مكونات الدائرة الكهربائية
ربما يفكر الكثيرون عند تشغيل أي ضوء ، ما هو السبب وراء هذا الضوء ، وما الذي جعل الضوء يضئ بهذا الشكل ، ولا يعرف الكثيرون أن الضوء يحتاج إلى أجزاء أساسية أربعة ، وهي التي تسمى مكونات الدائرة الكهربائية ، وهذه المكونات تعمل على توفير الطاقة اللازمة التي تعمل على إنتاج الضوء ، أو تشغيل العديد من الأجهزة الكهربائية .
ما هي الدائرة الكهربائية
الدائرة الكهربائية هي عبارة عن مسار مغلق يقوم هذا المسار بنقل التيار الكهربائي وسط المجالات الكهربائية والمغناطيسية ، فعلى سبيل المثال دائرة الإلكترونات تدخل من خلال ما يسمى بالمصدر ، والذي يكون عبارة عن بطارية أو مولد ، وهذا المصدر يوفر الطاقة لهذه الإلكترونات ، عن طريق إنشاء مجال كهربائي ، وتغادر هذه الإلكترونات الدائرة من خلال الحمل ، لكي تكمل مسارًا مغلقًا ، ويمكن أن يكون الحمل على أي جهاز منزلي بسيط مثل التلفزيون ، أو المصباح أو الثلاجة ، ويمكن أن يكون حملاً معقدًا مثل الموجود في محطة توليد الطاقة الكهرومائية .
مكونات الدائرة الكهربائية
- مصدر الطاقة
- الموصل
- المفتاح
- الحمل
- البوابات
- المفصلات
- الترانزستورات
تحتوي كل دائرة كهربائية أيا كان حجمها أو مكانها على مكونات أساسية ، وهي مصدر الطاقة والموصل الذي يكون عبارة عن سلك والحمل الكهربائي ، والذي يكون الجهاز ووحدة التحكم ، والتي تتمثل في المفتاح الكهربائي ، ويؤدي أي تشغيل ضوء إلى تدفق الكهرباء ، وهذا يجب أن يتم عبر أسلاك النظام الكهربائي ، ويحول الطاقة الكهربائية إلى ضوء مرئي ، فعلى سبيل المثال تتم هذه العملية في تشغيل أجهزة مثل أجهزة الكمبيوتر ، أو التلفزيون ، أو تشغيل أي جهاز كهربائي .
مصدر الطاقة : في الدائرة الكهربائية، يوفر مصدر الطاقة الطاقة الكهربائية اللازمة، والجهد هو المسؤول عن دفع الإلكترونات عبر الموصل، ويتم قياسه بالفولت لتشغيل الأجهزة المتصلة بالدائرة، ويوفر مصدر الطاقة الجهد الثابت للدائرة الكهربائية، ومن أمثلة مصادر الطاقة الفولتية البطاريات مثل تلك الموجودة في الحواسيب المحمولة أو السيارات، أو الطاقة الناتجة عن الألواح الشمسية أو السدود الكهرومائية، ويشير مصدر الطاقة الخاص بالدائرة الكهربائية إلى مصدر التيار الثابت، ويتم قياسه بالأمبير .
الموصل : في أي بيئة نموذجية يعمل بها الكهرباء، يتم استخدام الأسلاك كموصلات في الأجهزة الكهربائية، حيث توفر مسار الدائرة الكهربائية وتدفع التيار الكهربائي، وتربط الموصل جميع الأجزاء الأخرى للدائرة الكهربائية وتحتوي على أنابيب تتدفق من خلالها الطاقة الكهربائية، مشابهة لتدفق الماء في الأنابيب .
المفتاح : يتمثل دور المفتاح في الدائرة الكهربائية في التحكم في فتحها أو إغلاقها. وهناك مجموعة متنوعة من المفاتيح المستخدمة في الدوائر الكهربائية، مثل مفاتيح الحائط وأزرار الضغط ومفاتيح التبديل. تسمح هذه المفاتيح بتدفق مستمر للطاقة وتوفر اتصالا متقطعا أو لحظيا، حيث يكفي الضغط على زر التشغيل أو الجهاز .
الحمل : يتم تفعيل أي جهاز موصول بالدائرة الكهربائية، ويستخدم الحمل الكهربائي كمية من الطاقة الكهربائية لإنجاز مهمته. يتم قياس هذا الاستهلاك الكهربائي بالواط، وهو ما يعادل الأمبير. المصابيح وأجهزة التلفزيون والمحركات والسخانات هي أجهزة تحميل تستخدم الطاقة .
مكونات الدائرة الكهربائية الأخرى : على الرغم من أن معظم مكونات الدائرة الكهربائية تتكون من ثلاثة أو أربعة مكونات أساسية، إلا أن هناك مكونات أخرى يمكن تضمينها في الدائرة الكهربائية، مثل البوابات والمفصلات والترانزستورات وعدادات مختلفة الأنواع .
عناصر الدائرة الكهربائية النشطة
هناك العديد من المكونات النشطة التي تولد الطاقة، ومن أمثلة هذه المكونات في الدائرة الكهربائية النشطة: البطاريات، والمولدات، ومضخمات التشغيل. يعتبر مصدر الطاقة واحدا من أهم المكونات النشطة في الدائرة الكهربائية، سواء كان مصدرا للجهد أو للتيار، وقد يكون المصدر مستقلا أو تابعا. ومن أمثلة المصدر المستقل هو البطارية التي توفر جهدا مستمرا للدائرة الكهربائية، أما من أمثلة المصدر التابع فهو مثل الترانزستور الذي يوفر تيارا للدائرة الكهربائية بناء على الجهد المطبوع عليه .
