الترانزستور

[عسكر]

بسـم اللـه الرحمـن الرحيـم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
سألني ولدي عن هذه المسألة قلت لن يبخل إخوة لنا في المنتديات العلمية في الارشاد و التوضيح
 ولست أدري إن كنت أدرجت هذا الاستفسار في المكان الصحيح
و المسألة هي:

نحن نعلم أن الترانزستور أحدث ثورة علمية و صناعية منذ منتصف القرن العشرين

و كما مر معنا في الدراسة أن الترانزستور وظيفته زيادة الاستطاعة من خلال إجبار  تيار ذو شدة  
صغيرة بالمرور في مقاومة كبيرة وهنا اصطلحوا مقدار خاص بالترانزستور هو عامل التضخيم

ولكن نلاحظ أن الترانزستور يؤدي إلى زيادة في الاستطاعة أي في الطاقة المتولدة في واحدة

الزمن و بالتالي في الطاقة الكلية  خلال زمن معين

و التيار الناتج ذو شدة مساوية تقريبا للشدة الداخلة أما فرق الكمون فهو كبير

و هنا أسأل من أين جاءت الزيادة في الطاقة ؟؟؟...

ربما البعض يختلف حول هذه النقطة و يفسرها من طريقة عمل الترانزستور و لكن ألا يحق لنا

التساؤل و طرح الفكرة التالية:

1) التيار الناتج من الترانزستور متواصل لو حولنا هذا التيار إلى متناوب (بطريقة ما)
(هنالك على ماأعتقد عدة طرق)
2) ثم أدخلنا هذا التيار إلى محولة بحيث يصبح الشدة عالية و التوتر منخفض
3)أعدنا تحويل التيار المتناوب إلى متواصل
4)أدخلنا هذا التيار إلى ترانزستور له عامل تضخيم معين

وبعد تكرار العملية عدة مرات مع مراعاة الشدات و التوترات القصوى التي تتحملها الترانزستورات المستخدمة

فنلاحظ أنه ينتج تيار ذو شدة و توتر عاليين

طبعا قد يوجد من يقول أن هنالك هدرا في الاستطاعة كطاقة حرارية و لكن على ما أعتقد أنها ستكون مهملة أمام

عامل التضخيم الهائل للترانزستور فأقل ما يمكن عامل تضخيمه يتجاوز 100
 
و كمثال رقمي على ما يفترض أن ينتج لو افترضنا أن جميع الترانزستورات عامل تضخيمها 100

1)أدخلنا تيار فكانت استطاعة الباعث(دارة العبور) 1 واط=====ترانزستور====> 100 واط=====ترانزستور====>10000 واط=====ترانزستور====>1000000واط.!!!

 والآن أكرر سؤالي من أين أتت الزيادة أعتقد أن الفكرة أصبحت أوضح.

قد تكون وجهة نظر خاطئة فأرجو التصحيح و الإفادة و لكن وفي نفس السياق أطرح سؤال آخر

نحن نعلم أن الطاقة المختزنة في المكثفة تعطى بالعلاقة 1/2*فرق الكمون بين لبوسيها * شحنتها

ولكن مع إجراء بعض الحسابات على أي مكثفة مستوية و الحصول على مقدار الطاقة المختزنة من خلال القوانين ثم إبعاد
اللبوسين عن بعضهما بمقدار أكبر و إعادة حساب الطاقة المختزنة نلاحظ زيادتها بشكل كبير أرجو بيان السبب العلمي لهذة الظاهرة
(صراحة أنا أعتقد أن السبب هو توزع الشحنات و العمل(الشغل) الذي قدم أثناء الابعاد و لكن أريد الاستزادة للإفادة)
 
ملاحظة عامل التضخيم =الاستطاعة الناتجة /الاستطاعة الداخلة

التحية للجميع..

[salwanrawas]

إن استيعابك لموضوع الترانزستور على ذلك النحو ليس صحيحاً و خصوصاً فيما يخص عملية التكبير . بل يمكنك النظر إلى الأمر على نحو مختلف تماماً..

