في عالم الإلكترونيات الحديثة الشاسع، تتألق المحاثات كمكونات أساسية تمكن بهدوء من التقدم التكنولوجي الذي لا يحصى. على الرغم من أنها غالبًا ما تكون صغيرة ومتواضعة، إلا أن هذه المكونات الكهربائية السلبية تلعب أدوارًا لا غنى عنها عبر الأجهزة التي تتراوح من الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر إلى المحركات الصناعية وأنظمة نقل الطاقة.

الفصل الأول: المفاهيم الأساسية

1.1 ما هي المحاثة؟

تقوم المحاثة (وتسمى أيضًا الملف أو الخانق أو المفاعل) بتخزين الطاقة في مجال مغناطيسي عندما يتدفق التيار الكهربائي من خلالها. يتم بناء هذا المكون السلبي الأساسي عن طريق لف سلك موصل في ملف، ويقاوم هذا المكون التغييرات في تدفق التيار من خلال الحث الكهرومغناطيسي.

1.2 المعلمات الرئيسية

تشمل المواصفات الهامة للمحثات ما يلي:

• الحث (L): تقاس بوحدة هنري (H)، تحدد هذه الكمية سعة تخزين الطاقة. تشمل الوحدات الفرعية الشائعة ميلي هنري (mH) وميكرو هنري (µH) ونانو هنري (nH).
• التيار المقنن: الحد الأقصى للتيار المستمر قبل تدهور الأداء.
• عامل الجودة (Q): نسبة الطاقة المخزنة إلى الطاقة المفقودة، مما يشير إلى الكفاءة.
• تردد الرنين الذاتي: التردد الذي يتسبب فيه السعة الطفيلية في الرنين.

1.3 التصنيف

تختلف المحاثات حسب البناء والتطبيق:

حسب الهيكل:

• نواة هوائية (للدوائر عالية التردد)
• نواة فيريت (تردد متوسط ​​منخفض)
• نواة مسحوق الحديد (تطبيقات التيار العالي)

• حلزونية (تداخل كهرومغناطيسي منخفض)
• تركيب سطحي (تصميمات محدودة المساحة)

حسب الوظيفة:

محاثات الطاقة (تخزين الطاقة)

محاثات التردد اللاسلكي (ضبط الإشارة)

خانقات الوضع المشترك (قمع الضوضاء)

• الفصل الثاني: مبادئ التشغيل 2.1 الحث الكهرومغناطيسي
• تعمل المحاثات وفقًا لقانون فاراداي للحث. يولد التيار المتغير مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا، والذي بدوره ينتج قوة دافعة كهربائية مضادة تعارض تغير التيار. تمكن هذه الخاصية من تخزين الطاقة وقدرات الترشيح. 2.2 حساب الحث
• بالنسبة للملفات ذات النواة الهوائية، يقترب الحث على النحو التالي: L = (µ₀ × N² × A) / l

حيث µ₀ هي نفاذية الفراغ (4π×10⁻⁷ H/m)، و N هو عدد اللفات، و A هي مساحة المقطع العرضي، و l هو طول الملف. تتطلب النوى المغناطيسية حسابات أكثر تعقيدًا تتضمن نفاذية النواة.

الفصل الثالث: مزايا النواة

تخزين الطاقة:

تحتفظ مؤقتًا بالطاقة الكهربائية في المجالات المغناطيسية.

انتقائية التردد:

ترتفع المعاوقة مع التردد، مما يتيح الترشيح.

حصانة الضوضاء:

يقمع تقلبات التيار السريعة التي تسبب التداخل.

الفصل الرابع: التطبيقات الرئيسية

4.1 الدوائر المضبوطة

تجمع دوائر LC بين المحاثات والمكثفات لتحديد ترددات معينة في أجهزة الراديو وأجهزة التلفزيون وأنظمة الاتصالات عن طريق تحديد ترددات الرنين.

4.2 مستشعرات القرب

تكتشف المستشعرات الاستقرائية الأجسام المعدنية دون تلامس عن طريق مراقبة تغييرات الحث الناتجة عن التيارات الدوامية.

4.3 تحويل الطاقة

تستخدم مصادر الطاقة ذات الوضع التبادلي المحاثات لتنظيم الجهد، وتخزين الطاقة أثناء تقلبات الإدخال للحفاظ على خرج ثابت.

• 4.4 المحركات الكهربائية
• تعتمد محركات الحث على لفائف الجزء الثابت القائمة على المحاثات لتوليد مجالات مغناطيسية دوارة تدفع الدوران الميكانيكي.
• 4.5 المحولات
• تمكن المحاثات المقترنة المتعددة من تحويل الجهد في شبكات توزيع الطاقة، ورفع الجهد لنقل فعال وخفضه للاستهلاك الآمن.
• 4.6 قمع التداخل الكهرومغناطيسي

تمتص خرزات الفريت الضوضاء عالية التردد في الكابلات والدوائر، مما يمنع التداخل الكهرومغناطيسي في الأجهزة الإلكترونية الحساسة.

الفصل الخامس: معايير الاختيار

• يتطلب اختيار المحاثات المناسبة تقييم ما يلي:
• قيمة الحث المطلوبة
• قدرة التعامل مع التيار
• نطاق تردد التشغيل

قيود الحجم المادي

تحمل درجة الحرارة