محتويات
تعريف الدارة الكهربائيّة
يمكن تعريف الدائرة الكهربائية على أنها مسار مغلق تتحرك فيه الإلكترونات لتنتج تيارات كهربائية وبالتالي فهي عبارة عن مفهوم بسيط للغاية يتضمن ثلاثة مكونات رئيسة: مصدر الطاقة الكهربائية، جهاز أو الحمل الكهربائي، وحلقة مغلقة (أسلاك التوصيل) مصنوعة من مادة موصلة.[١]
المكونات الرئيسة للدوائر الكهربائية
مصدر الطاقة الكهربائية
يعد مصدر الطاقة الكهربائية (مصدر الجهد أو التيار) المكون الأول في الدائرة الكهربائية وهو الذي يعتبر مصدر القوة الدافعة التي تسمح للإلكترونات بالحركة، ويمكن أن يكون بطارية، خلية شمسية، أو مصنعًا لتوليد الطاقة الكهرومائية، بالإضافة إلى أنه مكان يوجد فيه طرف موجب وطرف سالب لتتدفق الشحنة من أحدهما إلى الآخر ويسمى هذا الدفع للشحنة الكهربائية بالجهد الذي يقاس بالفولت.[١]
الجهاز أو الحمل الكهربائي
الجهاز هو عبارة عن شيء يمكن توصيله بالدائرة الكهربائية واستخدامه مع الكهرباء حيث أنه يستجيب للتيار الذي يمر خلاله من خلال إغلاق حلقة الدارة الكهربائية باستخدام قطعة من مادة موصلة كالأسلاك أو كالشرائح المعدنية المستخدمة داخل التلفزيون والتي يتم ترسيبها على سطح بلاستيكي قد يكون مادة موصلة أو حتى في بعض الحالات، هيكل الجهاز الذي يصبح جزءًا من الدائرة المغلقة.[١]
مقاومة الدائرة الكهربائية
كل دائرة كهربائية لديها بعض المقاومة التي تنتج عن تدفق الإلكترونات حيث تصطدم الإلكترونات بالإلكترونات والذرات الأخرى التي يتكون منها السلك، وبالتالي تقوم بتحويل بعض من طاقتها إلى حرارة، حيث أنه من غير الممكن نقل الطاقة من شكل إلى آخر دون فقدان بعض هذه الطاقة كحرارة. [١]
مفاتيح التبديل، المصهر (الفيوز)، وقواطع الدائرة
لا يمكن أن نتحكم بالدوائر الكهربائية من دون وجود مفتاح الدائرة وهو مجرد جهاز يساعد على فتح الحلقة المغلقة للمادة الموصلة، حيث تحتوي المصابيح اليدوية ومعظم الأجهزة الكهربائية الأخرى أيضًا على مفتاح (زر التشغيل أو الإغلاق)، عندما يكون المفتاح مفتوحًا، لا يوجد تدفق للتيار ولكن عندما يكون المفتاح مغلقًا، يوجد تدفق. [١]
في الأساس، تعمل جميع الدوائر على هذا النحو حتى في الدائرة الموصولة بجدار غرفة المعيشة على سبيل المثال للإنارة فهناك حلقة مستمرة من الأسلاك تمتد من منزلك وصولاً إلى محطة الطاقة والتي نتحكم بها من خلال قوابس الكهرباء والأزرار الموجودة على الجدران. [١]
من الجدير بالذكر بأنه يتم استخدام الصمامات (المصهر) والقواطع الكهربائية لمنع الحرائق الكبيرة بسبب الأحمال الزائدة، حيث يتم تصميم المصهر ليحترق إذا كان التيار مرتفعًا جدًا وبالتالي فتح الدائرة الكهربائية لمنع استمرار التدفق الكهربائي وكذلك الأمر بالنسبة للقواطع الكهربائية غير أنها لا تحترق حيث أنها تعمل على مبدأ التبديل الكهرومغناطيسي. [٢]
مثال على الدارات الكهربائيّة البسيطة
يعد المصباح اليدوي (الكشاف) دائرة كهربائية حيث يتكون من المكونات الثلاثة الرئيسة وهي البطاريتان الموجودتان (المصدر)، اللمبة الموجود في نهاية المصباح وهي الجهاز أو الحمل الذي يتدفق فيه التيار عبر فتيل صغير جدًا يسخن إلى درجة حرارة عالية جدًا بسبب المقاومة الكهربائية، ونتيجة لذلك، يتوهج الفتيل بشكل مشرق، وأخيراً ملف من الأسلاك المعدنية تتصل بطرفي البطارية والحمل الكهربائي.[١]
أنواع الدوائر الكهربائية
يوجد نوعان من الدوائر الكهربائية الموجودة في المنازل والأجهزة الشائعة الأخرى،[١] وهي كما يأتي:
الدوائر المتسلسلة
تتكون الدوائر المتسلسلة من عدة أجهزة، وكل منها مرتبطة الواحدة تلو الأخرى في حلقة واحدة كبيرة فقط وعلى الرغم من أن كل جهاز يختلف في الفولتية عن الآخر، فإن نفس التيار يتدفق عبر كل جهاز في الدائرة التسلسلية لتسلسلهم في نفس سلك التوصيل.[١]
إذا تم كسر أي من الأجهزة في دائرة متسلسلة أو فتح الأسلاك، فإن الدائرة بأكملها تفشل. على سبيل المثال، إذا كانت هناك ثلاثة مصابيح كهربائية متصلة في سلسلة وفي حلقة واحدة فقط من الأسلاك المتصلة بالبطارية، إذا تم فك مصباح كهربائي واحد، فإن الدائرة بأكملها تفشل.[١]
الدوائر المتوازية
في الدوائر المتوازية، يتم ترتيب أجهزة مختلفة بطريقة يقوم مصدر واحد بتزويد الجهد في حلقات من الأسلاك الخاصة بكل جهاز بحيث يتفرًع السلك لكل جهاز ويكون الجهد في كل جهاز عبر الدائرة متماثل تمامًا ولكن تمر تيارات مختلفة في كل جهاز تتناسب عكساً مع مقاومة الجهاز.[١]
يذكر أنه في هذه الحالة، سيعمل كل جهاز حتى لو فشلت الأجهزة الأخرى، على سبيل المثال، إذا تم توصيل مصباحين كهربائيين بشكل متوازٍ وكان أحدهما مفكوكًا، فسيعمل الآخر، حيث أنه يتم ترتيب كل جهاز بحلقة مغلقة مع مصدر التيار الكهربائي. [١]
