مكونات الدائرة الكهربائية
مكونات الدائرة الكهربائية
هناك أربعة أجزاء رئيسة يجب أن تكون ضمن مكونات الدائرة الكهربائية مهما كانت بسيطة، وهي:
- مصدر الطاقة
هو الجزء الذي يوفر الطاقة اللازمة لنقل الكهرباء عبر الدائرة الكهربائية، ويتم اختياره وفقًا لمتطلبات الجهد، على سبيل المثال: البطارية والمآخذ الكهربائية.
- الحِمل الكهربائي
الجهاز الذي يستهلك الطاقة، والدائرة الكهربائية مصممة لتعمل كمصباح بسيط.
- أسلاك التوصيل
هي أسلاك مصنوعة من النحاس أو الألمنيوم، وتتمثل وظيفتها في نقل التيار الكهربائي بكفاءة، وتفقد أقل قدر من الطاقة أثناء عملية النقل.
- المفتاح الكهربائي
هذا هو الجهاز الذي يفتح ويغلق الدائرة دون فصل الأسلاك عن أي مكون لذا تسمى الدائرة، فعندما يكون المفتاح الكهربائي مغلقًا وجميع الأسلاك متصلة، ويمكن أن تحمل التيار في جميع الأجزاء تكون الدائرة مغلقة، بينما الدائرة المفتوحة هي الدائرة عندما يكون المفتاح مفتوحًا أو الأسلاك غير متصلة ببعضها البعض.
العناصر الفعّالة وغير الفعالة للدائرة الكهربائية
- العناصر الفعّالة
وهي العناصر القادرة على تحويل الطاقة إلى الدائرة الكهربائية عن طريق تحويل الطاقة من مصادر الطاقة غير الكهربائية إلى طاقة كهربائية.
على سبيل المثال: البطارية التي تحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية، والخلية الشمسية التي تحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية، بالإضافة إلى الترانزستور والصمام الثنائي.
- العناصر غير الفعّالة
على عكس المكونات النشطة، تستهلك هذه المكونات الطاقة الكهربائية بدلاً من تزويد الدائرة الكهربائية.
ومن الأمثلة عنها: المقاومة الكهربائية والمكثف والمحث الملف الكهربائي.
البطارية
تعد البطارية أحد المصادر الرئيسة التي تعتمد عليها الدائرة الكهربائية للعمل، لأن الطاقة الكهربائية الناتجة عن تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية تتسبب في تدفق تيار في الدائرة، وقد لوحظ أنه يمكن توصيل بطاريات مختلفة في السلسلة للحصول على المزيد من الجهد.
الأسلاك
من أهم مكونات الدائرة الكهربائية، حيث تكمن أهمية الأسلاك في أنها تربط جميع مكونات الدائرة، وأن التيار يتدفق خلالها بسهولة حتى تعمل جميع مكونات الدائرة، وغالبًا ما يستخدم الذهب في صناعة الأسلاك لربط الأسلاك بشرائح إلكترونية صغيرة بسبب مقاومته العالية للتآكل.
المقاومة
حصلت المقاومة على اسمها؛ لأنها تعارض تدفق الكهرباء؛ لأن بعض العناصر في الأجهزة الإلكترونية حساسة جدًا للتيار الكهربائي، ويمكن أن تحترق إذا ارتفع تدفق التيار فجأة.
تلعب المقاومة دورًا مهمًا؛ إذ تمنع المقاومة تدفق التيار من النمو، لذلك تعد المقاومة مكونًا أساسيًا في الدائرة الكهربائية، ولها متانة منخفضة تسمح للمعادن ذات الموصلية العالية والمتانة المنخفضة، مثل الفضة والنحاس، للإلكترونات بالتحرك بحرية بين الذرات.
يعتمد عدد المقاومات التي سيتم وضعها في الدائرة على حساب قيمة التيار المتدفق إلى المقاوم، فكلما زادت المقاومة، كانت الدائرة أفضل في تحمل التيار.
تُقاس المقاومة بالأوم وفقاً للفيزيائي الألماني جورج سيمون أوم، ويُعرَّف أوم مقاومة الدائرة بأنها تدفق تيار مقداره 1 أمبير مع فرق جهد قدره 1 فولت، فيمكن حساب المقاومة الكهربائية وفقًا لقانون أوم، الذي ينص على أن المقاومة تساوي الفروق المحتملة، مقسومة على شدة التيار، ويتم التعبير عنها بالمعادلة الرياضية التالية: م=ج÷ت
- م: المقاومة
- ج: فرق الجهد
- ت: شدة التيار
المفتاح
هو العنصر الذي يتحكم في دوران التيار الكهربائي عن طريق فتح أو إغلاق الدائرة الكهربائية من قبل المستخدم، لذلك يعد وجوده في أي دائرة كهربائية ضروريًا، وهذا في حالتين وهما:
- حالة الإيقاف: المفتاح مفتوح، مما يعني أنه يخلق فجوة في الدائرة، لذلك تعتبر الدائرة مفتوحة، مما يمنع التيار من التدفق خلالها.
- حالة التشغيل: في هذه الحالة، يتم إغلاق المفتاح وتصبح الدائرة قابلة للتشغيل من خلال السماح للتيار بالتدفق خلالها دون إعاقة أي شيء.
