كيفية عمل دارة كهربائية

الدارة الكهربائية

الدارة الكهربائيّة هي مجموعة من القطع الكهربائية بالإضافة إلى مصدر للطاقة مثل البطارية، حيث تَتصل ببعضها البعض على شكل حلقة مُغلقة تتكون من مسار واحد أو عِدّة مسارات، بحيث يَسري فيها التيار الكهربائي بِفعل مصدر للطاقة، إذ يتكون التيار الكهربائي من خلال اندفاع الإلكترونات (جسيمات سالبة الشحنة) عبر الأسلاك بفعل قوة او مَصدر للكهرباء في الدارة الكهربائية.^[١][٢][٣]

كيفية عمل الدارة الكهربائية

المكونات

لتحضير دارة كهربائية بسيطة، نحتاج للمكونات التالية:^[٤]

• بطارية.
• مِصباح كهربائي.
• حامل للمِصباح.
• سلكان معزولان.
• لاصق كهربائي.

طريقة العمل

لعمل دارة كهربائية بسيطة اتبع الخُطوات الآتية:^[٤]

• تعرية أطراف الأسلاك باستخدام أداة خاصة للتعرية، إذ يجب الانتباه والحذر أثناء هذه الخطوة حتى لا يتم قطع الأسلاك من الداخل من دون قصد.
• توصيل الطرف المُعرى من السلك مع طرف البطارية، والتأكد من ملامسة السلك للبطارية، ومن ثم تثبيته عليها باستخدام اللاصق الكهربائي، وتُكرر هذه العملية على الطرف الأخر لها.
• لف الطرف المُعرى لأحد الأسلاك على شكل حرف U، ثم إحضار حامل المصباح، وفك أحد براغيه بمقدار صغير حتى نتمكن من لف طرف السلك الذي قُمنا بعمله حوله، ومن ثم إعادة ربط البرغي جيداً مع التأكد من استمرارية تلامُس السلك مع البُرغي، وتُكرر هذه العملية على الطرف الأخر له.
• التأكد من توصيل الدارة بشكل صحيح، حيث يتمّ وضع المصباح الكهربائي داخل الحامل، وإن قام المصباح بالإضاءة فهذا يعني أن جميع الأطراف مُتلامسة مع الأسلاك، وفي حالة عدم إضاءته يجب التحقق من جميع التوصيلات، ومن تلامُس الأسلاك مع أطراف البطارية وحامل المصباح.

مكونات الدارة الكهربائية

تتكون الدارة الكهربائية من اربع مكونات اساسية، وهي:^[٥][٦][٧]

• مصدر الطاقة: أو مصدر الجهد في الدارة، إذ من خِلاله يتم دفع الشُحنات الكهربائية إلى أجزاء الدارة عبر أسلاك التوصيل.
• المُقاومة: هي الجزء الذي يشتغل عند استقبال التيار، ومن أمثلتها التلفاز، والمروحة، والمِصباح الكهربائي، بحيث تكون إضاءة المِصباح مُؤشر لسريان التيار الكهربائي في الدارة الكهربائية.
• المُفتاح الكهربائي أو القاطع: هو المُتحكم بتدفق التيار لجميع أجزاء الدارة، حيث إن المفتاح الكهربائي هو المسؤول عن فتح الدارة وإغلاقها.
• الأسلاك: هي أسلاك مَصنوعة من المعدن المُوصل المُغطى بالبلاستيك لعزل الكهرباء عن المُحيط الخارجي للدارة، حيث تُستخدم الأسلاك لوصل أجزاء الدارة ببعضها، وهي المسار الذي تمشي فيه الشحنات الكهربائية من المصدر إلى باقي أجزاء الدارة.

أنماط توصيل الدارة الكهربائية

يمكن توصيل الدارة على عِدّة أنماط، وهي كما يلي:

التوالي

هي عبارة عن مجموعة من المصابيح أو المُقاومات الموصولة على مسار واحد دون تَفرُّع، وذلك يعني أن التيار يَسلك طريقاً واحداً، وإذا تَلِف أحد المصابيح في الدارة الموصولة على التوالي أو تمت إزالته من الدارة فإن باقي المصابيح لن تكون قادرة على الإضاءة بسبب عدم تدفق التيار إليها، حيث إن خروج هذا المصباح من الدارة قد تَسبب بفتح الدارة، وقَطعْ سَريان التيار الكهربائي إلى باقي المصابيح فيها.^[٨]

في حالة التوالي يكون لجميع المُقاومات الموصولة على التوالي نفس قيمة التيار ولا يَتغير حتى لو تَغيرت قيمة المُقاومة، أما الجُهد فلا يبقى ثابتاً، ويَتوزع على المُقاومات تبعاً لقيمتها، ولكن في النهاية مجموع كل جُهود المُقاومات يُساوي جُهد المصدر في الدارة.^[٩]

