مقدمة :
الملف هو عنصر كهربائي يعاكس سلوكه في الدارة سلوك المكثف وهو يقاوم تغيرات التيار ويمرر التيارات المستمرة DC وهو في أبسط صوره عبارة عن سلك ملفوف كما في الشكل المجاور الذي يوضح شكل بسيط للملف .بنية الملف
يتركب الملف من سلك معزول ملفوف على إطار من مادة عازلة former ويمكن أن تكون على عدة أشكال منها :
1-على شكل أسطوانة أو مكعب أو متوازي مستطيلات .
2-على شكل قلب مجوف وفارغ ، ويمكن أن يكون قلب الإطار مشغولاً بشرائح حديدية أو مسحوق حديد أو مادة الفيريت ferrite أو أن يكون الهواء .
3-يمكن أن يغلف الملف بغلاف من الحديد وذلك عند الرغبة في ألا يتأثر الملف بالمجالات المغناطيسية الخارجية وقد يغلف بغلاف من البلاستيك لحمايته ، وقد يترك بدون تغليف .
مرور تيار في سلك:
عندما يمر تيار في سلك ينشأ حول هذا السلك مجال مغناطيسي ، يتزايد هذا المجال بتزايد التيار المار في السلك .
مرور تيار في ملف:
يلف السلك بطريقة معينة ليعطي مجالاً مغناطيسياً في اتجاه معين محدد مسبقا من قبل المصمم .
وتخضع اتجاهات التيار واللف والمجال المغناطيسي لقاعدة اليد اليمنى و نلاحظ أنه بلف السلك بهذه الطريقة فإن كل لفة تولد مجالا مغناطيسيا نتيجة مرور التيار فيها والمحصلة تكون مجال مغناطيسي كبير له شكلواتجاه محدد .
قاعدة اليد اليمنى :
إذا وضع الملف في يدك اليمنى بحيث تلتف أصابعك حول الملف في نفس اتجاه مرور التيار فان أصبع الإبهام يشير إلى اتجاه المجال داخل الملف والى القطب الشمالي للمغناطيس المؤقت الذي يصنعها هذا الملف .
فكرة عمل الملف :
قلنا بأنه نتيجة مرور التيار في الملف يتولد حقل مغناطيسي ولكن ما مصير هذا الحقل المتولد وكيف يؤثر على بقية حلقات الملف نناقش هذا الموضوع خلال هذه الفقرة .
التيار المتحرض (المستحث) :
نعلم من خلال دراستنا بأنه عندما يكون لدينا مجال مغناطيسي خارجي وهذا المجال يتم قطعه بواسطة سلك أو ملف آخر (نحرك السلك أو الملف ضمن الحقل المغناطيسي الخارجي) فإنه يتولد في هذا السلك تيار كهربائي متحرض .
الفكرة الآن كالتالي :
لدينا ملف يمر فيه تيار كهربائي نتيجة مرور هذا التيار يتولد مجال مغناطيسي نحدد جهته حسب قاعدة اليد اليمنى
وهذا المجال المغناطيسي الناشئ سوف يتم قطعه بواسطة حلقات الملف التالية وبالتالي سوف يتولد جهد على طرفي الملف .
الخلاصة :
1-مرور تيار في ملف
2- ينشأ حول الملف مجال مغناطيسي
3- تقطع حلقات الملف هذا المجال
4- يتولد جهد نتيجة هذا القطع
ويكون هذا الجهد المولد معاكس للجهد الأصلي ويحارب تغير قيمة التيار الأصلي .
لتوضيح الفكرة السابقة نناقش المثال التالي :
بفرض لدينا ملف موصول مع بطارية كما في الشكل :
- عند إغلاق القاطعة سوف يمر تيار في الدارة
- ونتيجة لعمل الملف (الخطوات الأربعة السابقة) سوف يتولد جهد على طرفي الملف وهذا الجهد المتولد سيكون بقطبية معاكسة للجهد الأصلي كما مر معناأي في لحظة وصل البطارية يصبح الملف وكأنه عبارة عن بطارية موصولة بشكل عكسي مع البطارية الأصلية .
- هذا الجهد المتولد يعمل على محاربة مرور التيار الأصلي
- هذه المحاربة لن تستمر طويلا وسيختفي الجهد المتحرض بعد فترة لأنه جهد مؤقت ولحظي ويتعلق بتزايد تدفق التيار عبر الملف
- الملف له وظيفة هامة وهي محاربة التغير المفاجئ في التيار وهذه الصفة ممتازة ولها تطبيقات كثيرة وتعد هذه الصفة جوهر عمل الملف في الدوائر .
الملف عنصر في الدارة الكهربائية يمنع التغير المفاجئ في التيار
لاحظ أن أن الجهد حول الملف يعتمد على التغير في التيار , فإذا لم يتغير التيار فإن الجهد يكون صفر أي في الدارة السابقة يظهر الجهد على الملف لحظة إغلاق القاطعة ويصبح الملف في هذه اللحظة كأنه بطارية مؤقتة ذات استقطاب معاكس للبطارية الأصلية ولكن عندما يستقر مرور التيار في الملف يختفي هذا الجهد المؤقت .
وكذلك عند فتح القاطعة أي عند تناقص التيار إلى الصفر يظهر الجهد على الملف .
خاصية الملف تظهر في لحظات تغير التيار أما عند استقرار التيار يتصرف الملف كسلك عادي .
مما سبق نجد أن الجهد على الملف يتناسب مع التغير في التيار ومنه نستنتج القانون :
تدل الإشارة السالبة على أن الجهد معاكس للجهد الأصلي .
الحث الذاتي Self Inductance
نعلم بأنه كلما زاد معدل تغير التيار كلما زادت قيمة الجهد المعارض لحدوث التغيير ، وخاصية المعارضة هذه تسمى " الحث الذاتي " .يرمز له L ويقاس بالهنري ويعطى بالعلاقة :
L: الحث الذاتي بالهنري
N: عدد اللفات
Φ: تدفق الحقل المغناطيسي
I: التيار الكهربائي
يمكن تلخيص خصائص الملف بما يلى:
- ✔ لا يستطيع توليد جهد على طرفي ملف إلا تيار يتغير مع الزمن لذا يكون الملف (بافتراض أن مقاومته معدومة) دارة قصر للتيار المستمر ويمكن توليد جهود عالية جداً على طرفي ملف عند قطع التيار المار فيه فجأة (يمكن أن تتكون قوس كهربائية في نقطة القطع إذا كان الانقطاع سريعأ جدأ).
- ✔ ونظراً إلى أن الطاقة (التي لا يمكن أن نتغير على نحو مفاجئ) المخزونة في ملف تعطى بالعلاقة
نستنتج أن التيار المار عبر الملف لا يمكن أيضاً أن يتغير فجائيأ إلا إذا أردنا توليد جهود لانهائية، وهذا شيء غير عملي. لذا يتصف التحريض بخواص تنعيم للتيار فالملف الموضوع في دارة يمر عبرها تيار فيه تغيرات، سوف ينعم تلك التغيرات. - ✔ يمكن خزن مقدار محدد من الطاقة في الملف، ونظرا إلى عدم وجود آلية لتبديد الطاقة في الملف المثالي، لا يتبدد شيء من الطاقة.
