العنصر الالكتروني السحري، خذ أي سلك نحاسي حولك و قم بلفه بقطر معين و عدد لفات معينة، و ستحصل على عنصر الكتروني رائع يسمى الملف، و تختلف الملفات حيث منها ما يكون ذو قلب هوائي و منها ما يكون ذو قلب حديدي و غيرها من القلوب التي سنتكلم عنها في هذا المقال، ككيف تعمل هذه الملفات؟ و ما وظيفة كل نوع منها؟ كل شيء حول الملف سيكون هنا في هذا المقال.

عند وضع سلك يمر فيه تيار فإنه يتولد حوله مجال مغناطيسي، و لكن عند لف هذا السلك على شكل ملف و بعدد لفات معين فإنه سيتولد مجال مغناطيسي حول كل لفة، و بالتالي سيكون لدينا محصلة للمجال المغناطيسي، في هذا الملف كل حلقة تولد حولها مجال مغناطيسي، فالحلقة الاولى تولد مجال مغناطيسي فيتم قطع هذا المجال بواسطة الحلقة التي بعدها، و الحلقة الثانية تولد مجال مغناطيسي و يقطع هذا المجال الحلقة التي بعدها و هكذا حتى اخر الملف، و بالتالي بسبب هذا الشيء يتم توليد تيار كهربائي داخل الملف وذلك حسب القاعدة في الفيزياء التي تنص على : "عندما يكون هناك مجال مغناطيسي و يتم قطعه أو تحريك سلك داخله يتم توليد تيار كهربائي في هذا الملف" و الآن بما أنه تولد تيار في الملف فإنه سينشأ مجال مغناطيسي و بالتالي سيتم قطعه بواسطة المجال الذي تولده الحلقات و هذا يؤدي الى نشوء جهد.

بالمختصر: عند مرور تيار في الملف، ينشأ حول الملف مجال مغناطيسي، تقطع ملفات الملف هذا المجال، يتولد جهد نتيجة هذا القطع، يكون هذا الجهد يعاكس الجهد الأصلي و يحارب تغير التيار الأصلي، بما معناه أن هذا الجهد العكسي سيمنع مرور التيار في الملف و لكن بشكل مؤقت، و في النهاية التيار سيمر في الملف لأن الجهد العكسي الذي يظهر في الملف هو مؤقت و لحظي، و بالتالي فإن التيار الأصلي لا يتزايد بسرعة في الملف.

نستنتج أن فائدة الملف هي منع التغير المفاجئ في التيار.

إن الجهد في الملف يعتمد على تغير التيار، أي أنه إذا كانت قيمة التيار المار في الملف هي صفر أمبير و سوف يمر تيار بقيمة 5 أمبير، فسوف يكون هناك جهد V1 ، 

و إذا كانت قيمة التيار المار في الملف هي صفر أمبير و سوف يمر تيار بقيمة 10 أمبير، فسوف يكون هناك جهد V2 يختلف تماماً عن V1، و ذلك لأن الجهد يعتمد على تغير التيار.

(إذا كان التيار ثابت فإن الجهد على طرفي الملف هو صفر(0)).

يرمز للحث الذاتي بالرمز (L)  و واحدته الهينري(H) (Henry)و هو خاص بكل ملف، أي أنه لكل ملف حث ذاتي خاص به.

يختلف الحث الذاتي للملف إذا كان القلب للملف هو الهواء أو غير الهواء مثل الصلب أو الفيرايت أو الألمنيوم أو النحاس ..الخ

الاختلاف هو بالنفاذية المغناطيسية، فإذا كان القلب صلب يتضاعف الحث الذاتي 100 مرة، و إذا كان فيرايت يتضاعف أكثر من 640 مرة، و ذلك حسب الجدول المرفق في الصورة التالية:

و يكون قانون الحث الذاتي لملف ذو قلب هوائي هو:

L=𝜇₀*((N^2)*A)/L

رمزه (M)، 

عند وجود ملفين بينهما مسافة قصيرة فإن كل ملف سيتأثر بالمجال المغناطيسي للملف الآخر الذي بجانبه، و كلما كانت المسافة قصيرة بين الملفين كلما زادت قيمة الحث المتبادل، و كلما طالت المسافة بين الملفين كلما قلت قيمة الحث المتبادل.

