تعريف الدوائر الكهربائية البسيطة
يمكن تعريف الدوائر الكهربائية البسيطة على أنها حلقة مغلقة من الموصلات الكهربائية تتحرك الإلكترونات خلالها لتوليد طاقة كهربائية، وتتكون من مصدر للطاقة مثل البطارية وجهاز كهربائي مثل مصباح كهربائي أو مقاوم كهربائي وأسلاك موصلة، حيث يعمل مصدر الطاقة على إحداث فرق جهد بين طرفي الدارة فيسمح هذا للتيار الكهربائي بالتدفق من طرف إلى الطرف الآخر عند توصيلها بالدارة.
مكونات الدوائر الكهربائية البسيطة
تتكون الدوائر الكهربائية البسيطة مما يلي:
- مصدر للطاقة: يعتمد مصدر الطاقة (بالإنجليزية: power source) على الجهد وهو الجزء الذي يوفر الطاقة للسماح للإلكترونات بالتدفق في جميع أجزاء الدارة الكهربائية، ومن الأمثلة عليه البطارية.
- أسلاك التوصيل: تكون أسلاك التوصيل (بالإنجليزية: wires) مصنوعة من النحاس والألمنيوم، وتقوم بنقل التيار الكهربائي بكفاءة وتفقد أقل حد من الطاقة أثناء التنقل بين أجزاء الدارة .
- الحِمل الكهربائي: الحِمل (بالإنجليزية: load) هو الجهاز الذي يستهلك الطاقة، ومن الأمثلة عليه المصباح الكهربائي البسيط.
- المفتاح الكهربائي: المفتاح الكهربائي (بالإنجليزية: switch) عبارة عن جهاز يقوم بفتح وإغلاق الدارة دون الحاجة إلى فصل الأسلاك عن أي مكّون، وتسمى الدارة الكهربائية التي يكون فيها المفتاح مغلقاً والأسلاك جميعها موصولة وقادرة على نقل الكهرباء بالدارة الكهربائية المغلقة، أما الدارة الكهربائية التي يكون فيها المفتاح مفتوحًا وتكون الأسلاك غير موصولة بالدارة الكهربائية المفتوحة.
أنواع الدوائر الكهربائية البسيطة
يمكن تقسيم أنواع الدوائر الكهربائية البسيطة بناءً على ما يلي:
حسب طريقة التوصيل
يوجد نوعان من أنواع الدوائر الكهربائية البسيطة ويتم التمييز بينهما حسب طريقة ترتيب مكونات الدارة، وذلك كما يلي:
الدوائر الكهربائية الموصولة على التوالي
هي عبارة عن دوائر تكون مكوناتها مرتبة بخط مستقيم بحيث يتدفق التيار الكهربائي في كل جزء من أجزاء الدارة، فمثلًا عند توصيل دارة كهربائية بسيطة مصنوعة من بطارية موصولة بمقاومين ويعود الاتصال إلى البطارية، فإن التيار ينتقل من الطرف الموجب للبطارية إلى المقاوم الأول ثم إلى المقاوم الثاني، ثم يعود للبطارية.
الدوائر الكهربائية الموصولة على التوازي
يتم توصيل جميع مكونات الدوائر الموصولة على التوازي بين نفس مجموعة النقاط المشتركة كهربائيًا، بحيث تمتلك الدارة عدة مسارات لتدفق الكهرباء من نقطة إلى نقطة أخرى، ويمكن أن يتدفق التيار في اتجاهات مختلفة إما عاموديًا أو أفقيًا، ويوجد مقاوم في كل مسار بحيث ينقسم التيار الكهربائي ويتوزع بين المسارات ويعود بنفس المقدار ويكون فرق الجهد متساوياً.
الدوائر الكهربائية الموصولة على التوالي والتوازي
هي عبارة عن دوائر كهربائية تجمع بين خصائص الدوائر الموصولة على التوالي والدوائرة الموصولة على التوازي ، بحيث ينتقل التيار في مسار واحد في الجهة الموصولة على التوالي، ويتوزع التيار في النقاط المشتركة الموصولة على التوازي.
حسب مرور التيار
تنقسم الدوائر الكهربائية حسب مرور التيار الكهربائي إلى ما يلي:
- دوائر التيار المباشر: وهي التي يتدفق بها التيار الكهربائي في اتجاه واحد فقط.
- دوائر التيار المتذبذب: وهي التي يتذبذب بها التيار الكهربائي ذهابًا وإيابًا عدة مرات في كل ثانية، ومن الأمثلة عليها الدوائر الموجودة في المنازل.
طريقة صنع دارة كهربائية بسيطة
يمكن صنع دارة الكهربائية بسيطة باتباع هذه الخطوات:
- إحضار المواد اللازمة: لصنع دارة بسيطة نحتاج إلى مصدر للطاقة وسلكين معزولين ومصباح كهربائي وحامل للمصباح، ويمكن أن يكون مصدر الطاقة أي نوع من البطاريات، ويفضل اختيار مصباح تبلغ قوته من 15 إلى 25 فولت لتتمكن بطارية واحدة من تشغيله.
- تجريد نهايات الأسلاك المعزولة: لكي تعمل الدارة بشكل صحيح يجب أن تكون نهايات الأسلاك مكشوفة ويمكن عمل ذلك باستخدام قواطع الأسلاك يتم إزالة حوالي 2.5 سم من العازل الموجود في نهاية كل سلك، ويمكن استخدام المقص.
- تركيب البطارية: إذا تم استخدام أكثر من بطارية، فستحتاج إلى حزمة طاقة لاستيعاب البطاريات، إذ يتم تركيب البطاريات مع الانتباه إلى وضع الأطراف الموجبة والسالبة في الاتجاه الصحيح.
- توصيل الأسلاك في البطارية: يتم توصيل الأسلاك في البطارية باستخدام شريط كهربائي، بحيث يتم توصيل أحد أطراف السلك في جانب واحد من البطارية والطرف الآخر من السلك في الجانب الآخر من البطارية، ويجب توخي الحذر من لمس السلك مباشرة فقد تتعرض إلى صدمة صغيرة فيمكن تجنب ذلك عن طريق لمس الجزء المعزول من السلك.
- ربط السلك بالمصباح: ربط الطرف الآخر من السلك بحامل المصباح
- اختبار الدارة: تركيب المصباح على الحامل واختبار الدارة، فإذا كانت موصولة بشكل صحيح سوف يضيء المصباح.
