كويز تفاعلي: اختبار في دوائر التوالي الكهربائية

في نموذج النهر الجبلي، تمثل المسافة التي ينحدرها النهر من قمة الجبل إلى السهل فرق الجهد الكهربائي، حيث يشبه سقوط الماء من ارتفاع عالٍ إلى ارتفاع منخفض تحرير الطاقة الكهربائية من جهد عالٍ إلى جهد منخفض.

في نموذج النهر، تمثل الشمس التي توفر الطاقة لرفع الماء ضد الجاذبية البطارية أو المولد في الدائرة الكهربائية، والتي توفر الطاقة اللازمة لدفع الشحنات.

في دائرة التوالي، يكون التيار الكهربائي (تدفق الشحنات) متساويًا في جميع أجزاء الدائرة. وبالمثل، في نموذج النهر، تظل كمية الماء المتدفقة ثابتة في أي نقطة من المجرى.

في دائرة التوالي، يكون التيار الكهربائي متساويًا في جميع أجزاء الدائرة. لذلك، إذا تم توصيل ثلاثة أجهزة أميتر في أماكن مختلفة، فستعطي جميعها نفس قراءة التيار.

دائرة التوالي هي دائرة كهربائية يتم فيها توصيل المكونات على مسار واحد، مما يعني أن التيار الكهربائي يتدفق في اتجاه واحد فقط عبر جميع المكونات دون تفرع.

في دائرة التوالي، يتدفق التيار في مسار واحد فقط. إذا تم فتح الدائرة عند أي نقطة، ينقطع المسار وتتوقف الشحنات عن التدفق، وبالتالي لن يمر تيار في أي جزء من الدائرة.

في دائرة التوالي، المقاومة المكافئة هي مجموع المقاومات الفردية. $R_{eq} = 4.0 \Omega + 2.0 \Omega + 5.0 \Omega + 7.0 \Omega = 18.0 \Omega$. التيار المار في الدائرة هو $I = V / R_{eq} = 9.0 \text{ V} / 18.0 \Omega = 0.5 \text{ A}$.

المقاومة المكافئة لثلاث مقاومات متصلة على التوالي هي مجموع قيمها: $R_{eq} = 20 \Omega + 20 \Omega + 20 \Omega = 60 \Omega$. التيار الكلي المار في الدائرة يُحسب بقانون أوم: $I = V / R_{eq} = 120 \text{ V} / 60 \Omega = 2 \text{ A}$.

في دائرة التوالي، يكون جهد التغذية الكلي هو مجموع انخفاضات الجهد عبر المكونات. لذا، V_total = V₁ + V₂ = 5.50 V + 6.90 V = 12.4 V.

في دائرة التوالي، المقاومة المكافئة هي مجموع المقاومات الفردية. $R_{eq} = R_1 + R_2 = 22 \Omega + 4.5 \Omega = 26.5 \Omega$.

بعد حساب المقاومة المكافئة للدائرة $R_{eq} = 26.5 \Omega$ (من السؤال السابق)، يمكن حساب التيار الكلي باستخدام قانون أوم: $I = V / R_{eq} = 45 \text{ V} / 26.5 \Omega \approx 1.7 \text{ A}$.

باستخدام قانون أوم لكل مقاومة، V = I × R. بما أن التيار الكلي للدائرة هو $I \approx 1.7 \text{ A}$: $V_1 = 1.7 \text{ A} \times 22 \Omega \approx 37.4 \text{ V}$، و $V_2 = 1.7 \text{ A} \times 4.5 \Omega \approx 7.7 \text{ V}$.

باستخدام قانون أوم، يُحسب التيار الكلي في الدائرة بقسمة الجهد الكلي على المقاومة المكافئة: $I = V / R_{eq} = 75 \text{ V} / 32 \Omega \approx 2.34 \text{ A}$.

أولاً، نحسب المقاومة الكلية للدائرة باستخدام قانون أوم: $R_{eq} = V / I = 117 \text{ V} / 0.06 \text{ A} = 1950 \Omega$. بما أن هناك عشرة مصابيح متماثلة موصلة على التوالي، فإن مقاومة كل مصباح هي $R_{bulb} = R_{eq} / 10 = 1950 \Omega / 10 = 195 \Omega$. أقرب خيار هو $200 \Omega$ ($2.0 \times 10^2 \Omega$).

في دائرة التوالي، عند إضافة مقاومة إضافية، تزداد المقاومة الكلية للدائرة. وفقًا لقانون أوم (I = V/R)، مع ثبات الجهد، يؤدي زيادة المقاومة إلى انخفاض التيار الكلي في الدائرة.

