ما الدائرة الكهربائية؟
الدائرة الكهربائية مسار مغلق يسمح بمرور التيار من مصدر الجهد عبر العناصر الكهربائية ثم العودة إلى المصدر. إذا انقطع المسار، يتوقف التيار. لذلك لا يكفي وجود بطارية ومصباح؛ يجب أن يكون المسار مكتملًا.
العناصر الأساسية في الدائرة
- مصدر الجهد: مثل البطارية، ويدفع الشحنات للحركة.
- الأسلاك: توفر مسارًا موصلًا للتيار.
- المفتاح: يفتح الدائرة أو يغلقها.
- المصباح أو المقاومة: عنصر يستهلك طاقة كهربائية ويحولها إلى ضوء أو حرارة.
- أجهزة القياس: مثل الأميتر والفولتميتر.
الدائرة المفتوحة والدائرة المغلقة
عندما يكون المفتاح مفتوحًا، ينقطع المسار ولا يمر تيار، فينطفئ المصباح. وعندما يكون المفتاح مغلقًا، يكتمل المسار ويمر التيار، فيضيء المصباح إذا كانت الدائرة سليمة.
هذه الفكرة بسيطة، لكنها أساس كثير من أسئلة الدوائر. المفتاح ليس مجرد رسمة في السؤال؛ إنه قد يغير الدائرة بالكامل.
المصابيح في التوالي
عند توصيل المصابيح على التوالي يمر التيار نفسه في جميع المصابيح. إذا احترق مصباح أو انقطع أحدها، تنفتح الدائرة كلها وتنطفئ المصابيح الأخرى.
كذلك تزداد المقاومة الكلية عند إضافة مصابيح على التوالي، فيقل التيار غالبًا وتضعف الإضاءة.
المصابيح في التوازي
عند توصيل المصابيح على التوازي يكون لكل مصباح مسار مستقل تقريبًا، ويكون فرق الجهد نفسه على كل فرع. إذا تعطل مصباح، قد تبقى المصابيح الأخرى مضيئة لأن لها مسارات أخرى للتيار.
لهذا توصل كثير من مصابيح المنازل على التوازي لا على التوالي.
الأميتر: كيف يوصل؟
الأميتر يقيس التيار، لذلك يجب أن يوصل على التوالي مع العنصر المراد قياس التيار المار فيه. مقاومة الأميتر المثالي صغيرة جدًا حتى لا يغير التيار في الدائرة.
إذا وصل الأميتر على التوازي خطأ فقد يسبب مسارًا منخفض المقاومة جدًا، وهذا ليس مجرد خطأ نظري؛ في المختبر قد يكون خطأ مكلفًا.
الفولتميتر: كيف يوصل؟
الفولتميتر يقيس فرق الجهد بين نقطتين، لذلك يوصل على التوازي مع العنصر المراد قياس الجهد عليه. مقاومة الفولتميتر المثالي كبيرة جدًا حتى لا يسحب تيارًا مؤثرًا من الدائرة.
مثال تطبيقي
في دائرة تحتوي بطارية ومصباحًا ومفتاحًا، إذا كان المفتاح مفتوحًا فقراءة الأميتر تساوي صفرًا لأن التيار لا يمر. أما إذا أغلق المفتاح وأضاء المصباح، فإن الأميتر يعطي قراءة للتيار المار في المصباح.
لقياس فرق الجهد على المصباح، نوصل الفولتميتر على طرفي المصباح، لا داخل المسار على التوالي.
قراءات الأجهزة في التوالي والتوازي
- في التوالي: الأميتر يعطي القراءة نفسها في أي موضع من المسار الواحد تقريبًا.
- في التوازي: يختلف تيار كل فرع حسب مقاومته.
- في التوازي: الفولتميتر يعطي الجهد نفسه على الفروع المتوازية.
- في التوالي: مجموع فروق الجهد على العناصر يساوي جهد المصدر.
أخطاء شائعة
- توصيل الأميتر على التوازي بدل التوالي.
- توصيل الفولتميتر على التوالي بدل التوازي.
- نسيان أن المفتاح المفتوح يعني عدم مرور تيار في الفرع المفتوح.
- الاعتقاد أن كل المصابيح تنطفئ دائمًا إذا تعطل أحدها؛ هذا صحيح غالبًا في التوالي وليس في التوازي.
- عدم التمييز بين قراءة التيار وقراءة فرق الجهد.
خلاصة
الدائرة الكهربائية تحتاج مسارًا مغلقًا ليمر التيار. المفتاح يتحكم في فتح المسار أو إغلاقه، والمصابيح تتصرف بشكل مختلف في التوالي والتوازي. الأميتر يوصل على التوالي لقياس التيار، والفولتميتر يوصل على التوازي لقياس فرق الجهد. هذه القواعد الصغيرة تمنع نصف أخطاء الدوائر تقريبًا، والنصف الآخر غالبًا بسبب الاستعجال.