أنظر مثلاً إلى المثال التالي .. ميكرفون - دارة تكبير ترانزستورية - سماعات

إن الطاقة الكهربائية الصوتية الناتجة عن الميكرفون تدخل إلى دارة التكبير (المضخم) و تخرج إلى السماعة مكبرة ألوفاً من المرات بحيث يكون الصوت الناتج أعلى بكثير جداً من صوت المتكلم
فمن أين جاءت تلك القدرة الزائدة ؟؟؟

الجواب : لقد نسيت أن هناك وحدة تغذية مستمرة (بطاريات - أو كهرباء متناوبة تمر على جسر تقويم و مكثفة تنعيم ... ) تغذي دارة المضخم .. بحيث أن تلك الدارة تستهلك قدرة كهربائية من وحدة التغذية . فإن وضعت مقياس يقيس التيار المستهلك من البطارية ضمن الدارة لعرفت أن التيار المستهلك يزيد كلما ازداد التكبير و أن التيار يزداد كلما ازداد ارتفاع الصوت الناتج على السماعات في الخرج ..  فهل علمت من أين تأتي الطاقة الزائدة تلك ..
إنها هي تلك الطاقة المستهلكة من وحدة التغذية ..
و مهما كانت بينة دراة التكبير تلك سواء كانت ترانزستورية أم تعمل على الصمامات الكهربائية القديمة .. أو مهما كان الأمر فالنتيجة هي نفسها ..

الآن ننتقل إلى السؤال بالشكل الصحيح .. كيف يحدث التكبير ؟؟
الجواب إن تيار المجمع يتناسب مع تيار القاعدة بعامل تكبير معين فلا يمر أي تيار في المجمع طالما أنه لا يوجد تيار يمر في قاعدة الترانزستور و عندما نزيد تيار القاعدة يزداد تيار المجمع بشكل يتناسب معه ..
و لكن التيا رالذي يمر في القاعدة ناتج عن إشارة الدخل الكهربائية ..
أما تيار المجمع فينتج عن وحدة التغذية التي تغذي الدارة الترانزستورية و ليس ناتج عن الترانزستور نفسه.



أنا آسف لأجل حلمك في توليد الطاقة بواسطة تكبير الطاقة الصغيرة بواسطة دارة ترانزستورية و لكن ذلك يخالف قوانين الطبيعة فالطاقة لا تخلق من عدم .. بل يمكن تحويلها من شكل لآخر . فقط

بالنسبة للشق الثاني من السؤال .. حول المكثفة
سأحاول أن أجيب بوضوح و مباشرة دون الدخول في المعادلات الكهربائية ..
إن قطبي المكثفة حين شحنها يكتسب أحدهما شحنة موجبة و الآخر شحنة سالبة و بالتالي يتجاذبان ..
الأن عندما نتركهما يتحركان بكل حرية فمن المفترض أن يتجاذبان بقوة كولون المعروفة و بالتالي يتلامسان و تتعادل الشحنة الكهربائية و هكذا تصرف الطاقة الكهربائية الساكنة المختزنة  على تلك الحركة الميكانيكية . و لكن عندما نقوم بمباعدتهما فإننا عملياً نقوم بالعكس حيث نبذل مجهود إضافي لمباعدتهما بعكس قوة التجاذب الكهربائية و بالتالي تزداد الطاقة الكامنة المقدمة على شكل عمل ميكانيكي لتخزن على شكل طاقة كهربائية . و تلك هي الطاقة الزائدة التي تسأل عنها .

[zidane]

الله ينور عليك ...و الله مية مية ...ربنا يزيدك و يزدنا

[عسكر]

بسـم اللـه الرحمـن الرحيـم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
الأخ الغالي مشكور على التجاوب السريع والفعال وجعله الله في ميزان أعمالك
لست على اطلاع ودراية بالموضوع وأترك المجال لصاحب السؤال الذي بدأه وإن شاء الله سيجد مبتغاه :

