الدائرة الكهربائية
Electric Circuit

تتكون الدائرة الكهربائية من ثلاث عناصر:

1- البطارية وسلك التوصيل للمقاومة (الحمل الكهربائي)

2- المقاومة (الحمل الكهربائي)

3- السلك الراجع للبطارية من المقاومة

يحتاج التيار الكهربائي للمرور بالدائرة إلى أكتمال العناصر المكونة للدائرة.

أسباب عدم مرور التيار بالدائرة:

- حالة عدم وجود البطارية (مصدر القدرة), أو عدم وجود طاقة بها (فارغة)

- قطع في السلك الموصل, أو وجود قصر بالدائرة أدى إلى إنصهار الفيوز أو فتح الدائرة عن طريق المفتاح الكهربائي, أو وجود مقاومة عالية في الدائرة (توصيل ردئ, وجود مقاومة عالية في الوصلات, مقاومة عالية في السلك)

- مقاومة عالية

- توصيل ردئ للسلك الراجع (توصيل ردئي, وجود مقاومة عالية في الوصلات, مقاومة عالية في السلك, فتح الدائرة)

مشاكل الدائرة الكهربائية:

دائرة مفتوحة open circuit

قصر الدئرة short circuit

وجود مقاومة عالية على التوالي بالدائرة

استهلاك عالي للكهرباء (مقاومة مكافئة منخفضة)

أنواع الدوائر الكهربائية

دائرة المقاومات على التوالي:

$Description: C:\My Site\subjects\Physics\Phyiscs_116\Types_of_electric_circuits_files\image001.png$

خواص الدائرة:

المقاومة: المقاومة المكافئة تساوي مجموع المقاومات

$Description: C:\My Site\subjects\Physics\Phyiscs_116\Types_of_electric_circuits_files\image002.png$

وتكون قيمة المقاومة المكافئة تساوي أعلى من أكبر قيمة مقاومة بدائرة التوالي

الجهد: مجموع فرق الجهد للمقاومات يساوي جهد البطارية حسب قانون كيرشوف للجهد

$Description: C:\My Site\subjects\Physics\Phyiscs_116\Types_of_electric_circuits_files\image003.png$

ويكون فرق الجهد أكبر للمقاومة الأكبر

التيار: التيار المار بالدائرة والمقاومات واحد, ويساوي جهد البطارية مقسوم على المقاومة المكافئة حسب قانون أوم.

$Description: C:\My Site\subjects\Physics\Phyiscs_116\Types_of_electric_circuits_files\image004.png$

قيمة التيار تعتمد على قيمة المقاومة وجهد البطارية (مع زيادة المقاومة يقل التيار والعكس صحيح).

* تقل قيمة التيار المار بالدائرة مع زيادة قيمة المقاومات أو إضافة مقاومات أخرى, عند حدوث إنهيار لأحد المقاومات لا يمر أي تيار بالدائرة, عند حدوث قصر في أحدى المقاومات لا يحدث إنصهار للفيوز.

مثال:

بالشكل السابق في حالة أن R₁ = 10 Ω, R₂ = 20 Ω, R₃ = 30 Ω, V = 12 V

- أوجد قيمة المقاومة المكافئة R

R = R₁ + R₂ + R₃

R = 10 + 20 + 30 = 60 Ω

- أوجد قيمة التيار المار بالدائرة (نفس قيمة التيار المار بالمقاومات)

- أوجد الأنخفاض في الجهد نتيجة المقاومات

ويكون مجموع الإنخفاض في الجهد يساوي V = V₁ +V₂ + V₃, وينخفض الجهد أكثر للمقاومة الأعلى.

دائرة المقاومات على التوازي (الدوائرة الكهربائية بالسيارة معظمها موصلة على التوازي):

$Description: C:\My Site\subjects\Physics\Phyiscs_116\Types_of_electric_circuits_files\image005.png$

خواص الدائرة:

المقاومة: المقاومة المكافئة تساوي

$Description: C:\My Site\subjects\Physics\Phyiscs_116\Types_of_electric_circuits_files\image006.png$

وتكون قيمة المقاومة المكافئة أقل من أصغر مقاومة بدائرة التوازي

الجهد: فرق الجهد للمقاومات واحد ويساوي جهد البطارية (V).

