أنواع الدوائر الكهربائية.. وأفضلها للإستخدام المنزلي

أنواع الدائرة الكهربائية وأفضلها للمنازل

يمكن تقسيم الدوائر الكهربائية إلى نوعين وفقًا للتيار الكهربائي، وكذلك نوعين وفقًا لطريقة للتوصيل كما يلي:

وفقاً للتيار الكهربائي

• دائرة التيار المباشر في هذه
  
  الدائرة
  
  يسير التيار الكهربائي في اتجاه واحد فقط.
• دائرة التيار المتردد في هذه الدائرة يسير التيار الكهربائي ذهاباً وإياباً بصورة متكررة خلال الثانية الواحدة وهي التي توجد في المنازل.

وفقاً للتوصيل الكهربائي

• دائرة كهربائية على التوالي، وفي تلك الدائرة تكون اللمبات مرتبطة مع بعضها البعض على خط واحد، كل لمبة بجوار الأخرى، ومن الجدير بالذكر أنّ شدة الإضاءة تقل وتضعف إذا تم إضافة عدد آخر من اللمبات في ذلك النوع من الدوائر الكهربائية، وإذا احترقت لمبة من اللمبات المتصلة معًا على التوالي فبقية اللمبات المتصلة في بقية الدائرة تنطفئ، ولذلك لا يفضل استخدامها في البيوت.
• دائرة كهربائية على التوازي، في ذلك النوع كل لمبة تكون متصلة بشكل مباشر بين قطبي المصدر الكهربائي، ومن الجدير بالذكر أنه لا تضعف شدة التيار الكهربائي في حالة زيادة عدد اللمبات في الدائرة الكهربائية، وإذا احترقت لمبة من اللمبات الموجودة لن يؤثر ذلك على اللمبات الأخرى وستبقى كما هي، ويتم تغيير اللمبة التي تعرضت للاحتراق فقط، لا يستطيع شخص
  
  تحديد
  
  شدة الإضاءة في اللمبة الواحدة، ولكن يمكن معرفة هل التيار قوي أم ضعيف، وتعتبر دائرة التوصيل على التوازي هي الأصلح للاستخدام المنزلي، وذلك لعدم تأثر شدة الإضاءة أو تأثر اللمبات في حالة حرق أو تلف واحدة منهم.[1]

مكونات الدائرة الكهربائية

• مصدر للطاقة
• الحمل الكهربائي
• أسلاك التوصيل
• أسلاك التوصيل

ومن مكونات الدائرة الكهربائية يجب أنّ يتوافر في أي دائرة كهربائية 4 مكونات رئيسية مهما كانت تلك الدائرة الكهربائية بسيطة، وهي كالتالي:

مصدر للطاقة :

يعمل هذا الجزء على توفير الطاقة التي تلزم لنقل التيار الكهربائي غير الدائرة الكهربائية، ويتم اختيار هذا المصدر بناء على الجهد الكهربي، وقد يتمثل مصدر الطاقة في المخارج الكهربائية المختلفة أو البطارية.

الحمل الكهربائي :

هو عبارة عن جهاز يقوم باستهلاك الطاقة، والدائرة الكهربائية تكون مصممة من أجل تشغيله، مثل المصباح الكهربائي البسيط.

أسلاك التوصيل :

هي عبارة عن أسلاك يتم صنعها من الألومنيوم أو من النحاس، والوظيفة الخاصة بها نقل التيار الكهربائي خلال الدائرة الكهربائية بكفاءة، كما أنه من وظيفة أسلاك التوصيل كذلك فقد أقل مقدار من الطاقة أثناء عملية نقل التيار الكهربائي.

المفتاح الكهربائي :

عبارة عن جهاز يعمل على غلق الدائرة وفتحها دون اللجوء إلى فصل الأسلاك الكهربائية عن أي مكون من

مكونات الدائرة الكهربائية

، والدائرة الكهربائية المغلقة هي التي يكون المفتاح الكهربائي بها مغلقا، مع وجود الأسلاك متصلة ولها قدرة على نقل

الكهرباء

إلى كافة أجزاء الدائرة الكهربائية، ولكن الدائرة الكهربائية المفتوحة هي عبارة عن دائرة المفتاح الكهربائي بها يكون مفتوح، أو الأسلاك تكون غير متصلة معا.[2]

تصنيف عناصر الدائرة الكهربائية

• فئة العناصر الفعالة
• فئة العناصر الغير فعالة

يمكن تصنيف عناصر الدائرة الكهربائية إلى فئتين، الفئة الأولى هي فئة العناصر الفعالة، والفئة الثانية هي فئة العناصر للغير فعالة.

فئة العناصر الفعالة :

هي العناصر التي تمتلك القدرة على توصيل الطاقة للدائرة الكهربائية، وذلك عن طريق استخدام مصادر الطاقة الغير كهربائية لتحويلها إلى طاقة كهربائية، على سبيل المثال البطارية تعمل على تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية، وكذلك الترانزستور، ومثال آخر الخلية الشمسية التي تعمل على تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية، إضافة إلى الصمام الثنائي كمثال على فئة العناصر الفعالة.