أخي العزيز شكراً لك وإن كانت الفكرة لم تتضح بعد

فأنا مجرد طالب و معلوماتي مقتصرة على الكتاب الذي ندرسه و على أبسط أنواع الترانزستورات
لذا فقد أرفقت صورة مأخوذة من الكتاب الذي يدرس لدينا و فيها شكل يبين الترانزيستور البسيط فأرجو إن كان بالمكان الشرح وفقا لها
و كما سوف ترى فقد ذكر أن زيادة صغيرة في شدة التيار الذي يمر في دارة الباعث سوف يؤدي إلى زيادة كبيرة في فرق الكمون
في دارة المجمع و هناك مخطط بياني يبين ذلك...
الآن أسأل من جديد من أين جاءت القدرة الزائدة هل من المولد في دارة الباعث أم من المولد في دارة المجمع أم من الاثنين معا
و إن كان كذلك فلماذا لم يصلوا المولدين معا!!!...ربما ستجيبني بأن التيار الناتج لن يكون مضخما إذا هنا يتغير السؤال
هل الترانزستور يسمح باستهلاك كمية أكبر من الطاقة الكهربائية الناتجة عن المدخرة و لكن بزمن أقل
أي بدل أن يعطي المنبع 1 واط لمدة مثلا 10 ساعات يعطي 10 واط لمدة ساعة؟؟؟!!...
أنا لست مهندس و لا أفهم في تضخيم الصوت بواسطة الترانزستور فأرجوا أن يكون الشرح على مثال الكتاب
علما أنه قد فسر سبب التضخيم هو أن الترانزستور يمرر شدة تيار صغيرة في مقاومة كبيرة
أرجو أن لا أكون قد أثقلت عليك و الشكر الجزيل مرة أخرى لتجاوبك السريع
نورنا نور الله عليك
التحية للجميع

[salwanrawas]

أخي الكريم
أهلاُ و سهلاُ بك. و مهما تكون معلوماتك سنحاول مساعدتك إن شاء الله
معك حق أنك لم تستطع أن تفهم من هذا الشرح المرفق في الكتاب إلا الشيء اليسير جداً ... للأسف  فهو غير واضح ..... شأنه شأن معظم مناهج التعليم في بلادنا .

أما لإجابتك حول القدرة الزائدة و من أين أتت ..
سأشرح لك بعض النقاط التي وردت في كتابك و لو أن الموضوع ليس كافياً على هذا النحو
و لكن قبل البدأ في التوضيح
ألفت انتباه بعض القراء أن قطب الترانزستور الباعث يسمى في بعض الأقطار العربية المشع كما هو موضح في كتاب الأخ و لذلك سأستخدم نفس المصطلح .

كتبوا لك في الكتاب :

عامل التضخيم = الاستطاعة الناتجة / الاستطاعة الداخلة
و هنا تبرز ضرورة توضيح كل من المفاهيم الواردة في هذه المعادلة بالأسئلة التالية

سؤال أول : ما هي الاستطاعة الداخلة إلى الترانزستور ؟؟

الجواب :
باعتبار الدخل هو مو1 فإن الإستطاعة الداخلة هي الطاقة التي يقدمها المولد مو1 إلى الترانزستور بين القطبين ( المشع=ع  و القاعدة =د )
و بحسب قوانين أوم في الدارات الكهربائية كتبوا لك أن :

الاستطاعة الداخلة = مقاومة( المشع - قاعدة) . مربع تيار المشع
في حقيقة الأمر أن تلك المعادلة و لو كانت صحيحة من حيث الشكل لكن مقاومة المشع-قاعدة ليست مقدار ثابت لأن الممانعة هذه يمكن تشبيهها بممانعة ديود منحاز أمامياً و هذه المقاومة تتعلق بمنحني يشبه خواص منحني خواص الديود تماماً و لكن باختصار تلك الممانعة تعتبر صغيرة بكل الأحوال .

سؤال ثاني : الآن ما هي الاستطاعة الناتجة ؟؟
ذلك هو الأمر الذي يزعجك أخي الكريم .. تلك هي الاستطاعة المكبرة ...  ما هي و من أين أتت
أخي الكريم لكسر ذلك اللبس يجب أن تعرف أن تلك الاستطاعة هي استطاعة مستهلكة في دارة الخرج و ليست مولدة .. أي أن الترانزستور في هذه الدارة البسيطة و الغير عملية المرسومة لدي يستهلك تلك الاستطاعة في الخرج و يبددها على شكل حراري حيث يسخن و ترتفع حرارته بسببها
و ليست تلك الاستطاعة كما كنت تعتقد أن الترانزستور يولدها ...
أي التبس لديك معنى كلمة استطاعة ناتجة بحيث أنك اعتقدت أنها استطاعة تنتج عن الترانزستور و الحقيقة أنها استطاعة تستهلك في دارة خرج الترانزستور و هي قادمة من وحدة التغذية المرتبطة مع الخرج .
و في الشكل الذي لديك هنا .
الاستطاعة الناتجة(المستهلكة في الخرج)= مقاومة (المجمع-قاعدة). مربع تيار المجمع

