الدائرة الكهربائية تتكون من المكونات الكهربائية التي تشكل مسار إجراء المستمر متصلا محطات من مصدر للطاقة. في الدوائر البسيطة، يكون مصدر الطاقة عادةً عبارة عن خلية جافة أو سلسلة من الخلايا الجافة تسمى عادةً بطارية. يتم توصيله بحمل أو جهاز يمكن أن يكون مصباحًا كهربائيًا أو مقاومًا أو سخانًا إلخ. تتشكل دائرة كاملة أو مغلقة عندما يتدفق التيار باستمرار في الدائرة. ومع ذلك فإن أي انقطاع في الدائرة يوقف تدفق التيار يخلق دائرة مفتوحة.
الدوائر الكهربائية جزء لا يتجزأ من الحياة اليومية. تحتوي الأجهزة البسيطة التي تعمل بالبطارية على دوائر كهربائية تجعلها تعمل. تعمل المراوح الكهربائية والمصابيح الكهربائية وأجهزة التلفزيون والراديو بشكل جيد عند توصيلها بمقبس بسبب وجود دائرة كهربائية كاملة. تعد الدوائر الكهربائية أيضًا مكونًا أساسيًا لأي صناعات وشركات واسعة النطاق. إنها تساعد في توفير طريقة معيشة أسهل وأكثر راحة ، ولن يكون من الممكن القيام بالكثير من الأنشطة بدون الدوائر الكهربائية.
الدائرة الكهربائية (المعروفة أيضًا باسم الشبكة الكهربائية أو الدائرة الكهربائية) هي ربط بين مختلف المكونات النشطة والسلبية بطريقة محددة لتشكيل مسار مغلق. يجب أن يكون التيار الكهربي قادرًا على التدفق من المصدر عبر وسيط موصل ثم يعود إلى الطرف الآخر للمصدر.
فيما يلي بعض مكونات الدائرة الأساسية المستخدمة في نظام إلكتروني:
الخلية عبارة عن جهاز يستخدم لتشغيل الدوائر الكهربائية. لها مخرجين ايجابي وسلبي. الطرف المحدد بالسالب هو مصدر الإلكترونات، والتي عند توصيلها بدائرة كهربائية توفر الطاقة. يمكننا أن نأخذ على سبيل المثال بطارية الشعلة العادية. البطارية عبارة عن مزيج من خلايا متعددة. إذا ألقينا نظرة فاحصة عليها، يمكننا أن نرى العلامات الإيجابية والسلبية. نفس العلامات موجودة على الشعلة التي نضع فيها بطارياتنا.
عندما نقوم بإدخال البطارية في الأجهزة التي تتطابق مع هذه العلامات، فإننا نكمل الدائرة وهذه هي الطريقة التي تحصل بها الدائرة على قوتها. بمجرد انتهاء احتياطي الإلكترون الزائد داخل الخلايا ، يتوقف توصيل الطاقة وتنقطع الدائرة. وبالتالي فإن الجهاز المتصل بالدائرة، مثل المصباح يتوقف عن العمل. تأتي البطاريات بأشكال وأحجام مختلفة، بدءًا من البطاريات المصغرة المستخدمة في المعينات السمعية والساعات والبطاريات المتنقلة إلى بطاريات الرصاص الحمضية المستخدمة في السيارات ومحولات الطاقة.
المفتاح هو جهاز يمكنه قطع الدائرة الكهربائية عن طريق تحويل التيار من موصل إلى موصل آخر أو عازل. تسمى مجموعة جهات الاتصال هذه بأنها مفتوحة ومغلقة. تعني الدائرة المفتوحة أن جهات الاتصال مفصولة وأن الدائرة مكسورة، لذلك لا يتدفق أي تيار.
في حين أن الدائرة المغلقة تعني أن جهات الاتصال تلامس فإن الدائرة كاملة والتيار يتدفق. المحولات من أنواع عديدة ويتم استخدامها حسب الجهاز الذي نستخدمه. بشكل عام، نستخدمها في منزلنا للتحكم في المراوح والمصابيح وأجراس المكالمات ومفاتيح الطاقة للأجهزة مثل الثلاجات والغسالات وما إلى ذلك.
المصباح الكهربائي هو جهاز ينتج الضوء من الكهرباء. تحول المصابيح الكهربائية الكهرباء إلى ضوء عن طريق إرسال التيار عبر سلك رفيع يسمى الفتيل. عادة ما يكون الخيط مصنوعًا من التنجستن، وهي مادة تبعث الضوء عند مرور الكهرباء عبرها. يرجع انبعاث الضوء إلى المقاومة العالية التي توفرها مادة التنجستن، والتي سوف نتعلمها في الطبقات العليا.