فئة العناصر الغير فعالة :

هي بالتأكيد عكس العناصر الفعالة تماماً، وبدلاً من تزويد الدائرة الكهربائية بالكهرباء، تستهلك تلك العناصر الطاقة الكهربائية، ومن الأمثلة على تلك العناصر المكثف والمقاومة الكهربائية، والملف الكهربائي أو المحث.[3]

عناصر الدائرة الكهربائية المعقدة

• البطارية
• المقاومة
• المُكثّف الكهربائي
• المِحث
• الصمام الثنائي
• الترانزستور

هناك دوائر كهربائية تكون معقدة في التركيب، وتحتوي على عدد من المكونات التي تسمح بتوليد الطاقة الكهربائية.

البطارية :

البطارية هي مصدر رئيسي تعتمد عليه الدائرة الكهربائية بنسبة كبيرة، فتعمل على إمداد الدائرة الكهربائية بالطاقة، وللحصول على مزيد من الجهد داخل الدائرة الكهربائية، يمكن توصيل عدة بطاريات معا على التوالي.

المقاومة :

تم تسمية المقاومة بذلك الاسم لأنّنها تعمل على مقاومة تدفق التيار الكهربائي، فمه

المعرفة

أنّ بعض العناصر داخل العديد من الأجهزة الإلكترونية تكون حساسة تجاه التيار.

ويمكن أن تخترق المقاومة في حالة زيادة تدفق التيار الكهربائي بصورة مفاجئة، وهنا يأتي الدور الخاص بالمقاوم، فهو يعمل على منع زيادة تدفق التيار، ولذلك فإن المقاومة تعتبر عنصر أساسي داخل الدائرة الكهربائية، وعدد

المقامات

الذي يتم وضعها في الدائرة يعتمد على

حساب

التيار المتدفق، المراد مقاومته.

المقاومة يتم قياسها بوحدة الأوم وذلك إلى عالم الفيزياء جورج سيمون أوم، وهو ألماني الجنسية، ويمكن تعريف الأوم على أنه مقاومة دائرة فيها يتدفق تيار قيمته 1 أمبير، ويكون فرق الجهد مساوي 1 فولت.

وقيمة المقاومة الكهربائية يمكن حسابها عن طريق استخدام قانون أوم، وهو ينص على أن قيمة المقاومة هي، القيمة التي تنتج عن قسمة فرق الجهد على شدة التيار.

المُكثّف الكهربائي :

المكثف الكهربائي له اسم آخر وهو المواسع الكهربائي، ويعتبر من أكثر المكونات استخداما في الدوائر الكهربائية، كما أنه يشبه في عمله البطارية، ويتم استخدام المكثف من أجل تزيين الشحنة الكهربائية، ويكون عبارة عن لوحين كل منهما يكون مسطح وبينهما فجوة صغيرة.

ومن الجدير بالذكر أنّ فرق الجهد بين الطرفين يتناسب طرديا مع اختلاف كمية الشحنة على كل منهما، وسعة المكثف يمكن قياسها بالميكرو فأراد، والمكثفات في كثير من الأحيان توجد داخل الدائرة الكهربائية الفعالة، وهي تستخدم

إشارات

كهربائية متذبذبة، مثل التي تكون موجودة في أجهزة الصوت وأجهزة الراديو.

المِحث :

له اسم آخر وهو

الملف

الكهربائي، وهو عبارة عن لفافة تكون من السلك يتم استخدامها في أكثر من دائرة كهربائية، والمجال المغناطيسي الخاص بذلك الملف يعمل على تخزين الطاقة التي تنتج عن تدفق التيار الكهربائي به.

ويسمح المحث على مرور التيار المباشر فقط خلاله، ولا يسمح بأي شكل من الأشكال لمرور التيار المتردد خلاله، ويتم استخدام المحث في المرشحات من أجل فصل الإشارات التي تكون بترددات مختلفة، ولذلك يتمّ استخدامه في الدوائر الكهربائية الفعالة.

فمن المعروف أنّ الدوائر الكهربائية الفعالة تعمل على السماح الذبذبات التي تحتوي على تردد منخفض فقط بالمرور، وتحطم الإشارات التي تكون ذو تردد عالي.

الصمام الثنائي :

يعرف الصمام الثنائي باسم الديود، وهو عبارة عن جهاز يتكون من مهبط ومصعد، يسمح للتيار الكهربائي بالمرور في اتجاه واحد فقط، ويجب أنّ يكون طرف الجهد السالب على المهبط وطرف الجهد الموجب على المصعد حتى ينتقل التيار الكهربائي.

