تويت
الدارة الكهربائية البسيطة
كثيرةٌ هي التغيرات التي طرأت على حياة البشر منذ أن اختُرعت الكهرباء، والتي بدورها وصلت بالبشرية إلى أقصى أشكال الحداثة والتطور، كما أن الكهرباء باتت تمثل العنصر الأساسي في الحياة الحديثة التي نعيشها، وكما هو الحال في مختلف نتائج بحثنا عن الأساس الذي انطلقت منه أية تكنولوجيا حديثة وملازمة لحياتنا، سنجد أن أساس تطور حياتنا الكهربائية التي نعيشها حاليًّا هو اختراعٌ بسيطٌ وسهلٌ، ولكنه في وقتٍ لاحقٍ شكل حجر الأساس الذي بني عليه كل هذا التطور والتقدم، ومن الممكن القول الآن إن الدارة الكهربائية البسيطة قد مثلت هذا الحجر الذي يعتبر الركيزة الأساسية في تطور حياة البشر والعالم بأجمعه.
تعريف الدارة الكهربائيّة
الدارة الكهربائيّة عبارة عن مسارٍ أو حلقةٍ تتكون من موادٍّ ناقلةٍ تسمح بمرور وتدفق الإلكترونات سالبة الشحنة من خلالها، حيث يتولد تيارٌ كهربائيٌّ مستمرٌ نتيجة تدفق هذه الإلكترونات ضمن الدارة، والتي يمكن تعريفها على أنها جهازٌ إلكترونيٌّ قائمٌ بذاته يؤمن مسارًا مغلقًا لتدفق التيار الكهربائي..
عناصر الدارة الكهربائية البسيطة
تتكون الدارة الكهربائية البسيطة من نوعين من العناصر الأساسيّة، عناصر مسؤولة عن توليد الطاقة، وأخرى مسؤولة عن التحكم في تدفق الإلكترونات خلال الدائرة، ويتمثل عملها بزيادة أو إنقاص الجهد المطبق على الدارة، وتعمل هذه العناصر الأساسيّة بشكلٍ متكاملٍ وتترابط مع بعضها البعض لتشكل لنا الدائرة الكهربائيّة.
أشكال الدارات الكهربائية
الدارة الكهربائية البسيطة في المصباح
يعتبر المصباح الكهربائي من أوضح الأمثلة عن الدارة الكهربائية البسيطة، لذلك، وبمجرد تفسير كيفية عمله، سنكون قد وضحنا كيفية عمل الدارة الكهربائية البسيطة في نفس الوقت؛ إذ تتكون الدارة الكهربائيّة في المصباح من مصدرٍ للطاقة، وسلكَين مصنوعين من مادةٍ ناقلةٍ ليتمكنا من نقل الكهرباء، حيث يوصَل أحد طرفي السلكين بطرف الخلية الكهربائيّة، بينما يتم توصيل نهايتهما الحرة بالمصباح.
في النهاية، يتم إغلاق الدارة الكهربائيّة عن طريق المفتاح الذي نجعله على وضعيّة التشغيل، مما يؤدي إلى مرور تيارٍ كهربائيٍّ ضمن السلكين. تُصنع الأسلاك ضمن مصابيح التوهّج الحراري من مادّة التنغستن (Tungsten) التي تمتلك مقاومةً منخفضةً لمرور التيار الكهربائي، فتنتقل الطاقة الكهربائيّة لحرارةٍ، وتقوم بتسخين الفتيل الموجود ضمن المصباح لكي يتوهجَ ويضيءَ.
كثيرةٌ هي التغيرات التي طرأت على حياة البشر منذ أن اختُرعت الكهرباء، والتي بدورها وصلت بالبشرية إلى أقصى أشكال الحداثة والتطور، كما أن الكهرباء باتت تمثل العنصر الأساسي في الحياة الحديثة التي نعيشها، وكما هو الحال في مختلف نتائج بحثنا عن الأساس الذي انطلقت منه أية تكنولوجيا حديثة وملازمة لحياتنا، سنجد أن أساس تطور حياتنا الكهربائية التي نعيشها حاليًّا هو اختراعٌ بسيطٌ وسهلٌ، ولكنه في وقتٍ لاحقٍ شكل حجر الأساس الذي بني عليه كل هذا التطور والتقدم، ومن الممكن القول الآن إن الدارة الكهربائية البسيطة قد مثلت هذا الحجر الذي يعتبر الركيزة الأساسية في تطور حياة البشر والعالم بأجمعه.
تعريف الدارة الكهربائيّة
الدارة الكهربائيّة عبارة عن مسارٍ أو حلقةٍ تتكون من موادٍّ ناقلةٍ تسمح بمرور وتدفق الإلكترونات سالبة الشحنة من خلالها، حيث يتولد تيارٌ كهربائيٌّ مستمرٌ نتيجة تدفق هذه الإلكترونات ضمن الدارة، والتي يمكن تعريفها على أنها جهازٌ إلكترونيٌّ قائمٌ بذاته يؤمن مسارًا مغلقًا لتدفق التيار الكهربائي..
عناصر الدارة الكهربائية البسيطة
تتكون الدارة الكهربائية البسيطة من نوعين من العناصر الأساسيّة، عناصر مسؤولة عن توليد الطاقة، وأخرى مسؤولة عن التحكم في تدفق الإلكترونات خلال الدائرة، ويتمثل عملها بزيادة أو إنقاص الجهد المطبق على الدارة، وتعمل هذه العناصر الأساسيّة بشكلٍ متكاملٍ وتترابط مع بعضها البعض لتشكل لنا الدائرة الكهربائيّة.
