ما هي قدرة الدائرة

قد يؤدي التحميل الزائد إلى عدة آثار على الدائرة الكهربائية، بما في ذلك:

1- ارتفاع درجة حرارة الموصلات الكهربائية: حيث يتولد حرارة إضافية نتيجة القوة الكهرومحركة العالية المارّة في الموصلات الكهربائية، وهذا يتسبب في احتراق الأسلاك، وحدوث ضرر في المفاتيح والصمامات الكهربائية.

2- إنفجار الدائرة الكهربائية: يمكن للتيار العالي المار على طول الدائرة الكهربائية أن يتسبب في تحطيم الدوائر الإلكترونية والمكونات الأخرى، وحتى انفجار المصابيح.

3- انخفاض جودة التيار الكهربائي: يؤدي التحميل الزائد على الدائرة الكهربائية إلى تقليل قدرة الدائرة على توفير جودة تيار كهربائي مستقر.

4- تلف الأجهزة الكهربائية: يمكن أن يؤدي التحميل الزائد على الدائرة الكهربائية إلى تكسير وتلف المعادن والمواد الكهربائية داخل الأجهزة، ويؤدي هذا في النهاية إلى حدوث عطل في الأجهزة وتلفها.

تحميل الدوائر الكهربائية يمكن أن يتأثر بعدة عوامل، بما في ذلك:

1. مقاومة الموصلية: تحدد مقاومة الموصلية مقدار التيار الكهربائي الذي يمكن أن يمر عبر الدائرة. كلما زادت مقاومة الموصلية، زادت القوة الكهربائية المطلوبة لتشغيل الدائرة.

2. الجهد الكهربائي: يشير الجهد الكهربائي إلى القوة الدافعة للتيار الكهربائي. كلما زاد الجهد الكهربائي، زادت القوة الكهربائية المطلوبة لتشغيل الدائرة.

3. السعة: تحدد السعة قدرة الدائرة على تخزين الطاقة الكهربائية. كلما زادت السعة، زادت القوة الكهربائية المطلوبة لتشغيل الدائرة.

4. المقاومة: تحدد المقاومة قدرة الدائرة على تدفق التيار الكهربائي. كلما زادت المقاومة، زادت القوة الكهربائية المطلوبة لتشغيل الدائرة.

5. التردد: يحدد التردد كمية التيار الكهربائي التي تمر عبر الدائرة في وحدة الزمن. كلما زاد التردد، زادت القوة الكهربائية المطلوبة لتشغيل الدائرة.

6. درجة الحرارة: تحدد درجة الحرارة قدرة الدائرة على تحمل التيار الكهربائي. كلما ارتفعت درجة الحرارة، زادت القوة الكهربائية المطلوبة لتشغيل الدائرة.

تتكون أنظمة الدوائر الكهربائية من مجموعة من المكونات الكهربائية المتصلة بشكل محكم لتشكل دائرة كاملة. تتضمن هذه المكونات مصادر الطاقة مثل البطاريات والمولدات ومحولات الطاقة، والمكونات الإلكترونية المثلثة مثل المقاومات والمكثفات والملفات اللولبية والترانزيستورات والمكونات المتكاملة.

تعمل أنظمة الدوائر الكهربائية عن طريق توصيل المصدر المؤكد للطاقة بالمكونات الأخرى في الدائرة. عند توصيل الدائرة بمصدر الطاقة، يتم تحريك الإلكترونات داخل المكونات الإلكترونية لتكون الدائرة جاهزة للاستخدام.

وتعتمد عملية تحويل الطاقة في الدائرة على توزيع التيار الكهربائي بين المكونات المختلفة. فعلى سبيل المثال، يمكن استخدام المقاومات لتقليل تدفق التيار في الدائرة، في حين يمكن استخدام الملفات اللولبية لتوليد حقل مغناطيسي. وتعتمد قدرة الدائرة على العمل على القوة الكهربائية والتيار والمقاومة والتردد والفولتية والطاقة المتاحة للدائرة.

1. المجال المغناطيسي: هو المجال الذي ينتجه المغناطيس ويؤثر على الأجسام المغناطيسية.

2. القوة المغناطيسية: هي القوة التي تؤثر على جسم مغناطيسي في وجود مجال مغناطيسي.

3. التيار الكهربائي: هو تدفق الكهرباء من مصدر الطاقة إلى جهاز كهربائي.

4. القوة الكهرومغناطيسية: هي القوة التي تؤثر على جسم كهربائي في وجود مجال مغناطيسي.

5. قانون فاراداي: هو القانون الذي يصف العلاقة بين التيار الكهربائي والمجال المغناطيسي.

6. قانون أمبير: هو القانون الذي يصف العلاقة بين التيار الكهربائي والقوة المغناطيسية.

7. الإندوكتانس: هي قدرة الدائرة على توليد تيار كهربائي في حالة تغير المجال المغناطيسي.

8. الكهرباء الساكنة: هي الكهرباء التي لا تتحرك وتتراكم على الأجسام الموصلة في حالة عدم وجود تيار كهربائي.

