تويت
كيف نصنع دارة كهربائية بسيطة
عندما تنقطع الكهرباء وتنطفئ جميع أجهزة البيت من مراوح وإنارة وتلفاز وثلاجة وغيرها، قد تتعرض للسؤال من أطفالك، ما الذي حدث؟ ستبادر بإعطائهم إجابات قد تكون مقنعة وقد لا تكون، مثل أنّ التيار الكهربائي ذهب وسيعود. كثرة تكرار ذلك قد تجعلهم يتساءلون أكثر وأكثر، فهم لا يعلمون ماهو التيار الكهربائي وكيف يسري، لكن بإمكانك أن تصنع دارة كهربائية بسيطة من بعض الأدوات التي غالبًا ما تكون موجودة في منزلك في محاولة لزيادة فهم أطفالك للتيار وآلية عمله، بالإضافة إلى إضفاء بعض المتعة والتحفيز لهم للقيام بمشاريع أكبر في المستقبل.
الدائرة الكهربائية البسيطة
لا تستطيع الكهرباء الانتقال إلّا ضمن الدارات، بمعنى آخر هي بحاجة إلى مسار مغلق لكي تنتقل وتشغّل جهازًا ما، إذا تم كسر هذا المسار بشيء ما فإنّ الطاقة تتوقف عن التدفق وينطفئ الجهاز على الفور. مما سبق يمكن تعريف الدائرة الكهربائية البسيطة على أنّها عبارة عن حلقة موصلة مغلقة تتيح للإلكترونات الانتقال عبرها، تتكون عادةً من مصدر طاقة مثل بطارية أو مولد كهربائي ومفتاح وصل/فصل وحمل كهربائي قد يكون مقاومة أو مصباح أو أي جهاز كهربائي يستهلك طاقة ليعمل.
ولفهم عمل الدوائر الكهربائية أكثر، يجب فهم مصطلح فرق الجهد الكهربائي، يشير هذا المصطلح إلى فرق الكمون الكهربائي بين نقطتين مختلفتين من الدارة، فالبطارية على سبيل المثال تعمل عن طريق إحداث فرق جهد بين قطبيها، الأمر الذي يسبب تدفق التيار من أحد أقطابها إلى الآخر عند توصيلها في دارة كهربائية. يُقاس فرق الجهد بالفولت (V) بينما يُقاس التيار بالأمبير(A)، أمّا المقاومة التي تبديها بعض مكونات الدارة وأسلاك التوصيل لتدفق التيار تُقاس بالأوم (Ω)، وترتبط المعاملات الثلاثة بعلاقة رياضية تسمى قانون أوم:
V = I * R
ويعبر نصيًا عن العلاقة السابقة، بأنّ الجهد المطبق في الدارة يساوي التيار المتدفق مضروبًا في المقاومة".
بعض المصطلحات الكهربائية
قبل البدء في صنع دارة كهربائية بسيطة، يجب الاطلاع على بعض المصطلحات الكهربائية التي تساعد على زيادة فهم الدوائر، ومنها:
كيفية صنع دارة كهربائية بسيطة
في البداية اجمع جميع المواد اللازمة، ستحتاج إلى مصدر طاقة مثل بطارية أو أكثر، وأسلاك توصيل معزولة وحمل كهربائي مثل مصباح أو محرك صغير. سنأخذ في مثالنا بطاريتين كل منها بجهد 9V، ومصباح كهربائي لذا سنحتاج إلى حامل للمصباح وحامل للبطاريات، بعد تأمين المواد نبدأ بتركيب الدارة وفق الآتي:
عندما تنقطع الكهرباء وتنطفئ جميع أجهزة البيت من مراوح وإنارة وتلفاز وثلاجة وغيرها، قد تتعرض للسؤال من أطفالك، ما الذي حدث؟ ستبادر بإعطائهم إجابات قد تكون مقنعة وقد لا تكون، مثل أنّ التيار الكهربائي ذهب وسيعود. كثرة تكرار ذلك قد تجعلهم يتساءلون أكثر وأكثر، فهم لا يعلمون ماهو التيار الكهربائي وكيف يسري، لكن بإمكانك أن تصنع دارة كهربائية بسيطة من بعض الأدوات التي غالبًا ما تكون موجودة في منزلك في محاولة لزيادة فهم أطفالك للتيار وآلية عمله، بالإضافة إلى إضفاء بعض المتعة والتحفيز لهم للقيام بمشاريع أكبر في المستقبل.