يمكن حساب قيمة الحث المتبادل من القانون:

M=(𝜇₀*𝜇𝑟*N1*N2*A)/L

و لكن لكل ملف هناك فائدة للحث نحصل عليها بجمع الحث الذاتي للملف الأول مع الحث المتبادل للملفين.

L=L1+M للملف الأول

L=L2+M للملف الثاني

✩عند قطع التيار عن الملف يظهر فولت عالي جداً قد يصل إلى مئات الفولتات، مما سيؤدي إلى ظهور شرارة، يمكننا الاستفادة من هذه الشرارة في السيارات لإشعال الوقود مثلاً أو في شاشات الحاسوب..

يتم التوصيل الملفات على التسلسل بتوصيل نهاية الملف الأول مع بداية الملف الثاني و نهاية الملف الثاني مع بداية الملف الثالث و هكذا حسب عدد الملفات.

يتم تحصيل الحث الذاتي للملفات الموصولة على التسلسل بجمع الحث الذاتي الذاتي لكل ملف من خلال القانون التالي:

L total = L1+L2+L3+...+Ln

و لكن يجب الانتباه الى طريقة اللف ، لنفرض أن لدينا ملفين موصولين على التسلسل و بنفس طريقة اللف ( التيار بنفس الجهة )، سينتج مجال مغناطيسي عن كل ملف و سيكون هناك مجال ناتج عن الملفين معاً و بالتالي سيكون هناك قيمة حث أعلى:

L total = L1+L2+L3

أما إذا وصلنا ملفين على التسلسل و لكن بعكس طريقة اللف فسيعملان بعكس بعضهما و بالتالي سينقص الحث المتبادل من كل ملف:

L total = (L1-M) + (L2-M) = L1+L2-2M

إذا كان لدينا في دارة معينة عدة ملفات و لكن ليس لهم علاقة ببعض، أي أنه لكل ملف عمله الخاص، و لكن قد يكونان قريبان من بعضهما البعض و هذا سيسبب حث متبادل قد يفسد عمل الدارة، و حتى إذا كانا بعيدين عن بعضهما لمسافة معينة فقد يظهر لدينا حث متبادل بقيمة صغيرة و هذا قد يسبب إفساد عمل الدارة أيضاً، ما الحل لهذه المشكلة؟

الحل هو وضع الملفين متعامدين أي أن يكون ملف بشكل عمودي و الآخر بشكل أفقي، و هذا لأن اتجاه الحقل المغناطيسي لكل ملف سيكون بشكل يختلف عن اتجاه الحقل للملف الآخر.

يتم توصيل الملفات على التفرع بوصل بداية الملف الأول مع بداية الملف الثاني مع بداية الملف الثالث و هكذا حسب عدد الملفات الموصولة، و يتم وصل نهاية الملف الأول مع نهاية الملف الثاني مع نهاية الملف الثالث و هكذا حسب عدد الملفات الموصولة، و يتم تحصيل الحث الذاتي للملفات الموصولة على التفرع عن طريق القانون التالي:

لو كان لدينا دارة كهربائية ذات منبع مستمر تحتوي على مفتاح (Switch) و مقاومة (R) و ملف (L) موصولين على التسلسل، في البداية يكون المفتاح (Switch) مفتوح، و عند الضغط على المفتاح (Switch) لا يمر التيار بكامل قيمته في الملف ، لأن الملف يمانع مرور التيار، في اللحظة الأولى التي قمنا فيها بالضغط على المفتاح (Switch) يكون التيار صغير الملف و يكون الجهد أعظمي، أي يعتبر الملف دارة مفتوحة، و لكن بعد وصول التيار للقيمة العظمى في الملف سوف يُعتبر الملف حينها سلك في الدارة.

