموزان عزیز در اینجا به معرفی خازن و روابط مربوط به آن می پردازیم:
تعریف خازن:
از خازن برای ذخیره ی انرژی در مدار های الکتریکی استفاده می شود.خازن عنصری است که انرژی در در خود ذخیره می کند و هنگام نیاز انرژی را برای استفاده به مدار می دهد.
ظرفیت خازن:
ظرفیت خازن مقدار ثابتی است که برابر است با نسبت بار ذخیره شدن در خازن به اختلاف پتانسیل دو سر آن که آن را با نماد C نمایش می دهیم و واحد آن فاراد می باشد.
رابطه ی ولتاژ و جریان خازن به صورت زیر بیان می شود:
قضیه ی انتقال توان ماکزیمم به بار:
برای محاسبه ی حداکثر توان انتقالی به بار ابتدا مدار معادل تونن را بدست می آوریم.با توجه به مدار معادل تونن شرط انتقال حداکثر توان به بار برابر بودن مقاومت بار با مقاومت تونن می باشد.حداکثر توان مصرفی بار برابر با
خواهد بود که به آن تطبیق توان می گویند.
محاسبه ی ولتاژ تونن و جریان نورتن:
برای محاسبه ی ولتاژ تونن و جریان نورتن می توان از چند روش استفاده کرد:
ما می دانیم که مقاومت تونن مدار برابر است با حاصل تقسیم ولتاژ تونن بر جریان نورتن مدار,با استفاده از این فرمول با داشتن دو پارامتر از سه پارامتر فوق می توان پارمتر سوم را محاسبه نمود.برای مثال اگر جریان نورتن مدار مجهول سوال ما بود ما می توانیم با محاسبه ی مقاومت تونن و ولتاژ تونن مدار جریان نورتن را بدست آوریم.
در روش دیگر
از قوانین گره و حلقه,قانون های تقسیم ولتاژ و جریان,قانون جمع آثار برای محاسبه ی ولتاژ مدار باز و جریان اتصال کوتاه می توان بهره گرفت.
روش دیگری نیز برای محاسبه ی ولتاژ تونن و جریان نورتن وجود دارد.در این روش ولتاژ و مقاومت توننبا هم محاسبه می شوند و با معلوم بودن دو پارامتر فوق جریان نورتن نیز بدست خواهد آمد.این روش در همه ی مدارها قابل اجرا است.در این روش یک منبع ولتاژ مانند V به دو سری که مدار معادل از دید آن خواسته شده قرار می دهیم,این منبع جریانی مانند I به مدار می دهد.در اینجا نباید منابع مستقل را غیر فعال کنیم.نام های ولتاژ و جریان جدید را طوری انتخاب کنید که ولتاژ و جریان اصلی مدار متفاوت باشد.سپس با نوشتن روابط KVL و KCL معادله ای به صورت( ولتاژ تونن +I*مقاومت تونن =V) بدست می آید که در آن ضریب جریان مقاومت تونن و عبارت اضافه شده بر آن ولتاژ تونن می باشد.حال با تقسیم ولتاژ تونن بر مقاومت تونن جریان نورتن بدست می آید.
روش های محاسبه ی مقاومت تونن (نورتن):
برای محاسبه ی مقاومت تونن در مدارهای مختلف معمولا دو حالت به وجود می آید.
حالت اول:در مدار فقط منبع مستقل وجود دارد.
روش بدست آوردن مقاومت تونن در این حالت:
در این حالت منابع جریان را اتصال باز و منابع ولتاژ را اتصال کوتاه می کنیم,سپس مقاومت معادل محاسبه می نماییم.
حالت دوم:در مدار هم منبع وابسته و هم منبع مستقل وجود دارد.
روش محاسبه ی مقاومت تونن در حالت دوم:
برای محاسبه ی مقاومت تونن در مدارهایی که در آن ها هم منبع مستقل و هم منبع وابسته وجود دارد از دو روش استفاده می شود:
روش اول:در این روش مقدار معادل مقاومتی منابع وابسته را در مدار قرار می دهیم.برای محاسبه ی مقدار معادل مقاومتی منابع وابسته,ولتاژ دو سر منبع جریان وابسته را بر جریان آن تقسیم می کنیم.با اینکار مدار ما تبدیل به یک مدار مقاومتی می شود که برای محاسبه ی مقاومت تونن آن مانند حالت اول عمل می کنیم.
روش دوم:در این روش منابع مستقل را غیر فعال می کنیم و یک منبع ولتاژ V که جریان I را به مدار می دهد در مکان مورد نظر سوال که معادل تونن از دید آن قسمت خواسته شده قرار می دهیم.حال با نوشتن روابط KVL و KCL رابطه ای به صورت I*مقاومت تونن=V بدست خواهد آمد که ضریب I در آن رابطه برابر مقاومت تونن خواهد بود.
قضایای تونن ونورتن:
قضیه ی تونن برای ساده کردن مدار می باشد.در این روش شما مدار مورد نظر را به جز مقاومت بار آن با یک مدار که ترکیب سری از یک مقاومت و منبع ولتاژ است معادل قرار می دهیم.در این صورت ولتاژ,جریان و یا توان معادل همان مقادیر مدار اصلی خواهد بود.
تعریف قضیه ی تونن:
این قضیه می گوید که ما می توانیم به جز مقاومت بار بقیه ی مدار را با یک مدار که ترکیب سری از مقاومت و منبع ولتاژ است معادل قرار دهیم.
قضیه ی تونن برای هر شبکه ی خطی صادق می باشد
ولتاژ تونن یا Vth با ولتاژ مدار باز نقاطی که معادل تونن از دید آن دو نقطه مدنظر است برابر است.
تعریف قضیه ی نورتن:
این قضیه می گوید که می توان به غیر از مقاومت بار بقیه ی مدار را با یک مدار که ترکیبی از یک مقاومت موازی با منبع جریان است معادل قرار داد.
قضیه ی نورتن نیز برای هر شبکه ی خطی صادق است.
جریان نورتن یا IN را می توان با اتصال کوتاه کردن دو نقطه ای که مدار معادل نورتن از دید آن دو نقطه مد نظر است محابه نمود.در وااقع جریان نورتن همان جریان اتصال کوتاه دو نقطه است.
قضیه ی جمع آثار (بر هم نهی)
در این قسمت
از آموزش مدارهای الکتریکی به تشریح قضیه ی جمع آثار می پردازیم:
این قضیه در مدار هایی با عناصر خطی که دارای دو یا چند منبع ولتاژ و جریان باشند کاربرد دارد.در روش جمع آثار برای بدست آوردن ولتاژ و یا جریان مجهول,ابتدا یکی از منابع را حذف کرده و سپس مجهول را محاسبه می کنیم.سپس منبعی را که حذف کرده بودیم فعال نموده و منبع دیگر را حذف می کنیم و دوباره مجهول را محاسبه می کنیم و در پایان جواب های بدست آمده را با هم جمع می کنیم.هنگام حذف کردن منابع,منابع جریان مدار باز و منابع ولتاژ اتصال کوتاه می شوند.

تهیه شده توسط آبشاران دات کام