مفهوم الدائرة الكهربائية
يُمكن تعريف الدائرة الكهربائية على أنها حلقة مُغلقة تسري فيها الإلكترونات، وفي الغالب تكون البطارية هي مصدر هذه الإلكترونات أو مصدر للتيار الكهربائي الذي يَسري في الدائرة، ولن تسري بها الإلكترونات في حالة عدم إغلاق الدائرة بشكل كامل، ويتم الاستفادة من الدوائر الكهربائية بشكل عام للقيام بعمليات توليد الكهرباء، أو الحرارة، أو الطاقة الميكانيكية.[1]
إذا كانت الدائرة الكهربائية من النوع البسيط فإنها تكون عبارة عن حلقة مُغلقة تَجمع ما بين بطارية واحدة أو أكثر، بالإضافة إلى مُقاومة كهربائية واحدة أو أكثر، وتَربُط بينهم الأسلاك الكهربائية، ويتم تصنيف الدوائر الكهربائية البسيطة إلى دوائر كهربائية على التوالي أو دوائر كهربائية على التوازي، حيث يُمكن قياس الكميات الفيزيائية التالية في هذه الدوائر الكهربائية:[2]
- التيار الكهربائي: يُرمَز له بالحرف آي (بالإنجليزية: I)، ويُقاس بوحدة الأمبير (بالإنجليزية: Amperes)، والتي يُرمَز لها بحرف A.
- المُقاومة الكهربائية: يُرمَز لها بالحرف آر (بالإنجليزية: R)، وتُقاس بوحدة الأوم (بالإنجليزية: Ohms)، والتي يُرمَز لها بالرمز W.
- فرق الجهد الكهربائي: يُرمَز لفرق الجهد الكهربائي بالحرف في (بالإنجليزية: V)، ويُقاس بوحدة الفولت (بالإنجليزية: volts)، والتي يُرمَز لها بالحرف v.
مفهوم الدائرة الكهربائية على التوالي
يُمكن تعريف الدائرة الكهربائية على التوالي بأنها الدائرة التي يوضَع بها جميع مكونات الدائرة بصف واحد، أي أنه لا يوجد سوى مسار واحد لتدفُق الكهرباء، ويُمكن فهم وحِساب الدوائر الكهربائية على التوالي من خلال ما يلي:[3]
- التيار ذاته يتدفق عبر جميع مكونات الدائرة الكهربائية التي على التوالي: حيث يكون التيار الكهربائي عند أي نقطة من النقاط في الدائرة الكهربائية على التوالي مُتساوي في القيمة مع جميع النقاط الأُخرى في نفس الدائرة، مما يُساعد في حِساب بعض الكميات الفيزيائية باستخدام قانون أوم.
- المُقاومة الكُلية للدارة على التوالي تُساوي مجموع المُقاومات الموجودة في الدائرة: لمعرفة قيمة التيار الكهربائي في الدائرة الكهربائية على التوالي، يجب حِساب مجموع المُقاومات الموجودة في الدائرة، والتي تُساوي المُقاومة الكُلية لهذه الدائرة.
- الجهد الكهربائي المُطَبق على الدائرة الكهربائية على التوالي يُساوي مجموع الجهود المُطَبقة على هذه الدائرة: مما يعني أنه لحِساب الجهد الكهربائي الكُلي في الدائرة يتم حِساب مجموع الجهود المُطَبقة من البطاريات أو أي مصدر آخر للجهد الكهربائي.
- يتأثر الجهد الكهربائي للمُقاومة بحجم المُقاومة مباشرةً: يتمثل ذلك بأنه كلما زاد حجم المُقاومة زاد استهلاكها للجهد الكهربائي، وبالتالي تنخفض كمية الجهد الكهربائي المار بالدائرة بعد مروره بالمقاومة بشكل أكبر.
