كيف تعمل الوشيعة وماهو سلوكها في الدارات الالكترونية

اذا سالت شخصا متخصصا في مجال الالكترونيات عن العناصر الاساسية في الالكترونيات فسيجيبك باربعة عناصر هم المقاومة والمكثفة والوشيعة والمقاومة الذاكرية وسنركز اليوم على الوشيعة ومبدا عملها وماهو سلوكها في الدارات الالكترونية, لابد ان تحاول ولو قليلا فهم مبدا عمل الوشيعة لكي تفهم بعض العلاقات التي ستحتاجها لاحقا لاستخراج علاقات اخرى وشرح اليوم ليس بالصعب فقط يحتاج منك الى بعض التركيز ولا تستعجل اقرا بالترتيب لكي تفهم كل شيء, فلنبدا ..

كيف تعمل الوشيعة 

الوشيعة هو عنصر كهربائي يعاكس سلوكه في الدارة سلوك المكثف وهو يقاوم تغيرات التيار ويمرر التيارات المستمرة DC وهو مشابه للشكل التالي :

ان التيار الكهربائي ماهو الا انتقال للالكترونات في ناقل ما لذلك فان دخول تيار الى الوشيعة يمكننا ان نقول تحرك الالكترونات داخل وشيعة (التيار هو عبارة عن حركة الالكترونات في ناقل فقط) يؤدي الى نشوء حقل مغناطيسي ويمكن ايجاد جهة هذا الحقل المغناطيسي باستعمال قاعدة اليد اليسرى

وتقول قاعدة اليد اليسرى بانه اذا كان ابهام اليد اليسرى اتجاه حركة الالكترونات فان جهة الاصابع الاربعة الباقية الملتفة هي جهة خطوط الحقل المغناطيسي شدة هذا الحقل متعلقة بالجهد المطبق بين طرفي الوشيعة والتي يمكن ايجاده بالعلاقة التالية (V=L(di/dt

ﻳﺰداد اﻟﺤﺚ اﻟﺬاﺗﻲ للوشيعة L إذا:
1- زادت ﻣﺴﺎﺣﺔ ﻣﻘﻄﻌـها وﻗﻞ ﻃﻮلها.
2- زادت ﻋﺪد ﻟﻔﺎتها.
3- كـﺎن ﻟﻠوشيعة ﻗﻠﺐ ﻣﻦ ﻣﺎدة ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻴﺔ كـﺎﻟﺤﺪﻳﺪ أو ﻣﺴﺤﻮق اﻟﺤﺪﻳﺪ أو ﻣﻦ ﻣﺎدة اﻟﻔﻴﺮﻳﺖ، واﻟﻌﻜﺲ ﺻﺤﻴﺢ.

بالعودة الى العلاقة (V=L(di/dt نلاحظ ان di/dt تمثل تغيرات التيار مع الزمن, اما V فيمثل الجهد المتحرض (الجهد المتشكل) على طرفي الوشيعة ويعني ايضا العمل المبذول على الالكترونات,و يسمى V باسماء اخرى عديدة منها الجهد المحرض ذاتيا او القوة الكهربائية المعاكسة او القوة الكهربائية العكسية 

اما بالنسبة الى L في المعادلة فهي تحريضية الوشيعة الذاتية ووحدتها الهنري وتعبر عن ثابت التناسب بين الجهد المتحرض وتغيرات التيار بالنسبة للزمن. تتعلق قيمة L بعدة عوامل منها عدد لفات الوشيعة وحجم الوشيعة والتباعد بين اللفات وتوضع اللفات وترتيبها ونوع مادة نواة الوشيعة وهذه اشكال تبين لفات الوشيعة المختلفة

تعطى تحريضية وشيعة بالعلاقة التالية :

L=(uA(N^2*))/I

u : قبولية المادة (permeability)
A : مساحة مقطع الوشيعة
N : عدد اللفات
I : طول الوشيعة

سلوك الوشيعة في الدارات الالكترونية

السلوك الجهدي التياري للوشيعة

اذا كان القاطع الموجود في الشكل في حالة فتح (open) لفترة من الزمن ثم اغلق (on) فان الوشيعة سوف تقاوم الجهد المطبق بين طرفيها ويزداد التيار بميل يتعلق بتحريض الوشيعة, وعند الوصول الى الحالة المستقرة فان الوشيعة تمرر تيار يساوي الجهد المطبق مقسوما على المقاومة الاومية للوشيعة, وفي هذه الحالة (الحالة المستقرة) يكون سلوك الوشيعة كسلك بمقاومة منخفضة, عند نقل القاطعة الى حالة الفتح open فان الوشيعة تقاوم مرة اخرى التغير المفاجئ في التيار وينخفض التيار بميل سالب يتعلق بتحريضية الملف, يرتبط التيار بالجهد المطب العلاقة التالية : (v=L*(di/dt

سلوك دارة مقاومة/ ملف (دارة RL)

عند اغلاق القاطعة في دارة RL فان الملف يعيق مرور التيار بسبب تشكل جهد بين طرفيه يعاكس الجهد الخارجي المطبق على الدارة وعند الزمن (t=(L/R يصل التيار الى 63% من القيمة العظمى ومع مرور الزمن يصل التيار الى الحالة المستقرة التي تعمل فيها الوشيعة كسلك قليل المقاومة, والتيار المار عبر الوشيعة يعطى بالعلاقة التالية : I=V/R, والمقاومة المعنية في القانون هي المقاومة الموجودة في الدارة.

عند فتح القاطعة يجب من حيث المبدا ان ينخفض التيار الى الصفر ولكن الوشيعة تقاوم التغيرات المفاجئة للتيار ويتحرض على طرفي الملف جهد يؤدي الى استمرار تدفق التيار عبر الوشيعة لفترة من الزمن 

ترشيح الاشارة 

تستخدم الوشيعة كممانعة في طريق التيار المتناوب وتتعلق قيمة ممانعة الملف للتيار المتناوب بمفاعلة الوشيعة التي تتعلق بالتردد وبتحريضية الوشيعة L, اما بالنسبة للتيار المستمر فان الملف يشكل مقاومة اومية بسيطة في الشكل السفلي نلاحظ ان الوشيعة موصولة بين الخرج والارضي لذلك سيكون جهد الخرج 0 اذا كان جهد الدخل مستمرا ويزداد جهد الخرج بزيادة تردد اشارة الدخل

في الصورة ادناه وعند تطبيق جهد متناوب بين طرفي الوشيعة فان التيار المار في الوشيعة سيكون متاخرا بزاوية مقدارها 90 درجة عن الجهد المطبق وبالتالي فانه عندما يكون الجهد اعظميا يكون التيار صفرا (الطاقة تخزن في الحقل المغناطيسي) و عندما يصبح الجهد على طرفي الوشيعة صفرا فان التيار يصبح اعظميا (تحرر الطاقة من الحقل المغناطيسي)

https://www.ejaaba.com/1003509/%D9%83%D9%8A%D9%81-%D8%AA%D8%B9%D9%85%D9%84-%D8%A7%D9%84%D9%88%D8%B4%D9%8A%D8%B9%D8%A9