تأثير التردد على تيار الكهرباء المتردد هو أنه يؤثر على تردد التغير في اتجاه تيار الموجة، حيث يتغير السينوسيدي بشكل سريع أو بطيء حسب التردد. وبشكل عام، كلما زاد التردد، زادت سرعة التغير في اتجاه التيار وعكسًا. هذا يؤثر على الخواص الكهربائية للدوائر والأجهزة التي تعتمد على تيار متردد، مثل قدرة الدائرة على نقل الطاقة وكفاءتها وتأثيرها على الأجهزة الأخرى المتصلة بها.

الأسس الرئيسية للحسابات الكهربائية في التيار الكهربي المتردد هي:

1- التردد: وهو عدد مرات تكرار تغير الجهد أو التيار في الثانية، ويتم حسابه بالهرتز.

2- الجهد: وهو القوة الدافعة للحركة للشحنات الكهربائية في الدائرة، ويتم حسابه بالفولت.

3- التيار: وهو تدفق الشحنات الكهربائية في الدائرة، ويتم حسابه بالأمبير.

4- المقاومة: وهي قدرة الدائرة على مقاومة تدفق التيار فيها، وتتم حسابها بالأوم.

5- الطاقة: وهي القدرة الكهربائية المستخدمة في الدائرة وتتم حسابها بالوات.

6- الفاز: وهو ربما يأتي عندما يكون هناك أكثر من مصدر للتيار في الدائرة، مثل الأجهزة الكهربائية الكبيرة، وهو يقوم بتحديد كيفية توزيع التيار على الموصلات المختلفة في الدائرة.

تصميم الدوائر الإلكترونية يعتمد على العديد من المعايير والمواصفات الهامة، من بينها:

1- معايير الجهد: يتم تحديد جهد التشغيل المناسب للدائرة ومدى تحملها للجهود العالية والمنخفضة.

2- معايير التيار: يتم تحديد تيار التشغيل المناسب للدائرة ومدى تحملها للتيار العالي والمنخفض.

3- معايير السرعة: يجب تحديد سرعة الدائرة ومدى قدرتها على التعامل مع الإشارات السريعة.

4- معايير الحرارة: يجب تحديد الحرارة التي يمكن للدائرة تحملها ومدى قدرتها على التبريد.

5- معايير الاستهلاك: يتم تحديد قدرة الدائرة على استهلاك الطاقة ومدى تحملها للتغيرات في الجهد والتيار.

6- معايير الضوضاء: يجب تحديد مدى تأثير الضوضاء على الدائرة ومدى قدرتها على التعامل معها.

7- معايير التوافق الكهرومغناطيسي: يجب تحديد مدى تحمل الدائرة للتداخل الكهرومغناطيسي ومدى قدرتها على العمل بشكل صحيح في بيئات ملوثة.

8- معايير الأمان: يتم تحديد مدى قدرة الدائرة على العمل بشكل آمن ومدى تحملها للتيارات العالية والجهود الخطيرة.

تصنف معايير الجودة في تصميم الدوائر الإلكترونية إلى عدة فئات، ومن بين هذه الفئات:

1- معايير الجودة الوظيفية: وترتبط بمدى قدرة الدائرة على القيام بالمهام المطلوبة منها بشكل صحيح وفعال.

2- معايير الجودة الكهربائية: وتتعلق بالحفاظ على معايير الكهرباء والتيارات المناسبة للدائرة، وضمان عدم تعرض الدائرة للتلف أثناء التشغيل.

3- معايير الجودة الميكانيكية: وتتعلق بضمان عدم حدوث تآكل أو تلف في الدوائر الإلكترونية نتيجة الاهتزازات أو الصدمات، وضمان تثبيت الدوائر بشكل صحيح في الأجهزة المختلفة.

4- معايير الجودة الحرارية: وتعنى بالتحكم في درجة حرارة الدوائر الإلكترونية والتأكد من أنها لا تتعرض للتسخين الزائد الذي يمكن أن يؤثر على أدائها.

5- معايير الجودة البصرية: وتعنى بالتأكد من جودة العرض والتصميم البصري للدوائر الإلكترونية وضمان عدم حدوث أي أخطاء في العرض أو الطباعة الخاصة بها.

هناك العديد من الأخطاء التصميمية الشائعة في صناعة أدوات الصناعات الإلكترونية، ومن أهمها:

1- عدم توفير مسافات كافية بين المكونات: قد يؤدي عدم توفير مسافات كافية بين المكونات إلى حدوث تداخل بينها، مما يتسبب في خطأ في العملية.

2- عدم مراعاة الهوامش: قد يحدث خلل في الدائرة المطبوعة في حالة عدم مراعاة مساحات الهوامش المطلوبة للعناصر الإلكترونية المراد توصيلها، مما قد يؤدي إلى تلف الدائرة.

3- الاتصالات الضعيفة: قد يؤدي استخدام كمية قليلة من القصدير في الترابط بين المكونات إلى وجود اتصالات ضعيفة، مما يتسبب في حدوث أخطاء في العملية.

4- عدم القدرة على التحمُّل: قد يؤدي استخدام المواد الرخيصة إلى عدم قدرة الدائرة على التحمّل، ويؤدي ذلك إلى تلف الدائرة في وقت قصير من الاستخدام.

5- الترتيب العشوائي: قد يؤدي الترتيب العشوائي للعناصر في الدائرة المطبوعة إلى حدوث تداخل بينها وتضارب الإشارات، مما يؤدي إلى تعطل الجهاز في كثير من الأحيان.