لماذا دالة الجيب Sine في كل مكان في الهندسة الكهربائية: الاشتقاق والتكامل يحفظان التردد — أساسيات الدوائر الكهربائية

★ 0
أساسيات الدوائر الكهربائية

كتاب تفاعلي يبني أساسيات الدوائر الكهربائية خطوة بخطوة من دروس الهندسة الكهربائية: مصطلحات الدائرة (Branch و Node و Loop و Mesh و Super Node و Super Mesh)، ومقسم الجهد ومقسم التيار وقاعدة التيار يتبع المقاومة الأقل، وحقائق التوالي والتوازي والمكثف والملف في تيار DC، ووظيفة المكثف Capacitor (الشحن والتفريغ وحالة الاستقرار Steady State وفترة الـ Transient)، وشخصية المحث Inductor (جهد معاكس لتغيّر التيار، Short circuit في DC، الحماية من الارتفاع المفاجئ وخطر الشرارة Arcing) وصورته الذهنية كعجلة كبيرة مع معادلة v = L di/dt، ثم جوهر Nodal Analysis و Mesh Analysis بأمثلة محلولة، والتحويل بين Y ودلتا للدوائر التي لا توالي فيها ولا توازي، وقواعد الإشارات في Mesh Analysis، وأساسيات الـ Op-Amp (رمزه ومدخلاه والـ Gain وحدود الخرج بمصدر الجهد) وعمله كمقارن Comparator، ثم فكرة التغذية الراجعة Feedback بتصميم مثبت سرعة، ومتابع الجهد Voltage Follower والقاعدتين الذهبيتين (لا يدخل تيار، والمدخلان متساويان)، وتحليل دوائر الـ Op-Amp بهما (المضخم العاكس ومحوّل التيار إلى جهد والمضخم الجامع والمضخم الفرقي)، ولماذا دالة الجيب Sine في كل مكان (الاشتقاق والتكامل يحفظان التردد)، وفكرة فورييه Fourier (أي دالة دورية مجموع sin و cos كما الأعداد الأولية لبنات الأعداد)، بتمارين متدرجة مع تلميحات وحلول مفصّلة.

نبذة عن الدرس

تعرف في هذا الدرس لماذا تظهر دالة الجيب Sine في كل مكان في الهندسة الكهربائية: اشتقاقها وتكاملها يعيدان sine بنفس التردد (الكوساين هو sine مزحوف 90 درجة: الاشتقاق يقدّمها والتكامل يؤخرها ويتغيّر الارتفاع فقط)، فإذا دخلت sine على دائرة فيها مقاومة ومكثف وملف خرجت كل الجهود والتيارات sine بنفس التردد بارتفاعات وأطوار مختلفة؛ بينما لا يحافظ التيار الثابت DC على شكله (تكامله خط مائل ومشتقته صفر)؛ وهي اللبنة الأساسية لكل إشارة دورية كما قال فورييه.