طوبولوجيا الدائرة هي مجموعة رائعة من المفاهيم يمكن الوصول إليها بشكل مدهش. اليوم ، سنستكشف الفرق بين الدوائر المتسلسلة والدوائر المتوازية.
ما هي الدائرة المتسلسلة؟ علاوة على ذلك ، ما هي الدائرة المتوازية؟ حتى لو لم يكن لديك أي دليل على الإطلاق ، يمكننا بالفعل إخبارك أنك ربما تستخدم كلا النوعين من الدوائر في كل يوم من حياتك.
فهم الفرق بين الدائرة المتسلسلة والدائرة الموازية: التعريف والمفاهيم الأساسية
بأبسط العبارات الممكنة: دارة سلسلة يقدم تيار الكهرباء طريق واحد مثالي عبر المتاهة. الدوائر المتوازية، من ناحية أخرى ، يتم تكوينها بحيث تكون هناك مساران أو أكثر من خلال الدائرة للتيار ليتبعها. تعتبر هذه الأنواع من الدوائر "متوازية" لأن المسار المتفرّع للتيار يسري جنبًا إلى جنب مع مروره عبر كلتا الحلقتين في وقت واحد.
يتم تحديد سلوك التيار في دائرة موازية أثناء مروره عبر دائرة إلى حد كبير من خلال حقيقة أن سيبحث التيار الكهربائي عن المناطق ذات الجهد المنخفض في نظام معين ، ويحتل هذه المناطق بأي طريقة ممكنة.
الأمر ليس بهذه البساطة تمامًا ، لكنك ستسعد بمعرفة أنه لا يوجد سوى عدد قليل من القواعد الأخرى المتضمنة هنا. ما الذي يحدد بالضبط مسار التيار الأقل مقاومة؟
متعلق ب: كيفية التحقق من الجهد باستخدام المتر
المسلسلات مقابل. الدوائر الموازية: ما الذي يحدث هنا في توليدو؟
لتصور هذه الظاهرة ، سنقوم باستدعاء بعض الكلمات الرئيسية في المفردات التي يجب وضعها في الاعتبار:
- تيار: طاقة كهربائية مستمدة من مصدر ومربوطة بقناة.
- مصدر: من أين تأتي الكهرباء؟ بطارية؟ صاعقة من البرق؟
- قناة أو أنبوب أو ترعة: أي شيء موصل بما يكفي لسحب الكهرباء من مصدره. يعد السلك النحاسي الموجود داخل كابل شحن هاتفك الذكي أحد الأمثلة على القناة الكهربائية ، التي تقود التيار من جهاز الكمبيوتر الخاص بك أو من شاحن كتلة إلى البطارية التي تحتاج إلى الشحن.
- دائرة مغلقة: شبكة كهربائية مغلقة ، يكون للتيار فيها مسار مباشر يعود إلى المصدر ، وتشكل حلقة كاملة ومستمرة وغير منقطعة.
- الجهد االكهربى: مقياس للطاقة الكامنة لكل وحدة عند مقارنة أي نقطتين في الدائرة مع بعضهما البعض. هذه هي الآلية التي من خلالها يجد التيار طريقه عبر الدائرة ؛ يتدفق الجهد الزائد في جزء واحد من النظام إلى نقاط الجهد المنخفض ، ويبحث باستمرار عن التوازن.
- مقاومة: أي عامل يمنع تعويض الجهد وتدفقه. يعد السيليكون أحد الأمثلة على مادة عازلة شديدة المقاومة تُستخدم بشكل شائع في الإلكترونيات. يتم استخدام مادة مقاومة لتوجيه تدفق الكهرباء في جميع أنحاء الدائرة ومنعها من الهروب من القناة.
عندما نتخيل تيارًا كهربائيًا ، فإننا نتعامل مع انتقال الإلكترونات من ذرة إلى ذرة على طول القناة. يصبح الجسم مشحونًا سالبًا أو موجبًا عندما يحتوي على إلكترونات معلقة حوله أكثر من البروتونات ، والتي لا تترك الذرة من تلقاء نفسها.
