تحليل الدوائر الكهربائية 2: دوائر التيار المتردد: مسائل تدريبية وأسئلة امتحانات

الحالة المستقرة الجيبية: الممانعة، والمتجهات الطورية، والرنين، وقدرة التيار المتردد، إلى جانب الحالات العابرة التي تربط سلوك التيار المستمر بسلوك التيار المتردد. تختبر الامتحانات قدرتك على العمل بسرعة مع الأعداد المركبة وتتبّع الزوايا.

حزمة المراجعة المكثفة (PDF)أوراق قوانين وخطوات الحل ومسائل تدريبية بحلولها الكاملة، جاهزة للطباعة.

مواضيع هذا المقرّر

  1. الأعداد المركبةالحساب بالصيغة الديكارتية · الصيغتان القطبية والأسية · دي موافر والجذور والمعادلاتحسابات
  2. معاوقة التيار المتردد والطورياتRL على التوالي · RLC على التوالي · جهد المكثّف والرنينحسابات
  3. قدرة التيار المتردد ومعامل القدرةP و Q لحِمل · تيار الخط · تحسين معامل القدرةحسابات
  4. رنين LC ومعامل الجودة وعرض النطاقالتردد الطبيعي وQ والطاقة · RLC على التوالي وعلى التوازي · التصميم والفواقد والتضاؤلحسابات
  5. القدرة ثلاثية الطورجهود وتيارات Y و Δ المتوازنة · القدرة ثلاثية الطور · تحسين معامل القدرةحسابات
  6. الحالات العابرة RC و RLشحن RC · دائرة RL · مكثّف بشحنة ابتدائيةحسابات
  7. ثيفنن ونورتنشبكة مقسّم · مع مقاومة توالٍ وحِمل · مع مصدر تيار وحِملحسابات
  8. مخططات بودي والهوامشالمرشحات والخطوط المقاربة · المقدار والطور · هوامش الاستقرارحسابات

نصائح امتحان تحليل الدوائر الكهربائية 2: دوائر التيار المتردد

  • حوّل التردد إلى ω = 2πf قبل أن تحسب أي مفاعلة.
  • أبقِ كل الزوايا بالوحدة نفسها، وتحقّق مما إذا كانت آلتك الحاسبة على وضع الدرجات أم الراديان.
  • القدرة الفعّالة تُستهلك في المقاومة فقط؛ أما القدرة غير الفعّالة فتخصّ الملفات والمكثفات. معامل القدرة هو P/S.

أمثلة محلولة

الأعداد المركبةسهلة
ReIm55−5−5z₁z₂

للعددين z₁ = −7 + j و z₂ = 4 + j2، جد الجزء الحقيقي لحاصل الضرب z₁·z₂.

z₁ = −7 + jz₂ = 4 + j2

المطلوب: Re(z₁z₂)

أظهر التلميحات
  1. فُكّ الأقواس مثل (a + b)(c + d)، فتحصل على أربعة حدود.
  2. استبدل j² بـ −1 ليصبح أحد الحدود الأربعة حقيقيًا.
  3. (−7 + j)(4 + j2) = (−28) + j(−14) + j4 + j²·2
أظهر الإجابة والحل خطوة بخطوة

الأعداد المركبة: للعدد z = a + jb جزء حقيقي a وجزء تخيلي b، مع j² = −1 (يكتب الرياضيون i). اجمع واطرح جزءًا بجزء؛ وللضرب فُكّ الأقواس واستبدل j² بـ −1؛ وللقسمة اضرب البسط والمقام في مرافق المقام، z̄ = a − jb، لأن z·z̄ = a² + b² حقيقي. على مخطط أرغاند يمثل z النقطة (a, b): بُعدها عن نقطة الأصل هو الطويلة |z| = √(a² + b²)، والزاوية من المحور الحقيقي الموجب هي السعة θ.

فُكّ الأقواس

(−7 + j)(4 + j2) = (−7)·4 + j·(−7)·2 + j·1·4 + j²·1·2

استخدم j² = −1

Re = (−28) − 2 = −30
Im = (−14) + 4 = −10
z₁z₂ = −30 − j10
Re(z₁z₂) = −30

الإجابة

Re(z₁z₂) = −30
معاوقة التيار المتردد والطورياتمتوسطة
Vf0​ = 1000 HzRL = 200 mHC = ?

دائرة RLC على التوالي مع L = 200 mH يجب أن ترنّ عند 1000 Hz. أوجد السعة C المطلوبة.

f0 = 1000 HzL = 200 mH

المطلوب: C (µF)

أظهر التلميحات
  1. عند الرنين XL = XC، ما يعطي f₀ = 1/(2π√(LC)).
  2. أعد الترتيب: C = 1/((2πf₀)²·L).
  3. (2πf₀)² = 3,948 × 10⁷ s⁻².
أظهر الإجابة والحل خطوة بخطوة

دوائر التيار المتردد بالطوريات: للمقاومات والملفات والمكثّفات معاوقات R و jωL و 1/(jωC)، مع ω = 2πf. على التوالي تُجمع المعاوقات كالمقاومات، لكن كأعداد مركّبة. ويتبع التيار والجهد الفعّالان قانون أوم مع |Z|.

شرط الرنين

عند الرنين تُلغي المفاعلتان الحثية والسعوية بعضهما: ωL = 1/(ωC).

ω₀ = 2π·1000 = 6283 rad/s
C = 1/(ω₀²·L) = 1/(6283²·0,2) = 0,1267 µF

الإجابة

C = 0,1267 µF

كيف يعمل التدريب

  • يمزج «تدرّب على هذا المقرّر» مسائل من كل مواضيعه، كما في امتحان حقيقي.
  • لكل مسألة قيم جديدة، فتتعلّم الطريقة بدلًا من حفظ إجابة.
  • هل علِقت؟ افتح تلميحًا صغيرًا أولًا، والشرح الكامل فقط عندما تحتاج إليه.
  • الامتحانات التجريبية محدّدة بوقت ومن دون تلميحات، وتحصل في النهاية على درجتك ومراجعة كاملة.

آلات حاسبة لهذا المقرّر

مقرّرات ذات صلة