الدائرة المكافئة

فى الهندسة الكهربائية والعلوم ، الدائرة المكافئة تشير إلى دائرة نظرية تحتفظ بكل الخصائص الكهربائية لدائرة كهربية معطاة . ويعتقد أن الدائرة المكافئة تبسط الحسابات ، وعلى نطاق أوسع فإنها الشكل الأبسط لدائرة أكثر تعقيدا للمساعدة في تحليلها .

في شكلها الشائع ، فإن الدائرة المكافئة تتكون من عناصر خطية و غير فعالة .ولكن الدوائر المكافئة الأكثر تعقيدا تقوم بتقريب السلوك الغير خطي للدائرة الأصلية أيضا . وتسمى الدوائر الأكثر تعقيدا بالنماذج الشاملة للدائرة الأصلية . وكمثال على النماذج الشاملة هي دائرة بويل لمضخم التشغيل 741 .

تستخدم الدوائر المكافئة أيضا في الوصف الكهربي لـ:

 

المواد أو الأنظمة الحيوية والتى بها لا يستطيع التيار أن يمر داخل دوائر محددة .أو

المقاومات الموزعة مثل الموجودة بالخطوط أو الملفات الكهربية والتى لا تعبر فعليا عن المكونات المنفصلة .

على سبيل المثال ، يمكن التعبير عن الغشاء الخلوي بمكثف (مثل دهن ثنائي الطبقة ) بالتوازي مع مقاومة مصدر الجهد المستمر ( مثل قناة أيونية تزود بالطاقة عن طريق التدرج الأيوني خلال الغشاء ) .

مبرهنة ثيفينين ونورتون

واحدة من نظريات الدوائر ذات الخصائص المدهشة والتى تتعلق بالقدرة على التعامل مع أي دائرة ذات طرفين ولا تهتم بمدى تعقيدها وتتعامل بمصدر ومعاوقة فقط ، حيث تحتوى على شكلين من الدوائر المكافئة البسيطة .

مبرهنة ثيفينين : يمكن استبدال أي دائرة خطية ذات طرفين بمصدر جهد واحد و معاوقة موصلة على التوالي .

مبرهنة نورتون : يمكن استبدال أي دائرة خطية ذات طرفين بمصدر تيار واحد و معاوقة موصلة على التوازي .

ومع ذلك ، يمكن أن تكون المعاوقة بالتعقيد الشديد (كدالة في التردد ) وتكون غير قابلة للإختزال إلى شكل أكثر بساطة .

 

دائرة مكافئة لكوبري كمصدر جهد مع دائرة مكافئة لمقياس جهد

الدوائر المكافئة المستمرة والمترددة

فى الدوائر الخطية ، بسبب مبدأ التراكب ، فإن خرج الدائرة يساوي مجموع خرج كل مصدر مستمر بمفرده ، ومجموع خرج كل مصدر متردد بمفرده . وعلاوة على ذلك فإنه يتم تحليل استجابة الدائرة بإستقلال ، وباستخدام دوائر مكافئة مترددة ومستمرة و منفصلة والتى لها نفس الاستجابة كالدوائر الأصلية عند تعرضها لتيار مستمر ومتردد بالترتيب . ويتم حساب الاستجابة المركبة بإضافة الإستجابات المستمرة والمترددة :

يمكن تكوين دائرة مكافئة مستمرة باستبدال كل المكثفات بدوائر مفتوحة ، والملفات بدوائر قصر ، وتقليل المصادر المترددة إلى الصفر ( استبدال مصادر الجهد المترددة بدوائر قصر ومصادر التيار المترددة بدوائر مفتوحة ) .

يمكن تكوين دائرة مكافئة مترددة بتقليل جميع المصادر المستمرة إلى الصفر ( استبدال مصادر الجهد المستمر بدوائر قصر ومصادر التيار المستمر بدوائر مفتوحة ) .

يمتد هذا الأسلوب غالبا إلى الدوائر الغير خطية ضعيفة الإشارة مثل دوائر الترانزستور ، بجعل الدائرة خطية حول نقطة الإنحراف (الإنحياز) ، باستخدام دائرة مكافئة مترددة مصنوعة عن طريق حساب المقاومة المترددة للإشارة الضعيفة للمكونات غير الخطية عند نقطة الإنحراف .

شبكة ذات طرفين

الدوائر الخطية ذات الأربع أطراف والتى بها يتم إدخال الإشارة إلى زوج من الأطراف ويتم أخذ الخرج من زوج الأطراف الآخر ، غالبا يتم تصنيفهم كشبكة ذات طرفين . ويكمن تمثيل ذلك بدوائر مكافئة بسيطة مكونة من معاوقات ومصادر معتمدة .ولكى يتم تحليلهم كشبكة ذات طرفين ، ينبغى أن تتبع التيارات في الدائرة شرط المدخل (المنفذ) : التيار الداخل من طرف من الطرفين ينبغى أن يساوى التيار الخارج من الطرف الآخر . عن طريق تقويم الدائرة الغير خطية وجعلها خطية حول نقطة التشغيل ، مثل تمثيل الشبكة ذات الطرفين للترانزستور .

دوائر دلتا وستار

فى دوائر الطاقة ثلاثية الطور ، يمكن ربط المصادر والأحمال ثلاثية الطور بطريقتين مختلفتين ، تسمى توصيلة دلتا أو توصيلة ستار(نجمة) . وأثناء تحليل الدوائر فإنها عادة تبسط التحليل للتحويل بين دوائر دلتا ودوائر ستار . ويمكن تحقيق ذلك بتحويل ستار- دلتا .