فرق الطور
المناهج: Sek II
الهدف¶
مشاهدة فرق الطور بين التيار والجهد في المكثف.
التجهيز¶
المصدر: موجة جيبية، سعة 5 V، 100 Hz. مكثف 10 µF ومقاومة شنت 10 Ω على التوالي؛ الجهد على الشنت يتناسب مع التيار. راسم الإشارة: CH1 — المصدر (2 V/قسم)، CH2 — الشنت (0.1 V/قسم)، وضع DUAL، 2 ms/قسم.
خطوات العمل¶
- قارن مواضع القيم العظمى للموجتين الجيبيتين.
- قِس الإزاحة الزمنية وحوّلها إلى درجات: \(360^\circ \cdot \Delta t / T\).
- اختر وضع X-Y من القائمة على شاشة راسم الإشارة.
النتيجة المتوقعة
الدور 10 ms — 5 أقسام. يسبق التيار (CH2) الجهد بما يقارب ربع دور — نحو 2.4 ms، أي قرابة 90°: فإلى جانب المواسعة تحتوي الدائرة على الشنت والمقاومة الداخلية للمصدر. السعة على الشنت نحو 0.31 V. في وضع X-Y يظهر قطع ناقص محوراه على امتداد خطوط الشبكة تقريبًا.
الأسئلة¶
- لماذا يسبق التيار في المكثف الجهد؟
- كيف سيبدو شكل X-Y إذا وُضعت مقاومة مكان المكثف؟
- كيف سيتغير فرق الطور إذا استُخدم ملف حث بدل المكثف؟
الإجابات
- التيار هو معدل تدفق الشحنة إلى اللوحين، والجهد يتناسب مع الشحنة، \(U = Q / C\). لذا يكون التيار أكبر ما يمكن عندما يتغير الجهد أسرع ما يمكن، أي عند مروره بالصفر، ويساوي صفرًا عندما يبلغ الجهد قيمته العظمى ويتوقف عن التغير لحظيًا، فيبلغ التيار قيمته العظمى قبل ذلك بربع دور: 2.5 ms عند 100 Hz. وعلى المنضدة يكون 2.4 ms لأن \(X_C\) ≈ 159 Ω موصولة على التوالي مع الشنت 10 Ω والمقاومة الداخلية للمصدر 0.5 Ω.
- في المقاومة يكون التيار والجهد في طور واحد، فيتحول القطع الناقص إلى خط مستقيم يمر بالمركز، صاعدًا نحو اليمين. ويتوقف ميله على المقاومة وعلى مقياسي القناتين.
- سيتأخر التيار عن الجهد: ستأتي القيم العظمى في CH2 بعد القيم العظمى في CH1 بأقل قليلًا من ربع دور، أي قرابة 90°. ففي ملف الحث تعاكس القوة الدافعة الكهربائية المستحثة ذاتيًا تغيّر التيار، فلا يبلغ التيار قيمته العظمى إلا بعد أن يتجاوز الجهد قيمته العظمى؛ وتُبقي مقاومة الملف والشنت والمقاومة الداخلية الزاوية أقل من 90°.