الترانزستور

:

هو عبارة عن جهاز الوظيفة التي يقوم بها هي، تنظيم تدفق الجهد أو التيار ويتم استخدامه بصورة رئيسية في تضخيم الإشارات الإلكترونية، ويتكون من 3عناصر وهي القاعدة والباعث والمجمع، وحينما يمر جهد قدره 70 فولت بين الباعث والقاعدة يعمل الترانزستور.

ومن الجدير بالذكر أنّ مرور مقدار قليل من التيار الكهربائي على قاعدة الترانزستور، يجعل له فرصة كبيرة على التحكم في التيار الذي يمر بين المجمع والباعث، وتلك الخاصية هي المستخدمة في عملية التضخيم، أي تحويل إشارة تمتلك طاقة قليلة إلى إساءة تمتلك طاقة أعلى دون حدوث أي تغيير في الخصائص.[4]

قاطع التيار الكهربائي

قاطع التيار الكهربائي عبارة عن مفتاح كهربائي يعمل بشكل تلقائي وظيفته حماية للدائرة الكهربائية من التلف، التي تكون معرضة له بسبب زيادة شدة التيار.

والقاطع من الأشياء الضرورية التي من الضروري أنّ توجد في كل منزل، من أجل حماية الأفراد من مخاطر الكهرباء المختلفة.

عند تدفق كمية كبيرة من التيار الكهربائي في سلك كهربي فإنه يعمل على قطع الطاقة الكهربائية في المكان، وستظل الطاقة مقطوعة حتّى يتمّ تصليح الشبكة.

أنواع القواطع الكهربائية

• قواطع مغناطيسية، تلك القواطع استجابتها للتيار الكهربائي الذي يكون زايد بشكل كبير وذو مدة زمنية
  
  قصيرة
  
  يكون أسرع.
• قواطع حرارية، تلك القواطع استجابتها للتيار الكهربائي الزائد بدرجة صغيرة وذو مدة زمنية طويلة يكون أسرع.
• قواطع مغناطيسية حرارية، تجمع بين الخصائص الموجودة في القواطع المغناطيسية والقواطع الحرارية، فهو يستجيب إلى التيارات المفاجئة والتيارات التي تمتد لفترة طويلة من الزمن.

الفاصمة الكهربائية أو الفيوز

عبارة عن جهاز يكون مصنوع من حبال مجدولة مصنوعة من النحاس أو الألومنيوم أو معدن الزنك، ويكون موصل على التوالي، ويتم استخدام القاصمة الكهربائية من أجل حماية الأجهزة الكهربائية الموجودة في المنزل مثل التليفزيون والثلاجة وكذلك الحاسوب من التلف، الذي قد تتعرض له بسبب الجهد العالي لكل جهاز من تلك الأجهزة.

عندما يمر تيار كهربائي زائد في دائرة كهربائية فإنه يذوب، وبالتالي يتم فصل الدائرة الكهربائية، وفي حالة عدم استخدام الفيوز في الأجهزة المختلفة سيحدث أخطاء الكرتونية عديدة من بينها حرق الأجهزة، وسيكون المنزل معرض لحدوث حرائق بداخله.

أنواع التوصيل في الدوائر الكهربائية

• الدائرة المغلقة.
• دائرة مفتوحة.
• دائرة مقصورة.
• دائرة التوالي والتوازي

الدارة المغلقة

: يكون فيها تدفق الكهرباء داخلها بدون أي قاطع [5].

دائرة مفتوحة

: هي دائرة يكون بداخلها سلك أو مفتاح يتم قع التيار عندها ويكون التيار داخلها صفرا والجهد محدد.

دائرة مقصورة

: تحدث هذه الدائرة عند حدوث ماس أو مشكلة في الكهرباء وذلك بسبب الربط بين طرفين البطارية بمصدر جهد لسبب ما.

دائرة التوالي والتوازي

: في هذه السلسلة يتم توصيل أكثر من لمبة أم على التوالي أو التواوي وإذا انطفأت أحدهم لا يمر التيار للمصابيح إلى تلية حيث يتم غلق الدائرة.

وظيفة أسلاك التوصيل في الدارة الكهربائية

يتم صناعة أسلاك الكمبيوتر والمكونات الإلكترونية من النحاس أو الألومنيوم، حيث النحاس رخيص وموصل للكهرباء ويتم وضع السلك في الدائرة الأساسية في أحد طرفي مصدر الكهرباء مثل البطارية [6].

ثم يتم وضع مفتاح يتصل به السلاك ويتم تحديد إذا كانت الدائرة مغلقة أو مفتوحة ومن ثم يوصل السلك بالجهاز المسئول عن سحب الطاقة ليقوم السلك بوظيفته حيث يتم سحب الطاقة وتوصيلة بالطرف الأخر من البطارية.

مع العلم لابد أن لا يكون هناك أي فواصل في توصيل الدائرة الكهربائة حيث تسبب في تسريب الكهرباء مما يؤدي لتلف الجهاز أو عدم تشغيله.