ماهي دوائر التوالي والتوازي

2 إجابتان

الدارة الكهربائية هي مسار تنتقل عبره الشحنات الكهربية وتتكون عادةً من مصدر للتيار الكهربي في صورة بطارية أو مولد للتيار الكهربي (الدينامو) أو نحوهما، وجهاز يعمل بالكهرباء كالمصباح أو المحرك الكهربي (الموتور)، بالإضافة إلى الأسلاك الموصلة التي تنتقل عبرها الشحنات.

التيار المار في الدارة قد يكون متردداً أو مستمراً، فالتيار المستمر يتحرك في اتجاه واحد محافظاً على شدته، أما التيار المتردد فيغير اتجاهه بصورة دورية، حيث ترتفع شدة التيار مع بداية تدفقه من الصفر حتى تبلغ قيمتها العظمى، ثم تنخفض وصولاً إلى الصفر مرة أخرى، حيث يغير التيار اتجاهه وترتفع شدته لتبلغ القيمة العظمى لتعاود الانخفاض وهكذا، ليصنع التيار عدة دورات في الثانية الواحدة.

يعرف عدد الدورات التي يصنعها التيار المتردد في الثانية بالتردد (Frequency)، يمكن أن يكون التردد 50 هيرتز أي 50 دورة في الثانية، ويمكن أن يصل حتى 1000 ميجا هيرتز أي مليار دورة في الثانية، مثال ذلك التردد اللازم لعمل الهواتف الخلوية. للعلم فإن التيار الذي يصل إلى المنازل هو تيار متردد يبلغ تردده نحو 50 هيرتز. تولد البطاريات (الجافة والسائلة) وخلايا الوقود (تستخدم ضمن أنظمة الطاقة في صواريخ الفضاء) والمقومات (Rectifier) تياراً مستمراً، في حين تولد أجهزة الدينامو أو المولدات تياراً متردداً، ويمكن تقويم المولد بحيث ينتج تياراً موحد الاتجاه ثابت الشدة تقريباً.

يمكن توصيل مكونات الدارة بطريقتين اثنتين، التوالي والتوازي. في دوائر التوالي تُوصَل المكونات معاً توالياً كما في الصورة. بهذا لا يجزَأ التيار عند عبوره خلال المقاومات المختلفة، والمقصود بالمقاومات الأجهزة التي تستهلك التيار، حيث أن للأجهزة وللأسلاك حتى مقاومة كهربية تعبر عن الممانعة التي يلقاها التيار أثناء عبوره خلال الموصل وتقاس تلك المقاومة بوحدة أوم ويرمز لها بالحرف اليوناني أوميجا (Ω).

ماهي دوائر التوالي والتوازي

في الدارة الكهربائية الموصولة على التوالي تعمل المقاومات كممر متصل للتيار وكما ذكرت لا يمر خلالها التيار مجزأً، تكافئ المقاومة الإجمالية للدارة أو ما يعرف بالمقاومة المكافئة إجمالي المقاومات في الدارة، فلو كان مقدار فيم المقاومات في الدارة بالصورة هي X و Y و Z فإن المقاومة المكافئة، ولتكن M مثلاً، تساوي X+Y+Z. بالنسبة لشدة التيار في كل مقاومة فإن القيم الثلاث متساوية وتساوي شدة التيار المار عبر الدارة كلها، وهذا ما يمكن التعبير عنه كالتالي ش= ش1= ش2= ش3، حيث ش هي شدة التيار المار عبر الدائرة وش1، وش2، وش3 هي قيم شدة التيار المار عبر المقاومات الثلاث توالياً.

لو كان التوصيل بالدارة على التوازي كما يظهر بالصورة التالية فإن التيار سيتجزأ عابراً خلال المقاومات الثلاث، فتصبح شدة التيار الكلية مساوية لمجموع القيم الثلاث لشدة التيار العابر خلال كل مقاومة، بطريقة أخرى فإن ش= ش1 +ش2 +ش3. تتناسب شدة التيار العابر خلال المقاومة مع قيمة تلك المقاومة تناسباً عكسياً، فيمر الجزء الأكبر من التيار خلال المقاومة الأصغر.

ماهي دوائر التوالي والتوازي

.

ماذا عن المقاومة المكافئة للدائرة؟ تحتسب المقاومة المكافئة كالتالي: مقلوب المقاومة المكافئة يساوي مجموع مقلوبات المقاومات الموجودة بالدارة جميعاً، يمكن التعبير عن هذا رياضياً بالعلاقة 1\م= 1\م1 + 1\م2 + 1\م3، حيث م هي المقاومة المكافئة وم1 وم2 وم3 هي قيم المقاومات على الترتيب. في الصور تلاحظ أن المقاومة مُسماة بالحرف الإنجليزي (R) واستبدلته أنا بالحرف العربي م.