الإلكترونات هي عملة الكهرباء. يعد هذا النقل للإلكترونات جزءًا لا يتجزأ من الطريقة التي يتم بها نقل التيار بواسطة كل ذرة من القناة.
كيف تمر الإلكترونات عبر الدوائر المتسلسلة والمتوازية؟
فكر في كل هذه الإلكترونات التي تركب قضبان القناة كما لو كانت سيارات صغيرة تسير على طريق سريع فائق المصغر.
في دائرة مغلقة وكاملة ، تتبع الكهرباء مجراها إلى حيث "تغرق" في النهاية - أي ، نقطة أدنى جهد متاح للتيار ، وهو المكان الذي سيشعر فيه جسديًا بأنه أكثر من مضطر إليه يذهب. تدور الكهرباء عبر النظام المغلق بدقة وباستمرار ، ويوزع جهدها الإجمالي المحفوظ نفسه في جميع أنحاء النظام بشكل طبيعي ، بافتراض حالة كمية محددة.
في دائرة موازية ، بدلاً من السفر مرارًا وتكرارًا خلال هذا المسار المفرد الحلقي ، توجد "منحدرات" و "المنحدرات الخارجية" ، وهي مفترقات وصول توفر للمسار الحالي طريقًا خلابًا بديلاً من خلال فرعين متوازيين أو أكثر. تقوم حالة الحلقات البسيطة الآن بتوزيع نفسها بشكل مختلف كثيرًا في جميع أنحاء الدائرة.
متعلق ب: أفكار مشروع إلكترونيات DIY لطلاب الهندسة
الجهد المتوازي: قوانين دائرة كيرشوف
لقد رأينا الدوائر المتوازية الموصوفة بأنها تشبه الأوعية الدموية المتفرعة إلى حد ما. تدعم الشبكة بأكملها تدفق الدم عبر كل وريد وشعيرات دموية ، لتصل إلى كل ركن من أركان الجسم التي يتصل بها النظام.
كان الفيزيائي الألماني جوستاف كيرشوف من أوائل من أضفى الطابع الرسمي على تحليل الدوائر رياضيًا. كان قادرًا على تبسيط سلوك الكهرباء في الدائرة باستخدام قانونين فيزيائيين يسيران جنبًا إلى جنب.
يخضع التيار الذي يمر عبر أي دائرة لهذه القوانين جسديًا ، بغض النظر عن ما يلي:
- الطاقة المتدفقة إلى عقدة أو تقاطع دائرة متفرعة تساوي إلى حد كبير الطاقة التي تتدفق منها ، مما يحافظ على صافي شحنة النظام.
- يجب أن يساوي المجموع الإجمالي لصافي الفروق الكهربائية المحتملة في جميع أنحاء النظام بأكمله صفرًا. تساهم مكونات الإمداد ، مثل خلايا البطارية ، في هذا المجموع ، حيث تغذي المكونات المستهلكة للطاقة ، مثل المقاومات أو الأجهزة مثل المصابيح الكهربائية.
يوضح كلاهما بالضبط ما الذي يحكم بالضبط سلوك التيار من خلال أي دائرة معينة. هذه النقطة الثانية ، مع ذلك ، مثيرة للاهتمام بشكل خاص.
بشكل أساسي ، يؤكد هذا القانون الثاني أن كل إلكترون يمر عبر الدائرة يجب أن يكتسب نفس القدر من الطاقة التي يفقدها على طول الطريق. إذا لم يتم استيفاء أي من المطلبين ، فإن المسار الذي يتم النظر فيه ليس مسارًا قابلاً للتطبيق لتدفق التيار خلاله بشكل طبيعي.