عناصر الدائرة الكهربائية السلبية
- المقاوم
- الحث
- المكثف
عناصر الدائرة الكهربائية السلبية هي العناصر التي يمكنها التحكم في تدفق الإلكترونات، سواءً بزيادة الجهد أو تقليله،ومن أمثلة عناصر الدائرة الكهربائية السلبية:
المقاوم : الجهد عبر المقاوم يتناسب طرديا مع التيار المار، ويعارض تدفق التيار من خلاله .
الحث : يتم تخزين الطاقة في المحث على شكل مجال كهرومغناطيسي، ويكون الجهد عبر المحث متناسبا مع معدل تغير التيار الذي يمر به .
المكثف : يقوم المكثف بتخزين الطاقة في شكل مجال كهروستاتيكي، ويتناسب الفرق في الجهد عبر المكثف مع شحنته .
حقائق عن الدائرة الكهربائية
- يدخل الإلكترونات في نقطة محددة إلى دائرة كهربائية تسمى “مصدر” الإلكترونات، وتنتهي هذه الإلكترونات دائمًا في المصدر عندما تكمل مسار الدائرة الكهربائية .
- يُطلق على الجزء الكهربائي في الدائرة الكهربائية الذي يمتد من نقطة بداية الإلكترونات إلى المصدر الخاص بالدائرة الكهربائية اسم حمل الدائرة الكهربائية، ويمكن أن يكون بسيطًا مثل تشغيل الأجهزة الكهربائية مثل الثلاجات أو التلفزيونات أو المصابيح .
- تستخدم الدوائر الكهربائية شكلين من أشكال الطاقة الكهربائية ، وهما التيار المتردد ، والتيار المباشر ، ويعمل التيار المتردد على تشغيل الأجهزة ، والمحركات الكبيرة ، ويتم إنشاؤه بواسطة محطات الطاقة ، ويمكن للمحولات تغيير التيار المتردد إلى العاصمة ، والعكس ، ويستخدم ناقل التيار المباشر عالي الجهد محولات كبيرة جدًا .
- يعمل الترانزستورات كمفاتيح ومكبرات صوت في معظم الدوائر الإلكترونية. غالبا ما يتم استخدام الترانزستور كمفتاح تبديل من قبل المصممين، حيث يمكنه تحويل تيار صغير جدا إلى تيار أكبر بكثير. على عكس المفتاح العادي، يتطلب استخدام الترانزستور في دائرة إلكترونية تقدم كميات متفاوتة من التيار في مراحل مختلفة .
- تستخدم الدوائر الكهربائية عادة مصادر التيار المباشر ذات الجهد المنخفض ، وقد تكون الدائرة الكهربائية بسيطة مع عدد قليل من المقاومات ، المكثفات ، والمصباح ، ويمكن أن تكون الدائرة الكهربائية معقدة ، وتربط الآلاف من المقاومات والمكثفات ، وقد تكون دائرة كهربائية متكاملة مثل المعالج في الكمبيوتر .
رموز مكونات الدارة الكهربائية
تعتبر تخطيطات الدوائر والمخططات التخطيطية طريقة بسيطة وفعالة لعرض الاتصالات الكهربائية ومكوناتها وتشغيلها لدائرة أو نظام كهربائي معين، وتستخدم الرموز الرسومية الكهربائية والإلكترونية الأساسية المعروفة باسم الرموز التخطيطية على نطاق واسع في تخطيطات الدوائر والمخططات وحزم الرسم التي تساعد على تحديد مواقع المكونات والعناصر الفردية داخل الدائرة.
تحدد الرموز الرسومية في المخططات والرسوم البيانية للدائرة ليس فقط موضع المكونات، بل نوع العنصر الكهربائي أيضا. تمثل هذه الرموز الأجهزة الكهربائية والإلكترونية وتوضح كيفية اتصالها ببعضها البعض كهربائيا عبر الأسلاك أو خيوط المكونات، وتوضح الرموز الرسومية صورة مهمة لمكونات الدارة الكهربائية
وظيفة أسلاك التوصيل في الدارة الكهربائية
توفر الأسلاك المووصلة وسيلة لتدفق التيار الكهربائي بحيث يمكنها التنقل من نقطة في الدائرة إلى أخرى، على سبيل المثال في حالة أجهزة الكمبيوتر، يتم تضمين الأسلاك في لوحات الدوائر لنقل نبضات الكهرباء
في الدائرة الأساسية ، يأتي السلك من أحد طرفي مصدر الطاقة ، ثم يتصل بمفتاح يحدد ما إذا كانت الدائرة مفتوحة أم مغلقة ، تُستخدم الأسلاك المتصلة بجهاز ما لسحب الطاقة والكهرباء ، وأداء المهام المحددة ، قبل أن ينتقل التيار عبر السلك يجب إغلاق الدائرة ، فلا يمكن أن يكون هناك أي فواصل في المسار ، لا يمكن للكهرباء أن تنتقل بسهولة عبر الهواء ، وإذا حدث ذلك ، فهناك خطر تسرب تيار شارد إلى المناطق المحيطة والتسبب في تلف الجهاز أو الفشل في تشغيله.