راهنما در مورد قطعات غیر فعال

قطعات غیر فعال بلوک های ساختاری اصلی از مدارهای الکترونیکی هستند که بدون آنها این مدارها اصلا کار نخواهند کرد یا ناپایدار خواهند بود.

پس قطعات غیر فعال چه قطعاتی هستند. قطعات غیر فعال یا عناصر، انرژی را تولید نمی‌کنند، اما می توانند آن را ذخیره کنند و یا می‌توانند آن را از بین ببرند. قطعات غیر فعال عناصر اصلی هستند که در الکترونیک مانند مقاومتها، سلف ها، خازن ها و ترانسفورماتورها که همگی با هم برای ساخت هر مدار الکتریکی یا الکترونیکی نیاز هستند، بکار می‌رود.

همانطور که از نام آنها پیداست، اجزای غیر فعال اجزای الکتریکی هستند که برای کار کردن به هیچ نوع نیروی الکتریکی احتیاج ندارند، برخلاف آن  “دستگاه های فعال” مانند ترانزیستورها، تقویت کننده های عملیاتی و مدارهای مجتمع که برای کار نیاز به توان دارند تا بتوانند کار کنند.

فعال بودن قطعه  بهره، تقویت یا جهت دهی را  برای مدار ارائه نمی‌کند اما در عوض تضعیف را برای مدار فراهم می‌کند زیرا که آنها همیشه دارای بهره کمتر از یک، یکپارچگی هستند. در نتیجه قطعات غیر فعال نمی‌توانند هیچ سیگنال الکتریکی را تولید، نوسان یا تقویت کنند.

قطعات غیر فعال می‌توانند بصورت مستقل یا متصل به یکدیگر در مدار چه بصورت ترکیب سری یا بصورت موازی برای کنترل مدارهای پیچیده یا سیگنالها، تولید تغییر فاز برای سیگنال یا ارائه بعضی حالتهای فیدبک، بکار روند اما آنها نمی‌توانند بیش از یک سیگنال را ضرب کنند زیرا که دارای بهره توان نیستند.

در حقیقت قطعات غیر فعال توان را در داخل یک مدار الکتریکی یا الکترونیکی مصرف می کنند زیرا آنها بر خلاف عناصر فعال که باعث ایجاد یا تأمین توان برای یک مدار می شوند، مانند تضعیف کننده ها عمل می‌کنند.

مقادیر مولفه های قطعات غیر فعال  مانند مقاومت در اهم یا خازن در فاراد همیشه  از نظر مقدرای مثبت هستند (یعنی۰ >) و هرگز منفی نیستند اگرچه برخی از مولفه ها می توانند دارای ضریب منفی باشند.

قطعات غیر فعال اجزای دو جهته هستند، یعنی می توانند به هر طریق درون مدار وصل شوند مگر اینکه دارای یک علامت قطبیت خاص مانند خازن های الکترولیتی باشند. قطبیت ولتاژ دو سر آنها توسط شارش جریان قراردادی از ترمینال مثبت به ترمینال منفی تعیین می شود.

در هر دو نظریه مدار الکتریکی و تحلیل مدار، قطعات غیر فعال معمولاً عناصر الکتریکی نامیده می شوند، بنابراین بیایید نگاهی کوتاه بر سه عنصر الکتریکی غیرفعال پایه رایج به نام های  ایستادگی، ظرفیت و ظرفیت القا مغناطیسی بیندازیم.

ایستادگی

مقاومت یک مولفه غیرفعال است که با شارش جریان الکتریکی از درون آن مخالف می‌کند. میزان مقاومت با شارش جریان ایستادگی مقاومت نامیده می شود و با نماد “R” مشخص می شود. ایستادگی مقیاسی است که چگونه الکترون ها به راحتی و یا چقدر دشوار می توانند از طریق یک مسیر خاص در یک مدار الکتریکی شارش یابند و به عنوان یک مقدار در واحدهای به نام اهم بیان می شوند.