 

 

تخضع الدوائر الكهربية لصنفين من القوانين هما قانون أوم وقانونا كيرشوف. بالنسبة لقانون أوم فيستخدم مع الدوائر البسيطة ويُعبر عنه رياضياً بالعلاقة R=V/I حيث R المقاومة وV فرق الجهد الكهربي وI شدة التيار، أما قانونا كيرشوف فيستخدما مع الدوائر الأكثر تعقيداً وهي دوائر تشمل توصيلاً على التوازي بالضرورة.

أكمل القراءة

لا بد وأنك قمت يومًا ما بتفكيك أحد الدارات التي تتكون من بطارية واحدة ومقاومة حمل واحدة ووجدت أن الأمر مسلٍ وسهل جدًا، لكنك بالتأكيد ستجد صعوبة في باقي التطبيقات العملية للدارات التي تستخدم دوائر التوالي والتتالي الأكثر تعقيدًا ربما، والتي تعتمد على وصل المكونات باستخدام نقاط مشتركة كهربائيًا تؤدي إلى تشكيل مسارات متعددة لتدفق الإلكترونات من أحد قطبي البطارية إلى القطب الآخر.

دوائر التوالي والتوازي:

يوجد طريقتان أساسيتان في توصيل الدارت وهي الوصل على التتالي (التسلسل)، أو الوصل على التوازي (التفرع)، لكل منها استخداماتها وميزاتها:

  • دارة الوصل على التسلسل: الفكرة الأساسية في هذه الدارة هي وصل المكونات بشكل متتالي من طرف إلى الآخر بحيث تشكل مسار خطي واحد يسمح للإلكترونات بالتدفق من خلاله، وتكون المقاومة الإجمالية في هذه الدارة هي مجموع المقاومات المجزأة، بينما تشترك جميع المكونات بنفس شدة التيار.
  • دارة الوصل على التوازي: تعتمد هذه الدارة على وصل المكونات مع بعضها البعض بحيث تشكل أكثر من مسار للتيار الكهربائي، مع وجود نقاط مشتركة كهربائيًا، وفي هذه الدارة يوجد جهد كهربائي واحد فقط بغض النظر عن عدد المكونات المتصلة في الدارة، وتكون شدة التيار الكلية مساوية لمجموع القيم في كل فرع، وتتناسب شدة التيار عكسًا مع المقاومة الموجودة في كل فرع، حيث يمر التيار الأكبر من خلال الفرع ذو المقاومة الأصغر.
  • يوجد دارات مختلطة يتم فيها استخدام الوصل على التسلسل وعلى التفرع معًا.

قانون أوم

في كل دارة كهربائية يتم وصل مجموعة من المكونات والسماح للشحنة الكهربائية بالتحرك عبر موصلات الدارة من طرف إلى طرف، وسمي هذا التدفق للشحنات بالتيار، الذي يتدفق تمامًا مثل تدفق سائل عبر أنبوب مجوف، وتم استخدام مصطلح “الجهد” على القوة الدافعة لهذه الشحنات، وهو المقياس الذي يحدد مقدار الطاقة الكامنة بين نقطتين.

عندما يتدفق التيار في الدارة سيولد احتكاكًا أو معارضة للحركة تسمى “بالمقاومة”، وبالتالي فإن مقدار التيار المار في الوصلات يعتمد على مقدار الجهد ومقدار المقاومة، ولهذا تم إيجاد علاقة تربط بينهما سميت “بقانون أوم” الذي يمثل معادلة بسيطة هي (E=I*R) يمكن شرح رموزها كالتالي:

  • (E): الجهد.
  • (I): التيار المار.
  •  (R): المقاومة.

دارات الوصل المختلطة:

في هذا النوع من الدارات لا يمكننا استخدام القواعد العامة وقوانين الدارات المنفصلة، ولتحليل هذا النوع يمكننا استخدام هذا المثال البسيط:

دوائر التوالي والتوازي

تحتوي هذه الدارة على مزيج من وصلات التفرع والتسلسل، لذلك لا يمكننا تطبيق قواعد الجهد والتيار والمقاومة المعتادة، فلو كانت الدارة أعلاه مكونة من سلسلة بسيطة فيمكننا الحصول على المقاومة الإجمالية بحمع المقاومات من R 1 إلى R 4 وحساب شدة التيار الموافقة.

بينما لو كانت الدائرة موصولة على التوازي فقط، فيمكننا حساب التيارات الفرعية وإضافتها إلى  التيار الإجمالي ثم حساب  المقاومة الكلية من إجمالي الجهد والتيار، أما في حالات الوصل المختلطة فيمكننا تبسيط الدارة قدر الإمكان وذلك بتحليلها على مراحل وتطبيق القوانين المناسبة لكل جزء.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ماهي دوائر التوالي والتوازي"؟