اشرح لي الدائره المهتز

شرح الدائرة المهتزة (Oscillating Circuit)

أهلاً بك يا بطل/بطلة الفيزياء! سؤالك ممتاز ومهم جداً في فهم دوائر التيار المتردد.

الدائرة المهتزة ببساطة هي دائرة كهربية تتكون من عنصرين أساسيين: مكثف (Capacitor) وملف حث (Inductor). وظيفتها الأساسية هي توليد اهتزازات (تذبذبات) كهرومغناطيسية، وهي أساس عمل دوائر الإرسال والاستقبال اللاسلكي (الراديو والتلفزيون).

تخيلها زي "البندول" الكهربي. في البندول العادي، الطاقة بتتحول بين طاقة وضع وطاقة حركة. في الدائرة المهتزة، بيحصل تبادل للطاقة بين المكثف والملف:

• الخطوة الأولى: نبدأ بشحن المكثف بالكامل. في اللحظة دي، كل الطاقة في الدائرة بتكون متخزنة في المكثف على شكل مجال كهربي.
• الخطوة الثانية: المكثف يبدأ يفرّغ شحنته في ملف الحث. الشحنات المتحركة دي بتعمل تيار كهربي، والتيار ده بيولد مجال مغناطيسي حول الملف. هنا الطاقة بتتحول من كهربية إلى مغناطيسية.
• الخطوة الثالثة: لما المكثف يفرّغ شحنته تماماً، بيكون التيار في الملف عند أقصى قيمة له، وكل الطاقة بتكون متخزنة في المجال المغناطيسي للملف.
• الخطوة الرابعة: المجال المغناطيسي يبدأ ينهار، فيولّد بالحث الذاتي قوة دافعة كهربية مستحثة تعيد شحن المكثف مرة أخرى، ولكن في الاتجاه المعاكس. هنا الطاقة بترجع تتحول من مغناطيسية إلى كهربية.

وهكذا، تتكرر العملية، وتستمر الطاقة في التأرجح بين المجال الكهربي للمكثف والمجال المغناطيسي للملف، مما يسبب تياراً متردداً متذبذباً في الدائرة. في الدوائر المثالية، تستمر هذه الاهتزازات للأبد، لكن في الواقع، مقاومة الأسلاك بتقلل من سعة الاهتزازات تدريجياً (تُسمى اهتزازات مضمحلة) ما لم يتم تزويدها بالطاقة من مصدر خارجي.

تردد هذه الاهتزازات، اللي بنسميه تردد الرنين، بيعتمد على سعة المكثف (C) ومعامل الحث الذاتي للملف (L) وبيُحسب من العلاقة: \[ f_0 = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}} \] حيث \(f_0\) هو تردد الرنين بالهرتز (Hz).

📚 لشرح أعمق ومسائل تطبيقية أكتر، اشترك في منصة المأذون.