الدائرة الكهربائية البسيطة
لا تستطيع الكهرباء الانتقال إلّا ضمن الدارات، بمعنى آخر هي بحاجة إلى مسار مغلق لكي تنتقل وتشغّل جهازًا ما، إذا تم كسر هذا المسار بشيء ما فإنّ الطاقة تتوقف عن التدفق وينطفئ الجهاز على الفور. مما سبق يمكن تعريف الدائرة الكهربائية البسيطة على أنّها عبارة عن حلقة موصلة مغلقة تتيح للإلكترونات الانتقال عبرها، تتكون عادةً من مصدر طاقة مثل بطارية أو مولد كهربائي ومفتاح وصل/فصل وحمل كهربائي قد يكون مقاومة أو مصباح أو أي جهاز كهربائي يستهلك طاقة ليعمل.
ولفهم عمل الدوائر الكهربائية أكثر، يجب فهم مصطلح فرق الجهد الكهربائي، يشير هذا المصطلح إلى فرق الكمون الكهربائي بين نقطتين مختلفتين من الدارة، فالبطارية على سبيل المثال تعمل عن طريق إحداث فرق جهد بين قطبيها، الأمر الذي يسبب تدفق التيار من أحد أقطابها إلى الآخر عند توصيلها في دارة كهربائية. يُقاس فرق الجهد بالفولت (V) بينما يُقاس التيار بالأمبير(A)، أمّا المقاومة التي تبديها بعض مكونات الدارة وأسلاك التوصيل لتدفق التيار تُقاس بالأوم (Ω)، وترتبط المعاملات الثلاثة بعلاقة رياضية تسمى قانون أوم:
V = I * R
ويعبر نصيًا عن العلاقة السابقة، بأنّ الجهد المطبق في الدارة يساوي التيار المتدفق مضروبًا في المقاومة".
بعض المصطلحات الكهربائية
قبل البدء في صنع دارة كهربائية بسيطة، يجب الاطلاع على بعض المصطلحات الكهربائية التي تساعد على زيادة فهم الدوائر، ومنها:
- المواد الموصلة: هي المواد التي يمكن للشحنات الكهربائية التدفق عبرها بسهولة، بمعنى آخر تتمتع بمقاومة منخفضة
- المواد العازلة: هي المواد التي تمنع مرور الشحنات الكهربائية عبرها، أي تتمتع بمقاومة عالية.
- المولد: هو جهاز ينتج تيارًا كهربائيًا من خلال الحث الكهرومغناطيسي، آي من خلال تحريك ملف من الأسلاك الموصلة ضمن حقل مغناطيسي (قانون فاراداي).
- مفتاح التبديل: هو أداة تفتح أو تغلق الدارة مما يمنع أو يسمح بمرور التيار ضمنها.
- الأيون: هو ذرة فقدت أو اكتسبت إلكترونًا واحدًا أو أكثر وبالتالي تحولت إلى جسيم مشحون.
- الإلكترون: هو شحنة كهربائية سالبة، توجد في جميع ذرات المواد لكنها قادرة على الانتقال بحرية تامة في المعادن فقط.
كيفية صنع دارة كهربائية بسيطة
في البداية اجمع جميع المواد اللازمة، ستحتاج إلى مصدر طاقة مثل بطارية أو أكثر، وأسلاك توصيل معزولة وحمل كهربائي مثل مصباح أو محرك صغير. سنأخذ في مثالنا بطاريتين كل منها بجهد 9V، ومصباح كهربائي لذا سنحتاج إلى حامل للمصباح وحامل للبطاريات، بعد تأمين المواد نبدأ بتركيب الدارة وفق الآتي:
- من أسلاك التوصيل، قمّ بقطع سلكين صغيرين طول كل منهما حوالي 10سم، ثمّ أزل البلاستيك العازل من نهاية طرفي كل منها باستخدام أداة تعزيل السلك، إن لم تتوفر يمكن استخدام المقص لكن بلطف لتجنب قطع السلك.
- ضّع البطاريات ضمن علبة التوصيل خاصتها، مع الانتباه إلى قطبية التوصيل، حيث يجب أن توصل البطاريات على التسلسل، آي القطب الموجب للأولى مع السالب للأخرى، ليبقى القطب السالب للأولى والموجب للأخرى حرًا.
- صلّ أحد الأسلاك مع القطب السالب الحر للبطارية، ثمّ صلّ السلك الآخر مع القطب الموجب الحر، تأكد من ملامسة الجزء المزال عزله من السلك للبطارية في كلا الجانبين.
- اثنِ الطرف الآخر من السلكين على شكل حرف U، ثمّ قمّ بفك براغي حامل المصباح قليلًا بحيث يمكن وضع طرف السلك تحته، ومن ثمّ أعد شدّ البراغي جيدًا، وتأكد من توصيلك.
- ثبّت المصباح على الحامل، ويجب أن يضيء على الفور، إن لم يُضئ، تأكد من توصيلك، وبذا، تمّ صنع دارة كهربائية بسيطة.
- يمكن إضافة مفتاح فصل/وصل للتحكم بتشغيل وإطفاء المصباح من خلال قطع السلك الواصل بين القطب الموجب للبطارية وحامل المصباح وتوصيل المفتاح في مكان القطع.