- إذا حصل أي فتح في الدائرة الكهربائية، فلن يسري أي تيار عبر هذه الدائرة الكهربائية الموصولة على التوالي: على سبيل المثال عندما يتم توصيل مجموعة من المصابيح على التوالي، وحدث أي عُطل بأي مصباح من هذه المصابيح فلن تعمل جميع المصابيح الأُخرى.
كيفية عمل دائرة كهربائية على التوالي
تُعدّ عملية إنشاء دائرة كهربائية بسيطة على التوالي أمراً بسيطاً وسهلاً، وذلك بسبب سهولة الخطوات والمَعدات البسيطة المُتوفرة في المنازل.[4]
مكونات الدائرة الكهربائية
ويُمكن حَصر مكونات الدائرة الكهربائية بما يلي:[5]
- بطارية.
- مصباح كهربائي.
- حامل للمصباح الكهربائي.
- سلكان معزولان.
خطوات عمل الدائرة الكهربائية
يُمكن اتباع الخُطوات التالية لعمل الدائرة الكهربائية على التوالي:[5]
- تَجميع الأدوات المطلوبة لعمل الدائرة.
- كَشف نهايات الأسلاك المعزولة بإزالة 2.5 سم من أطرافها.
- توصيل الأسلاك مع البطارية، مع مراعاة أن الأسلاك ستقوم بتوصيل التيار الكهربائي من البطارية إلى المصباح الكهربائي، حيث يجب توصيل نهاية سلك واحد مع المعدن الموجود في جانب البطارية، والسلك الآخر مع الجانب الآخر للبطارية.
- ربط الطرف الآخر للسلك بالبُرغي المعدني الخاص بحامل البطارية، من خلال فك البرغي الخاص بحامل المصباح ثم لف أطراف الأسلاك على شكل حرف U، ووضعها حول البرغي ثم شَد البُرغي ليتم توصيلها بشكل جيد.
- التأكُد من توصيل الدائرة بالشكل الصحيح، فإذا كانت موصولة جيداً ستضيء المصابيح.
- في حالة وجود أكثر من مصباح يمكن توصيل حامل مصباح آخر مع المصباح على نفس المستوى، والربط بين طرفي حاملي المصباحين بسلكين ليكونا موصلين على التوالي.[3]
الفرق بين التوالي والتوازي
يتم توليد الكهرباء في الدائرة الكهربائية عن طريق نقل الإلكترونات من مكان إلى آخر في هذه الدائرة، وفي الدائرة الموصولة على التوالي يتم استخدام مسار واحد فقط لنقل هذه الإلكترونات، وبالتالي فإن وجود أي قطع أو خَلل في هذا المسار يؤدي إلى تعطيل تدفُق الكهرباء في الدائرة كاملة، أمّا في الدوائر الموصولة على التوازي، فإن التيار الكهربائي يتدفَق عبر أكثر من مسار، مما يعني أنه إذا تواجد قطع أو خَلل في مسار ما فإنه لن يؤثر على المسارات الأخرى.[6]
المراجع
- ↑ " What's a circuit? ", www.qrg.northwestern.edu/, Retrieved 29-3-2019. Edited.
- ↑ "Electrical Circuits", www.math.ucdavis.edu, Retrieved 29-3-2019. Edited.
- ^ أ ب "Series Circuit ", www.swtc.edu/, Retrieved 29-3-2019. Edited.
- ↑ Stephen Benham (25-4-2017), "How to Make a Simple Circuit for Kids Using a Battery and Wire"، sciencing.com, Retrieved 29-3-2019. Edited.
- ^ أ ب Bess Ruff (29-3-2019), " Home » Categories » Home and Garden » Home Maintenance » Electrical Maintenance Article Edit Discuss How to Make a Simple Electrical Circuit"، www.wikihow.com, Retrieved 10-4-2019. Edited.
- ↑ David Dunning (24-4-2017), "Differences & Similarities Between a Series Circuit & a Parallel Circuit"، sciencing.com, Retrieved 29-3-2019. Edited.