- مصدر الطاقة: وهو مصدر طاقة الجهد أو طاقة التيار الذي يؤمن القوة اللازمة لدفع الإلكترونات ضمن مسار الدارة، ومن الممكن أن يكون ذلك المصدر فولتات البطارية التي تقدم جهدًا مستمرًا للدارة مثل تلك الموجودة في الحاسوب المحول أو السيارة وغيرها، ومن الممكن أن يكون هو ترانزستورًا يوفر تيارًا للدارة الكهربائية اعتمادًا على الجهد المطبق عليه.
- المقاومة: جزءٌ أساسيٌّ من الدارة الكهربائيّة، وتعمل المقاومة على ممانعة ومقاومة تدفق التيار من خلالها، وذلك بتحويلها للطاقة الكهربائية إلى طاقةٍ حراريةٍ.
- المحرض: عبارة عن وشيعةٍ أو ملفٍ يشكل المجال الكهرومغناطيسي للتيار الذي يمر فيه.
- المكثف: أداةٌ تقوم بتخزين الطاقة الكهربائية لمدةٍ معينةٍ من الزمن على شكل طاقةٍ كهربائيةٍ ساكنة (كهروستاتيكي) ضمن لبوسيه المختلفين بالإشارة، والمتساويين بمقدار الشحنة التي يقومان بتخزينها..
أشكال الدارات الكهربائية
- الدارة التسلسلية: دارةٌ كهربائيّةٌ يمكن أن تضم أكثر من مقاومةٍ، ولكنها تحتوي على مسارٍ واحدٍ فقط لتدفق الإلكترونات من خلالها، حيث تتدفق تلك ضمن الدارة الكهربائية البسيطة التسلسلية من أحد أطرافها، وتتحرك على مسارٍ واحدٍ لتمر من خلال المقاومات الموصولة إلى الطرف الآخر من الدارة، أي يتم تركيب جميع مكونات الدارة واحدًا تلو الآخر على مسارٍ واحدٍ وبشكلٍ متسلسلٍ. من عيوبها أنّها وبمجرد حدوث أي ضررٍ أو كسرٍ في مكوناتها، فسيؤدي بها الحال إلى العطل بشكلٍ كاملٍ، وعلى سبيل المثال؛ عند حدوث عطلٍ في أحد المصابيح الكهربائيّة الموصولة على التسلسل، فإن جميع المصابيح الموصولة مع المصباح المتعطل سوف تنطفئ وتتعطل مثله.
- الدارة المتوازية (التفرعية): دارةٌ كهربائيّةٌ تحتوي على مقاومةٍ واحدةٍ، وتحتوي على العديد من المسارات التي تتدفق الإلكترونات من خلالها، حيث تنتقل من أحد أطراف الدارة تلك عبر العديد من المسارات إلى الطرف الآخر. من مميزاتها أنها لا تتأثر بشكلٍ كاملٍ عند حدوث عطلٍ في أحد مكوناتها أو فروعها، فعند وصل عدة مصابيحَ على التفرع، لن تتأُثر المصابيح الأخرى بمجرد حدوث عطلٍ في أحدها؛ وذلك لأن الكهرباء لا تتدفق عبر مسارٍ واحدٍ، بل عبر عدة مساراتٍ، ولذلك يستخدم هذا النوع من الوصل في المنازل..
- الدارة المقصورة: هي دارةٌ تتشكل عن طريق الخطأ عند تلامس سلكين مع بعضهما البعض، حيث ينتج عن هذا التلامس نشوء مسار تدفق يمتلك مقاومةً كهربائيّةً منخفضةً وضعيفةً للتيار المار فيه، مما يؤدي إلى تدفق الإلكترونات بمسارٍ مختلفٍ عن المسار الأًصلي، وتعتبر هذه الدارة من الدارات الخطيرة، لأن التيار الكهربائي سيتدفق من خلال مكونات الدارة غير المصممة والمجهزة للتعامل معه، وقد يؤدي هذا التدفق إلى توليد كميةٍ كبيرةٍ من الحرارة، وبالتالي نشوب الحرائق..
الدارة الكهربائية البسيطة في المصباح
يعتبر المصباح الكهربائي من أوضح الأمثلة عن الدارة الكهربائية البسيطة، لذلك، وبمجرد تفسير كيفية عمله، سنكون قد وضحنا كيفية عمل الدارة الكهربائية البسيطة في نفس الوقت؛ إذ تتكون الدارة الكهربائيّة في المصباح من مصدرٍ للطاقة، وسلكَين مصنوعين من مادةٍ ناقلةٍ ليتمكنا من نقل الكهرباء، حيث يوصَل أحد طرفي السلكين بطرف الخلية الكهربائيّة، بينما يتم توصيل نهايتهما الحرة بالمصباح.
في النهاية، يتم إغلاق الدارة الكهربائيّة عن طريق المفتاح الذي نجعله على وضعيّة التشغيل، مما يؤدي إلى مرور تيارٍ كهربائيٍّ ضمن السلكين. تُصنع الأسلاك ضمن مصابيح التوهّج الحراري من مادّة التنغستن (Tungsten) التي تمتلك مقاومةً منخفضةً لمرور التيار الكهربائي، فتنتقل الطاقة الكهربائيّة لحرارةٍ، وتقوم بتسخين الفتيل الموجود ضمن المصباح لكي يتوهجَ ويضيءَ.