كيف نفهم المحث Inductor: شخصية لا تحب التغيير، Short circuit في DC، الحماية من الارتفاع المفاجئ في التيار وخطر الشرارة Arcing عند فتح المفتاح

شخصية المحث

كيف نفهم الـ Inductor أو المحث؟ لو نظرنا إلى المحث كشخصية، فراح نجي شخصية ما تحب التغيير، وما فيها صبر، دائمًا مستعجلة، وهذا اللي يخليها خطيرة جدًا، راح نشوف بعدين، وغالبًا تكون مظلومة أو مكبوتة.

ما هو المحث

هو عبارة عن سلك موصل لففناه بطريقة معيّنة، بحيث إذا مرّ في هذا المسار تيار متغيّر ينتج لنا جهد بالحث معاكس لهذا التيار. فعشان كذا نقول إنه ما يحب التغيير: كل ما غيّرنا في التيار هو يغيّر بالعكس.

في DC: دائرة قصيرة

ولازم نعرف أن المحث يكون دائرة قصيرة Short circuit إذا كان ما في أي تغيّر في التيار، لذلك نعتبره Short circuit في التيار المستمر DC. ولكن هذا الكلام فقط في حالة الاستقرار Steady state لما تستقر الدائرة.

وزي ما شفنا في درس المكثف Capacitor، قبل استقرار الدائرة في مرحلة نسميها Transient، وهذه مرحلة ضئيلة جدًا بالميكروثانية أو الملّي ثانية، ولكن في عالم الدوائر الكهربائية هذه الأجزاء من الثانية تعادل ساعات أو حتى سنوات.

مثال: مصدر ومحث وحمل

والدائرة الكهربائية هذه توضح لنا كيف تأثير هذه الأجزاء من الثانية على حياتنا اليومية. فعندنا هنا مصدر جهد مربوط مع محث مع مقاومة، نعتبر أن هذه هي الحمل تبعنا، موصّلينهم على التوالي. فالآن لما نشبك مصدر الجهد راح يصير عندنا ارتفاع مفاجئ في التيار.

والتيار في حالة الاستقرار، اللي هي Steady state، راح يكون الجهد تقسيم المقاومة: 20 تقسيم 10 يساوي 2 A. لكن المحث هنا راح يقاوم القفزة المفاجئة إلى 2 A، فراح يصدر جهدًا، هنا موجب وهنا سالب، على المحث نفسه يعاكس الجهد الأساسي، لكي يحاول يقلّل من هذه الصدمة.

الجهد على المحث

وهذه المعادلة اللي تحسب لنا الجهد على المحث: نلاحظ أنها تبدأ عالية وبعدين تنزل تنزل حتى تصل إلى الصفر. لما تصل إلى الصفر يكون المحث، خلاص، وصلنا إلى الاستقرار Steady state، كأنه Short circuit.

في هذه المرحلة يكون في صراع ما بين التيار القادم من هنا وما بين المحث. ولكن إذا كان التيار مستمرًا ومستمرًا لفترة طويلة، فراح يغلب التيار دائمًا ويحوّل المحث إلى Short circuit. لذلك نقول إن شخصيته مظلومة.

الفائدة: الحماية

لكن ما استفدناه هو أن عندما نذهب إلى الحمل هنا، ونلاحظ التيار المتواجد هنا، لن يأتي فجأة؛ سيأتي تدريجيًا حتى يصل إلى 2 A. وهذه واحدة من أهم فوائد المحث: أن يحمي الحمل أو الدائرة الكهربائية من الارتفاع المفاجئ في التيار الذي يمكن أن يحرقها.

فصل التيار: الشرارة Arcing

الآن ننتقل إلى مرحلة فصل التيار الكهربائي. لو رحنا هنا وحطينا مفتاحًا، بعدين فتحنا المفتاح اللي هنا، إيش راح يصير في المحث؟ المحث كان مستقرًا، كأنه Short circuit في تيار كهربائي غير متغيّر، ثابت، فما راح يسوي شيء. لكن فجأة فتحنا وقطعنا التيار الكهربائي فجأة.

الآن تجي خطورة المحث على السلامة، لأن المحث راح يحاول قدر ما يقدر أنه يوصل التيار، يعني ما يصير هذا التغيّر المفاجئ، فراح يرفع الجهد بشكل عالٍ جدًا، يمكن أن يصل مئات الفولت. ثم ندخل في ظاهرة الـ Arcing: ممكن يصير عندنا هنا شرارة كهربائية بسبب أن المحث رفع الجهد لدرجة أن الهواء صار موصلًا، فتصير عندنا شرارة خطيرة على السلامة. وهذا سبب الشرارة التي تظهر عند إطفاء أي مفتاح كهربائي.

ما عنده صبر: عكس المكثف

وهذا أيضًا سبب وصفنا للمحث بأنه ما عنده صبر، لأنه لازم يفرّغ اللي فيه بأسرع وقت. وهذا عكس المكثف Capacitor: لما فصلناه عن الدائرة الكهربائية نلاحظ أنه يظل مشحونًا حتى نجي نحن ونفرّغ الشحنة اللي فيه. وهذا أيضًا يدخلنا في موضوع سلامة المكثف، الذي يظل خطيرًا جدًا حتى لو كان معزولًا بدون أي دائرة كهربائية إذا لم نفرّغ الشحنة اللي فيه.