التوازي

هي عبارة عن مجموعة من المصابيح أو المُقاومات مَوصولة على عِدّة مسارات وتَفرُعات، أي أن التيار يَسلك عِدّة مسارات، فيكون التيار في دارة التوازي مُوزع، وفي حال تَلفْ أحد المصابيح أو تم فَصله عن باقي المصابيح في الدارة فإنه لن يؤثر على إضاءتها، حيث يَستمر التيار بالتدفق خِلالها مما يَسمح له بالاستمرار بالإضاءة، ففي الدارة الموصولة على التوازي لكل مِصباح مسار خاص فيه يمنحه استقلالية عن باقي المصابيح، ومن أبرز الأمثلة على دارة التوازي هي الدوائر الموجودة في المنزل، ففي حال إطفاء المصابيح لا يتم إيقاف تشغيل التلفاز مثلاً.^[٨]

في حالة التوازي يَتوزع التيار على هذه التَّفرُعات حسب قيمة المُقاومات الموجودة في كل تَفرُع، ومجموع التيارات من جميع المسارات يكون مُساوياً لتيار المصدر، أما الجُهد في هذه الحالة يكون مُساوياً لكل التَّفرُعات والمسارات، وقيمته مُساوية لقيمة جُهد المصدر.^[٩]

أنواع الدارة الكهربائية

هناك نوعان للدارة الكهربائية:

الدارة الكهربائية البسيطة

الدارة البسيطة هي دارة إما أن تكون موصولة على التوالي أو التوازي، وتَكون مُكونة من مصدر للتيار، ومُقاومة أو مجموعة مُقاومات، حيث إن جميع هذه المُكونات مُتصلة ببعضها البعض تَربط بين مُكوناتها الأسلاك، بحيث تُوصل الأسلاك طرف البطارية بالمُفتاح، ومن طرف المُفتاح الى المِصباح، ومن طرف المِصباح الأخر عودةً إلى طرف البطارية الأخر مما يجعل هذه الدارة ذات مسار مُغلق.^[٨]

الدارة الكهربائية المُعقدة

الدارة الكهربائية المُعقدة مُتعددة المسارات او الحلقات، ولا يُمكن تمثيلها بمقاومة واحدة أو مصدر واحد للجُهد فقط، حيث تحتوي مثل هذه الدارات على عِدّة مُقاومات ومصادر للجُهد، وتُوصل جميع هذه العناصر مع بعضها البعض على نمط التوازي والتوالي معاً، إذ لا يمكن تبسيطها مما يجعلها مُعقدة وغير سلسلة، ولا يمكن حل مثل هذا النوع من الدارات مثل الدارة البسيطة باستخدام قانون اوم، حيث قام العالم غوستاف كيرشوف (بالإنجليزيّة: Gustav Kirchhoff) بوضع قانونين لحل هذه الدارة يُعرفان بقانون كيرشوف الأول والثاني، يقوم قانون كيرشوف الأول على مَبدأ الحِفاظ على الشُّحنة، أما القانون الثاني فيقوم على مَبدأ الحِفاظ على الطاقة.^[١٠][١١]

معلومات عامة عن الدارات

فيما يل بعض المعلومات العامة عن الدارات الكهربائية:^[١٢]

• يتكون التيار الكهربائي عند حركة الجُسيمات المَشحونة في مسار أو اتجاه واحد.
• لكي يتواجد تيار كهربائي، يجب أن تكون الدارة مُغلقة ومسارها مُستمر من البطارية إلى باقي أجزاء الدارة.
• غالباً ما تكون الجُسيمات المُتحركة في الدارات مَشحونة بشحنة سالبة وتُسمى الإلكترونات، وتكون موجودة بالأصل في الأسلاك والأجزاء الأُخرى المُكونة للدارة، حيث تقوم البطارية بدفع هذه الإلكترونات عبر مسار الدارة.

المراجع

1. ↑ “ELECTRIC CIRCUITS”, hyperphysics, Retrieved 13-2-2019. Edited.
2. ↑ ” Types & Components of Electric Circuits”, study.com, Retrieved 15-2-2019. Edited.
3. ↑ “Current”, www.techopedia.com, Retrieved 17-2-2019. Edited.
4. ^ ^{أ ب} Bess Ruff, “How to Make a Simple Electrical Circuit”، wiki how, Retrieved 20-2-2019. Edited.
5. ↑ “electric circuit”, britannica kids, Retrieved 15-2-2019. Edited.
6. ↑ “Parts of a Circuit: Lesson for Kids”, study.com, Retrieved 24-2-2019. Edited.
7. ↑ “What is an electrical circuit?”, eschooltoday.com, Retrieved 24-2-2019.
8. ^ ^{أ ب ت} “Series and Parallel Circuits “, Northern Illinois University, Retrieved 14-2-2018. Edited.
9. ^ ^{أ ب} “Battery”, UC Davis Mathematics, Retrieved 13-2-2018. Edited.
10. ↑ “Multi-loop Circuits and Kirchoff’s Rules”, BU physics, Retrieved 15-2-2019. Edited.
11. ↑ Sam Sattel , “Kirchhoff’s Law for Complex Circuits”، autodesk, Retrieved 15-2-2019. Edited.
12. ↑ “Electric circuits “, vectoria education state,11-9-2018، Retrieved 14-2-2018. Edited.