أولاً، نحسب المقاومة المكافئة: $R_{eq} = 12 \Omega + 15 \Omega + 5 \Omega = 32 \Omega$. ثم نحسب التيار الكلي: $I = V / R_{eq} = 75 \text{ V} / 32 \Omega \approx 2.34375 \text{ A}$.
الآن نحسب فرق الجهد لكل مقاومة: $V_1 = I \times R_1 = 2.34375 \text{ A} \times 12 \Omega \approx 28.1 \text{ V}$.
$V_2 = I \times R_2 = 2.34375 \text{ A} \times 15 \Omega \approx 35.2 \text{ V}$.
$V_3 = I \times R_3 = 2.34375 \text{ A} \times 5 \Omega \approx 11.7 \text{ V}$.
مجموع فروق الجهد: 28.1 V + 35.2 V + 11.7 V = 75 V.

في دائرة التوالي، يكون التيار متساويًا عبر جميع المكونات. يمكن حساب التيار باستخدام قانون أوم للمقاومة R₁: $I = \Delta V_1 / R_1 = 17 \text{ V} / 255 \Omega \approx 0.0667 \text{ A}$.

بما أن التيار الكلي في الدائرة هو $I \approx 0.0667 \text{ A}$ (من السؤال السابق)، فإن فرق الجهد عبر R₂ هو $V_2 = I \times R_2 = 0.0667 \text{ A} \times 290 \Omega \approx 19.34 \text{ V}$.
جهد البطارية الكلي في دائرة التوالي هو مجموع فروق الجهد عبر المقاومات: V_total = V₁ + V₂ = 17 V + 19.34 V = 36.34 V، ويقرب إلى 36.4 V.

لحساب القدرة الكلية المبددة: $P_{total} = V_{total} \times I = 36.33 \text{ V} \times 0.0667 \text{ A} \approx 2.42 \text{ W}$.
لحساب القدرة المبددة في كل مقاومة: $P_1 = I^2 \times R_1 = (0.0667 \text{ A})^2 \times 255 \Omega \approx 1.13 \text{ W}$.
$P_2 = I^2 \times R_2 = (0.0667 \text{ A})^2 \times 290 \Omega \approx 1.29 \text{ W}$.

في دائرة التوالي، مجموع فروق الجهد عبر المقاومات يساوي جهد البطارية الكلي. V_total = V₁ + V₂ + V₃.
12 V = 1.2 V + 3.3 V + V₃.
V₃ = 12 V - (1.2 V + 3.3 V) = 12 V - 4.5 V = 7.5 V.

في دائرة التوالي، المقاومة المكافئة هي مجموع المقاومات الفردية. $R_{eq} = 22 \Omega + 33 \Omega = 55 \Omega$.

بعد حساب المقاومة المكافئة $R_{eq} = 55 \Omega$ (من السؤال السابق)، يُحسب التيار الكلي باستخدام قانون أوم: $I = V / R_{eq} = 120 \text{ V} / 55 \Omega \approx 2.18 \text{ A}$، والذي يقرب إلى 2.2 A.

باستخدام قانون أوم: $V_1 = I \times R_1 = 2.18 \text{ A} \times 22 \Omega \approx 48 \text{ V}$. $V_2 = I \times R_2 = 2.18 \text{ A} \times 33 \Omega \approx 72 \text{ V}$. مجموع فروق الجهد 48 V + 72 V = 120 V، وهو جهد البطارية.

المقاومة المكافئة في دائرة التوالي هي مجموع المقاومات الفردية: $R_{eq} = 3.9 \text{ K}\Omega + 4.7 \text{ K}\Omega + 3.3 \text{ K}\Omega = 11.9 \text{ K}\Omega$.

التيار الكلي في دائرة التوالي يُحسب بقسمة الجهد الكلي على المقاومة المكافئة. من السؤال السابق، $R_{eq} = 11.9 \text{ K}\Omega = 11900 \Omega$. لذا، $I = V / R_{eq} = 12 \text{ V} / 11900 \Omega \approx 0.001008 \text{ A}$، وهو ما يقرب إلى 1.0 × 10^-3 A.

في دائرة التوالي الكهربائية، يتدفق التيار عبر مسار واحد فقط، مما يعني أن شدة التيار تكون متساوية في جميع نقاط الدائرة ولا تتغير قيمتها من مقاومة لأخرى.