یک اهم مقدار مقاومتی است که وقتی جریان یک آمپر درون یک مقاومت که یک ولت در دو سر ورودی هایش دارد جریان می‌یابد، بوجود می آید. سپس ایستادگی یک مقاومت را می توان از نظر افت ولتاژ در دو سر مقاومت و جریان جاری درون مقاومت مطابق قانون اهم تعریف کرد:

مقاومت

بطوریکه: R مقاومت، V ولتاژ دو سر مقاومت و I جریان عبوری از مقاومت است. این رابطه بین ولتاژ و جریان به نام رابطه V-I در یک مقاومت شناخته می‌شود و در هر دو مدارهای DC و AC خطی است.

یک مقاومت ایده آل انرژی الکتریکی را بدون ذخیره آن به عنوان بار الکتریکی یا انرژی مغناطیسی از بین می برد.

ظرفیت القا مغناطیسی

ظرفیت القا مغناطیسی که دارای نماد “L” است و در هنری (H) اندازه گیری می شود، عنصری است که برای ذخیره انرژی درقالب  یک میدان الکترومغناطیسی استفاده می شود. انرژی الکترومغناطیسی در چرخش یک سیم پیچ  تا زمانی که جریان متغیر( i (t شارش جریان درون سلف را حفظ کند، ذخیره می شود. خود القایی  L خاصیت یک سلف است که با هرگونه تغییر در جریان مخالفت می کند که این توسط ثابت تناسب با ولتاژ تولید شده در سیم پیچ  که متناسب با سرعت تغییر جریان جاری درون آن با توجه به زمان است، تعریف شده است .

سلف

سلف یکی دیگر از قطعات غیرفعال است که می تواند انرژی را ذخیره یا تحویل دهد اما قادر به تولید آن نیست. سلف ایده آل بدون تلفات است به این معنی که می تواند انرژی را به طور نامحدود ذخیره کند زیرا که هیچ انرژی بصورت گرما از دست نمی رود. سلف ها مسیر امپدانس پایین به جریان DC و یک مسیر امپدانس بالا به جریان AC را ارائه می دهند. امپدانس یک سلف که به نام واکنش القایی شناخته می‌شود با فرکانس تغییر می‌کند و در یک سلف ایده آل جریان موج سینوس AC،  ولتاژ را ۹۰ درجه به تاخیر می‌اندازد.

سپس می توانیم  سلف  L را به عنوان مقیاس” مقاومت ” سلف در برابر تغییر جریان تعریف کنیم بطوریکه مقدار بیشتر L نتیجه نرخ پایین تغییر جریان است. مانند مقاومت، سلف همیشه یک مقدار مثبت است.

ظرفیت

قطعه غیر فعال نهایی ما خازن است. خازن برخلاف سلف که انرژی خود را به صورت مغناطیسی ذخیره می کند، خازن انرژی خود را بصورت الکترواستاتیکی به عنوان یک بار در سرتاسر صفحات خود ذخیره می کند. یک خازن از دو یا چند صفحه رسانا تشکیل شده است که توسط یک ماده دی الکتریک از یکدیگر جدا شده اند. ظرفیت”C” خاصیت یک خازن است که با هرگونه تغییر در ولتاژ دو سر آن که با ثابت تناسب تعریف می شود مخالفت می‌کند، زیرا جریان جاری شده درون آن، متناسب با نرخ تغییرات ولتاژ دو سر آن با توجه به زمان است.

خازن

ظرفیت یک خازن صفحه موازی برابر با  نسبت مقدار شارژ Q  ذخیره شده در صفحات آن به ولتاژ V  دو سر صفحات آن است  و در فاراد  با نماد (C) یعنی C = Q / V اندازه گیری می شود. خازن ها یک مسیر امپدانس پایین به سیگنال های AC دارند اما DC را مسدود خواهند کرد. امپدانس یک خازن  بنام واکنش خازنی با فرکانس تغییر می‌کند و در یک خازن ایده آل ولتاژ موج سینوسی AC جریان را ۹۰ درجه به تاخیر می‌اندازد.  مانند مقاومت، ظرفیت همیشه یک مقدار مثبت است.

برای مدارهای ساده تنها با یک مؤلفه غیرفعال، چه مقاومت، یک سلف یا یک خازن می توانیم خصوصیات آن را به شرح زیر خلاصه کنیم:

عناصر مدار غیر فعال

بطوریکه: XL نمایانگر واکنش القایی است و XC نمایانگر واکنش خازنی یک مدار AC است.

گردآوری توسط: تحقیقستان