بصرف النظر عن الإضاءة، يتم استخدام المصابيح الكهربائية في العناصر الإلكترونية كمؤشر وإشارات مرور وأضواء مؤشر في السيارات وما إلى ذلك.
السلك عبارة عن خيط مرن من المعدن، وعادة ما يكون أسطوانيًا. تستخدم الأسلاك لتحديد التوصيل الكهربائي بين جهازين في الدائرة الكهربائية. لديهم مقاومة ضئيلة لمرور التيار. الأسلاك مغطاة بطبقة عازلة من ألوان مختلفة. تُستخدم رموز الألوان للتمييز بين الأسلاك المحايدة والأرضية، والأسلاك الحية، والتي تختلف من دولة إلى أخرى.
هناك أنواع مختلفة من الدوائر الكهربائية، كل واحد له مزاياه ويمكن استخدامه لغرض معين. يأتي أحد الاختلافات من اتجاه تدفق التيار، كما هو الحال مع دارات التيار المتردد والتيار المستمر ومن أنواعها:
تتميز دوائر التيار المستمر بتدفق التيار في اتجاه واحد. يوجد بشكل شائع في التطبيقات ذات الجهد المنخفض وعادة ما يتم تشغيله بواسطة بطارية. تعتبر الدائرة البسيطة التي تحتوي على مصباح ومفتاح وبطارية مثالاً لدائرة التيار المستمر. كما هو موضح في اتجاه الأسهم في الرسم البياني أدناه، يتدفق التيار في اتجاه واحد فقط.
يتم تصنيف دارات التيار المستمر أيضًا إلى نوعين بناءً على كيفية توصيل المكونات. هذان النوعان عبارة عن دوائر متوازية ومتسلسلة.
تحتوي الدائرة المتوازية على مسارين منفصلين أو أكثر لتدفق التيار. تم العثور على التوصيلات الكهربائية في المنزل ومعظم المؤسسات التجارية على التوازي. في هذا النوع من الاتصال، تظل بقية الدائرة تعمل حتى إذا تم فصل جهاز واحد.
يتميز الاتصال المتوازي بفرعين منفصلين أو أكثر لتدفق التيار.
عندما يتم توصيل أحمال مختلفة، مثل المصابيح الكهربائية أو المقاومات، بشكل متوازٍ، يكون الجهد عبر كل حمل هو نفسه. نظرًا لأنه يتكون من عدة مسارات، فإن إجمالي التيار في الدائرة هو مجموع التيارات الفردية التي تمر عبر كل حمل.
الدائرة سلسلة لها مسار واحد للتدفق التيار. في هذا النوع من التوصيلات، يتم توصيل المكونات الكهربائية من طرف إلى طرف، كما هو موضح في الرسم التخطيطي. نظرًا لوجود مسار واحد فقط، فإن التيار الذي يتدفق في حمل واحد (على سبيل المثال، المصباح الكهربائي أو المقاوم) هو نفس مقدار التيار الذي يمر عبر الأحمال الأخرى. إجمالي الجهد في الدائرة هو مجموع الفولتية الفردية في كل حمل.
تستخدم سخانات المياه والمجمدات والثلاجات دائرة متسلسلة للتحكم في درجة حرارة الجهاز. بمجرد الوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة، تفتح الدائرة تلقائيًا وتوقف تدفق التيار.
على التيار المتردد أو الدائرة AC يتميز عكس الدوري للاتجاه الحالي. ثم يغير التيار المتغير قيمة الجهد لأنه يتأرجح بين قيمة سالبة وقيمة موجبة تمشيا مع التغيرات في التيار. فمصباح الفلورسنت، مثلاً الذي يبلغ تردد مصدر طاقته 120 هرتز، سيومض 120 مرة في الثانية. هذا التقلب سريع للغاية بحيث يصعب على العين اكتشافه.
تستخدم توزيعات الطاقة دوائر التيار المتردد، لذلك تستخدم معظم المنازل والمؤسسات التجارية هذا النوع من الدوائر. لاحظ أن الكهرباء يتم توليدها من محطات كبيرة لتوليد الطاقة، وتتطلب نقلها عبر مسافات طويلة للوصول إلى المستخدمين الفرديين. لتحقيق ذلك بأقل قدر من فقد الطاقة، يتم نقل الفولتية العالية من محطات الطاقة ثم تقليلها إلى قيم أصغر بمجرد وصولها إلى المستخدم. من الأسهل تحقيق زيادة ونقصان الفولتية في دوائر التيار المتردد مقارنة بالتيار المستمر، وهذا هو سبب استخدام التيار المتردد بشكل أكثر شيوعًا في توزيعات الطاقة الكبيرة.
تشمل الخصائص الأساسية للدوائر الكهربائية ما يلي:
نسخة للطباعة