يعمل الملف على تأخير التيار ربع دورة زمنية 90º (𝛑/2)

إذا كان لدينا دارة تيار متردد تحوي مقاومة(R) وملف(L) موصولين على التسلسل، لا يمكننا جمع مفاعلة الملف XL مع المقاومة (R)، لأن كحصلة جمع المقاومات و المفاعلات مه بعضها البعض تسمى الممانعة و يرمز لها بالرمز Z، و يعطى قانونها بالشكل التالي:  Z= √(R^2)+(XL^2)، هو جمع قيمة المقاومة للتربيع مع قيمة الممانعة للتربيع ة الكل تحت الجذر.

⇦ الملف عنصر يقاوم التغير المفاجئ في التيار.

⇦ تتغير قيمة الملف وفقاً لعدد لفاته، و وجود القلب، و قطر اللفات، و أيضاً يتأثر بوجود ملفات أخرى حوله.

⇦ يعمل الملف على تأخير إشارة التيار المتردد عن إشارة الجهد بزاوية 90º.

⇦ الملف يُعتبر مقاومة في دوائر التيار المتردد و يسمى مفاعلة حثية و تزيد بزيادة التردد.

أنواع الملفات

من حيث التردد:

1-ذات تردد منخفض: هي الملفات التي تستخدم في الترددات الصوتية و التي تتراوح بين 20Hz الى 20KHz و هي ملفات ذات قلب حديدي.

2-ذات تردد متوسط: ملفات تستخدم في الترددات المتوسطة و التردد المتوسط في أجهزة الراديو AM و يساوي 465KHz، و هي ملفات يكون قلبها من الفيرايت.

3-ذات تردد مرتفع: هي الملفات التي تستخدم في الترددات العالية التي تزيد عن 2MHz، مثل دوائر التنعيم، و هي ملفات ذات قلب هوائي.

⇦ في حالة الترددات العالية تكون ممانعة الملفات كبيرة، و في حال كانت الترددات منخفضة تكون ممانعة الملفات منخفضة.

1- الملفات الملونة (Bands): مشابهة تماماً للمقاومات، و يمكن قراءة قيمها عن طريق كود الألوان كما هو موضح في الجدول المرفق في الصورة في الأسفل، و هي عبارة عن ملفات بأربع ألوان، أما بالنسبة للملفات بثلاثة ألوان يكون اللون الأول و الثاني هما قيمة الملف و اللون الثالث يمثل نسبة الخطأ، و تكون وحدة القياس بالميغا هنري (MH).

الجدول (1)

 

أما إذا كان مكتوب على الملف رقم بدون أي رموز، 600 مثلاً أو 331، نقرأ قيمة الملف بالشكل التالي: 600 أي أن قيمة الملف هي 60𝝁𝜢 ، نضع أول رقمين  و الرقم الثالث يمثل عدد الأصفار، هنا الرقم الثالث هو 0، أي أنه لا نضع أي صفر.

أما بالنسبة ل 331 ف نضع أول رقمين 33 و نضع صفر واحد لأن الرقم الثالث هو 1 فتكون قيمة الملف هي 330𝝁𝜢.

لو كان لدينا ملف مكتوب عليه 9R3K حرف K هنا يمثل نسبة الخطأ و نعرفها من الجدول السابق، و تكون قيمة الملف هنا هي 9.3𝝁𝜢 +/- 10%.

لو كان مكتوب على الملف حرف N هذا يعني أن قيمة الملف بالنانو، مثلاً N55، حرف N هنا يمثل فاصلة عشرية كما هو الحال لحرف R و لكن الفرق بينهما هو أن حرف N يدلنا على أن القيمة تكون بالنانو، فالقيمة هي 0.55nH.

⇦ لو لم تذكر نسبة الخطأ فهي تلقائياً +/- 20% 

⇦ لو لاحظت وجود رمز بهذا الشكل 9K7 فإن حرف k يمثل فاصلة عشرية فقط.