متعلق ب: مشاريع إلكترونيات DIY منخفضة الميزانية للمبتدئين
أمثلة على الدوائر المتسلسلة والمتوازية
المثال الأكثر شيوعًا للجهد على التوازي مقابل. في السلسلة: أضواء عيد الميلاد. على وجه التحديد ، السلاسل الحديثة مقابل. أضواء خمر.
في الأصل ، كانت أضواء عيد الميلاد معلقة في سلسلة ، وهي عبارة عن سلسلة من المصابيح ذات اتجاه واحد ؛ إذا فشلت لمبة واحدة ، ينطفئ كل شيء ، قبل المصباح المحترق وبعده. الدائرة مفتوحة الآن وتم كسرها بشكل فعال.
إنها حالة مؤسفة ، لكن لا تدع هذا المثال الأول يفسد الدوائر المتسلسلة من أجلك. لا تزال هناك العديد من الظروف التي تكون فيها الدوائر التسلسلية ، في الواقع ، هي النوع المناسب من الدوائر للاختيار:
- بدائل بسيطة تتحكم في جهاز واحد فقط - مصابيح LED الصغيرة في بعض الألعاب ، على سبيل المثال
- مصباح يدوي ، أو أي جهاز بسيط آخر يتم تشغيله بضغطة زر
- فتيل يحمي جهازًا كبيرًا مثل الغسالة من التيار الزائد ؛ لقد تم ربطهم في دائرة متسلسلة بحيث يتم كسر السلسلة بالنتيجة عند تشغيل المصهر
في المقابل ، تم تصميم الدوائر المتوازية لتظل تعمل تحت أي ظرف من الظروف. تستخدم أضواء عيد الميلاد الحديثة دائرة متوازية لمنع كارثة العطلة المؤسفة المذكورة أعلاه ، على سبيل المثال. حتى إذا لم يتبق سوى لمبة واحدة ، ستظل قادرة على التألق.
تتضمن الأمثلة الشائعة الأخرى للدوائر المتوازية ما يلي:
- مصابيح السيارة الأمامية سلكية بالتوازي بحيث يظل أحد الجانبين يعمل حتى في حالة تعطل الجانب الآخر
- تستخدم أنظمة السماعات التجارية دوائر متوازية لنفس السبب
- تعتمد مصابيح الشوارع على الجهد المتوازي من أجل الحفاظ على إضاءة غالبية الشارع
لا ينبغي النظر إلى الدارات المتوازية أو الدوائر التسلسلية على أنها "أفضل" أو "أسوأ" من الأخرى - فكلاهما مفيد بشكل لا يصدق بطريقته الخاصة في ظل ظروف مختلفة. إذا كنت تعرف ما تحتاج إلى تحقيقه بالدائرة التي تصممها ، فيجب أن يكون جانب السياج الذي تنتمي إليه واضحًا تمامًا.
متعلق ب: ما هو المتر المتعدد وأين يمكنك استخدامه؟
أساسيات الدوائر: الدوائر المتوازية والمتسلسلة ، ولماذا يعتبر كلاهما مهمًا
الكهرباء خطيرة. يعد فهم كيفية عمل الدوائر أحد الطرق للحفاظ على سلامتك ، بغض النظر عما يحدث لك.
الخبر السار: إذا كنت قادرًا على استيعاب هذه المفاهيم وغيرها في هذا المجال ، فستكون مسلحًا وجاهزًا بكل ما تحتاج لمعرفته لمنع مشروعك من أن يقلى جسدك حياً مثل الدجاجة كتلة صلبة. خذها من شخص كان هناك.
مرتبك من التيار المتردد والتيار المستمر؟ تابع القراءة لمعرفة الاختلافات وكيف يمكن تحويل التيار المتردد والتيار المستمر.
اقرأ التالي
- افعلها بنفسك
- إلكترونيات
كاتب وفنان ومحب للتكنولوجيا.
اشترك في نشرتنا الإخبارية
انضم إلى النشرة الإخبارية لدينا للحصول على نصائح تقنية ومراجعات وكتب إلكترونية مجانية وصفقات حصرية!
انقر هنا للاشتراك