علماً أنه كما ذكر أن تيار المشع يساوي تقريباً تيار الباعث

الآن يبرز لديك سؤال جديد .. كم تبلغ مقاومة(المجمع-قاعدة) ؟؟؟؟
ليس هناك قيمة معينة .. فحسب خواص الترانزستور أنه إن لم يتوفر تيار قاعدة فإن تيار المجمع ينعدم مهما كان الجهد مو2 .. و بالتالي تكون الممانعة لا نهائية
و تنخفض الممانعة و يبدأ التيار بالمرور عند تطبيق مو1 بانحياز أمامي بين القاعدة و الباعث بحيث يمر تيار في قاعدة الترانزستور و بالتالي يمر تيار في المشع و المجمع يساوي تيار القاعدة مضروباً بعامل تكبير التيار و الذي يبلغ قيمة تتراوح بين 50 حتى 200 بحسب الترانزستور
و هكذا و بكل الأحوال تكون ممانعة خرج الترانزستور بحسب طريقة الشرح المذكورة في كتابكم كبيرة و هكذا يكون كسب الاستطاعة كبيراً ..
----------------------------------------------
طبعاً تلك هي مجرد فكرة أولية عن الترانزستور و بشرح مقتضب بشدة و لكن لم يتوضح منها استخدامات الترانزستور .. و لا أي شيء ..
فعندما نقول أن الترانزستور يستخدم كمكبر .. ماذا نقصد .. ما هو المقدار الكهربائي الصغير الذي نود تكبيره و لماذا ؟؟
أكيد الصوت مثلاً بعد مروره بالمكرفون يتحول إلى إشارة كهربائية صغيرة بحاجة للتكبير ليتم الاستماع إليها بواسطة السماعة .. و المكبر هنا هو ترانزستور مع بعض العناصر الالكترونية الأخرى من مقاومات و مكثفات .. و كذلك الصوت الناتج عن رأس المسجلة بحاجة للتكبير بنفس المبدأ ... و كذلك الإشارة الضعيفة التي نلتقطها من الهواء لتدخل للتلفزيون بحاجة للتكبير ..

أرجو منك أن تطلع على سلسلة دروس الأستاذ محمد زكي و غيرها من المواضيع المدروجة في مشاركات المنتدى و بذلك تأخذ  فكرة أوسع حول تلك المواضيع ..
----------------------------------------------

المهم في الموضوع .. ليس هناك أية استطاعة مولدة ناتجة عن الترانزستور كما اعتقدت سابقاُ بل تلك الاستطاعة هي استطاعة مستهلكة من دارة التغذية بكل الأحوال .

لماذا نستخدم وحدتي تغذية مو1 و مو2 ؟؟
فقط لتوضيح مثال مبسط معين كما هو واضح لكن في الحقيقة و على أرض الواقع فإنه في جميع الأجهزة الالكترونية تقريباً يكتفى بوحدة تغذية واحدة لكل مراحل عمل الجهاز و يتم تزويد كل رجل من أرجل الترانزستورات مثلاً بجهد مأخوذ من وحدة التغذية الوحيدة عبر مقاومة ذات قيمة مناسبة . و تسري جميع التيارات من وحدة التغذية القطب الموجب مروراُ بتلك المقاومات إلى أرجل الترانزستور و تخرج باتجاه الأرضي المشترك للدارة و الذي يمثل بالحقيقة القطب السالب من  وحدة التغذية .
-----------------------------------------

[عسكر]

بسـم اللـه الرحمـن الرحيـم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
الشكر الجزيل مقرونا بالتحية للأخ م أحمد سلوان رواس على المعلومات القيمة

والحقيقة أنك كفيت ووفيت فلك كل الشكر والمحبة والتحية وزال الغموض الذي كان

بسبب ضعف واضع المناهج في بلادنا وكما يبدو أن الذي وضع الموضوع في المنهاج

ليس من ذوي الاختصاص

تحية مرة أخرى وشكرا للمنتديات العلمية

التحية للجميع