هناك العديد من أنواع المفاتيح، ولكل منها مجموعة من الخصائص الفريدة لتمييزها عن المحولات الأخرى، ويمكن اختيار المحول بناءً على عدد من الخصائص منها، الإجراء المطلوب لتفعيل المفتاح، أو المقام من الدوائر التي يمكنها التحكم في المفتاح، ومن أمثلة هذه الأنواع من المفاتيح:
- مبدل التردد أو مفتاح الفصل الكهربائي.
- المفتاح الدوّار.
- مفتاح المبدل المزدوج.
- مفتاح بزِر ضاغط.
- المفتاح الردّاد.
المُكثّف الكهربائي
يعد المكثف ثاني أكثر المكونات شيوعًا في تصميم الدوائر الكهربائية، يشبه في آليته البطارية ويستخدم لتخزين الشحنة الكهربائية.
يتكون من لوحين موصلين مسطّحين تفصل بينهما فجوة صغيرة ؤ يتناسب فرق الجهد بين الصفيحتين مع الاختلاف في مقدار الشحنة عليهما، وتقاس سعة المكثف بالأجزاء الدقيقة "μF"، ويمكن التعبير عن ذلك في مثل هذه المعادلة الرياضية:
ش = س × جـ.
- ش: مقدار الشحنة الكهربائية.
- س: السعة الكهربائية.
- جـ: فرق الجهد بين اللوحين.
المِحث
- المحث أو الملف هو ملف سلكي يستخدم في العديد من الدوائر الكهربائية، ويخزن مجاله المغناطيسي الطاقة المتولدة من تدفق الكهرباء من خلاله، وتجدر الإشارة إلى أن التيار المباشر فقط يمكن أن يمر عبره، مع منع تدفق التيار المتردد من خلاله المستخدم في مرشحات فصل الإشارة.
- يتم استخدامه على نطاق واسع في الدوائر الفعالة التي تسمح للنبضات منخفضة التردد بالمرور أثناء منع الإشارات عالية التردد ودمج محاثين في نفس الدائرة، مما يؤدي إلى تصفية أو توليد التذبذبات عند كل تردد.
- من الملاحظ هنا أن وظيفة المحرِّض هي عكس وظيفة المكثف.
- وحدة الحث هي وحدة هنري وفقاً للفيزيائي الأمريكي جوزيف هنري، والمقاس هذا هو مقدار الحث المطلوب لتوليد فرق جهد قدره 1 فولت من القوة الدافعة الكهربائية عندما يغير المفتاح تيار 1 أمبير في الثانية.
الصمام الثنائي
- يعمل الصمام الثنائي فقط عندما يتدفق تيار كهربائي من خلاله وفي سلسلة الدائرة.
- يتم استخدامه بشكل أساسي للتأكد من أن الدائرة تعمل بشكل صحيح من الضوء الذي تنبعث منه، يرمز الصمام الثنائي إلى مثلث وخط يرتفع من أحد رؤوسه.
الترانزستور
- إنه جهاز وظيفته تنظيم تدفق التيار أو الجهد، ويستخدم أساساً لتبديل أو تضخيم الإشارات الإلكترونية.
- يتكون من ثلاثة مكونات: الباعث والقاعدة والمجمع.
- يعمل عندما يتدفق جهد قدره 0. 7 فولت بين القاعدة والباعث وكمية صغيرة من التدفقات الحالية على قاعدته تسمح له بالتحكم في كمية كبيرة من التيار على كل من الباعث والمجمع، وتصبح هذه الميزة هدفًا لمستخدمي الربح، أي تحويل إشارة منخفضة الطاقة أكثر، دون تغيير خصائصه.
ويتم تصنيف الترانزستورات إلى نوعين، وهما:
- ترانزسور ثنائي القطب (BJT)، ويُصنّف إلى:
- NPN أو طبقة سالبة - طبقة موجبة - طبقة سالبة.
- PNP أو طبقة موجبة - طبقة سالبة - طبقة موجبة.
- ترانزستور الأثر الحقلي للأكاسيد المعدنية لأشباه الموصلات.
المرحل أو الريليه
- مفتاح كهرومغناطيسي يحمي الدوائر الكبيرة من التلف، ويبدأ العمل عند تدفق كمية صغيرة من التيار خلالها بمعنى آخر.
- وهو مفتاح يتحكم كهروميكانيكياً في عمليات فتح وإغلاق الدوائر الكهربائية دون تدخل بشري في هذه العملية.
- فتتحكم الإشارات المستلمة من جهة في عملية الفتح والإغلاق، وعادة ما تستخدم إشارة منخفضة الطاقة على الجانب الآخر التحكم في دوائر الطاقة العالية.
إذاً تتمثل الدائرة الكهربائية بمجموعة من الأسلاكِ المتصلة مع بعضها، تسمح للتيار الكهربائي أن يعبر خلالها؛ ومن الجدير بالذكر أنّ التيّار هو مجموعة الشحنات التي تمر عبر الأسلاك، وتتكون الدائرة الكهربائيّة من مجموعة من العناصر.
للإستفادة من هذا المقال انسخ الرابط
https://mafahem.com/sl_7607
