مقاومة صرف – فيزياء – الفصل الثالث

🌀 ما هي مقاومة الصرف؟

🔹 التعريف:

مقاومة الصرف (Bleeder Resistance) هي مقاومة توضع عبر طرفي المكثف (أو عبر خرج مصدر الجهد العالي)، وتستخدم لتفريغ شحنة المكثف تدريجيًا عند فصل التيار الكهربائي، وذلك لمنع الصدمة الكهربائية أو تلف الدوائر.

⚡ الغرض من مقاومة الصرف:

1. تفريغ شحنة المكثف بعد إيقاف تشغيل الجهاز.
2. منع تراكم الجهد الكهربائي داخل المكثف أو الدائرة.
3. زيادة أمان الجهاز وصيانته دون مخاطر.

🔧 أين تُستخدم مقاومة الصرف؟

• في مزودات القدرة (Power Supplies).
• في أجهزة الجهد العالي.
• في المرشحات التي تحتوي على مكثفات.

مثال: عند إيقاف تشغيل جهاز التلفاز أو مصدر طاقة، قد يبقى المكثف مشحونًا، ومقاومة الصرف تقوم بتفريغه بأمان.

⚙️ طريقة توصيلها:

• توصل على التوازي مع المكثف.
• تكون مقاومتها كبيرة (بالكيلو أوم أو الميغا أوم)، لتسمح بتفريغ بطيء وآمن دون التأثير على عمل الدائرة أثناء التشغيل.

📐 العلاقة الرياضية:

يمكن حساب الزمن اللازم لتفريغ المكثف باستخدام:

$$V(t) = V_0 e^{-\frac{t}{RC}}$$

• $V(t)$: الجهد عند الزمن $t$
• $V_0$: الجهد الابتدائي للمكثف
• $R$: مقاومة الصرف
• $C$: سعة المكثف
• $t$: الزمن
• $RC$: ثابت الزمن (Time Constant)

كلما زادت قيمة $R$ أو $C$، زاد زمن التفريغ.

📌 ملاحظات امتحانية:

• مقاومة الصرف لا تُستخدم لتقليل الجهد أثناء التشغيل، بل لتفريغ المكثف بعد الإطفاء.
• توضع دائمًا على التوازي مع المكثف، وليس على التوالي.
• لها دور مهم في السلامة الكهربائية.

🧠 سؤال وزاري متكرر:

س: ما فائدة مقاومة الصرف في دوائر الفلترة؟

ج: تُستخدم لتفريغ الشحنة المختزنة في المكثف بعد فصل الجهد عن الدائرة، لتفادي حدوث صدمة كهربائية عند صيانة الجهاز.

⚡ أولًا: القدرة الكهربائية (Electric Power)

🔹 التعريف:

القدرة الكهربائية هي مقدار الطاقة الكهربائية المستهلكة أو المنقولة في وحدة الزمن.

$$\text{القدرة} = \frac{\text{الطاقة}}{\text{الزمن}}$$

🔹 الوحدة:

• وحدة القدرة في النظام الدولي: الواط (Watt)
• حيث:

  $$1 \, \text{واط} = 1 \, \text{جول / ثانية}$$

🔸 قانون القدرة الكهربائية:

$$P = V \cdot I$$

• $P$: القدرة (واط)
• $V$: فرق الجهد (فولت)
• $I$: التيار الكهربائي (أمبير)

إذا عرفت المقاومة فقط:

من قانون أوم $V = IR$، يمكن اشتقاق صيغ أخرى:

$$P = I^2 \cdot R$$

أو

$$P = \frac{V^2}{R}$$

🛠️ أنواع القدرة الكهربائية:

1. القدرة الفعلية (Active Power):
   • تُقاس بالواط (W)
   • هي القدرة التي تتحول إلى شغل (حرارة، حركة، ضوء)
2. القدرة غير الفعلية (Reactive Power):
   • تُقاس بوحدة الفار (VAR)
   • لا تتحول إلى شغل مفيد، بل تتذبذب بين المصدر والحمل، وتنتج من وجود ملفات أو مكثفات.
3. القدرة الظاهرية (Apparent Power):
   • تُقاس بوحدة الفولت-أمبير (VA)
   • تمثل المجموع الكلي للقدرة الفعلية وغير الفعلية.

$$S = V \cdot I$$

معامل القدرة (Power Factor):

$$\text{معامل القدرة} = \cos \theta = \frac{\text{القدرة الفعلية}}{\text{القدرة الظاهرية}}$$

• إذا كان قريبًا من 1 → النظام كفوء.
• إذا كان منخفضًا → هدر أكبر للطاقة.

📋 خصائص القدرة الكهربائية:

🔌 تطبيقات القدرة الكهربائية:

• حساب استهلاك الأجهزة المنزلية.
• تصميم دوائر التكييف والتدفئة.
• قياس كفاءة المحركات.
• حساب فواتير الكهرباء.

مثال: جهاز كهربائي يعمل على 220 فولت ويسحب تيارًا مقداره 5 أمبير.

$$P = V \cdot I = 220 \cdot 5 = 1100 \, \text{واط}$$

❓ أسئلة وزارية متوقعة:

س: احسب القدرة التي يستهلكها مصباح يعمل على 12V ويسحب تيارًا مقداره 0.5A.
ج: $P = V \cdot I = 12 \cdot 0.5 = 6 \, \text{واط}$

س: ما الفرق بين القدرة الفعلية وغير الفعلية؟
ج: الفعلية تتحول إلى شغل مفيد، أما غير الفعلية فهي نتيجة تفاعل الحث أو السعة ولا تُنتج شغلًا حقيقيًا.