التيار: التيار المار بالمقاومات ليس واحد, مجموع التيار المار بالمقاومات يساوي التيار المار بالدائرة ويساوي مجموع التيارحسب قانون كيرشوف للتيار

$Description: C:\My Site\subjects\Physics\Phyiscs_116\Types_of_electric_circuits_files\image008.png$

حيث يمر التيار الأكبر بالمقاومة الأصغر

التيار المار بالدائرة يساوي

$Description: C:\My Site\subjects\Physics\Phyiscs_116\Types_of_electric_circuits_files\image004.png$

والتيار المار بكل مقاومة يساوي حسب قانون أوم

$Description: C:\My Site\subjects\Physics\Phyiscs_116\Types_of_electric_circuits_files\image010.png$

* عند حدوث إنهيار بأحدى المقاومات يستمر مرور التيار في المقاومات الأخرى, عند حدوث قفل في أحدى المقاومات يمر تيار عالي بالدائرة يؤدي إلى إنصهار الفيوز, يزيد التيار المار بالدائرة مع إضافة مقاومات أخرى بالدائرة.

مثال:

بالشكل السابق في حالة أن R₁ = 10 Ω, R₂ = 20 Ω, R₃ = 30 Ω, V = 12 V

- أوجد قيمة المقاومة المكافئة R

- أوجد قيمة التيار المار بالدائرة

- أوجد التيار المار في المقاومات

ويكون مجموع التيار المار في المقاومات يساوي التيار المار في الدائرة I = I₁ +I₂ + I₃, ويمر التيار الأعلى بالمقاومة الأصغر.

دائرة المقاومات على التوالي/التوازي:

$Description: C:\My Site\subjects\Physics\Phyiscs_116\Types_of_electric_circuits_files\image011.png$

خواص الدائرة:

المقاومة: المقاومة المكافئة تساوي

$Description: C:\My Site\subjects\Physics\Phyiscs_116\Types_of_electric_circuits_files\image012.png$

حيث قيمة المقاومة

$Description: C:\My Site\subjects\Physics\Phyiscs_116\Types_of_electric_circuits_files\image013.png$

وقيمة المقاومة

$Description: C:\My Site\subjects\Physics\Phyiscs_116\Types_of_electric_circuits_files\image014.png$

الجهد: مجموع فرق الجهد للمقاومات V = V_a + V_b

التيار: التيار المار بالمقاومات R_a, R_b واحد, ويساوي التيار المار بالدائرة I. التيار المار بالدائرة يساوي

$Description: C:\My Site\subjects\Physics\Phyiscs_116\Types_of_electric_circuits_files\image004.png$

التيار المار بكل مقاومة يساوي حسب قانون أوم

$Description: C:\My Site\subjects\Physics\Phyiscs_116\Types_of_electric_circuits_files\image016.png$

مثال:

بالشكل السابق في حالة أن R₁ = R₂ = 10 Ω, R₃ = R₄=20 Ω, V = 12 V

- أوجد قيمة المقاومة المكافئة R_ab

أولا إيجاد قيمة المقاومة المكافئة للمقاومات على التوازي

ثانيا إيجاد قيمة المقاومة المكافئة للمقاومات على التوالي

R_ab = R_a + R_b = 5 + 10 = 15 Ω

- أوجد قيمة التيار المار بالدائرة

- أوجد قيمة الانخفاض في الجهد في المقاومة a, b

ويكون مجموع التيار المار في المقاومات يساوي التيار المار في الدائرة , I_b = I₃ + I₄ I_a = I₁ + I₂, I_a = I_b .

* خواص الدائرة تماثل خواص كلا من خواص دائرة التوالي وخواص دائرة التوازي.

* غالبا ما تتكون تلك الدائرة من دائرة التوازي مع وجود مقاومة إضافية غير مرغوب بها نتيجة توصيل سيء أو وجود مقاومة عالية بالدائرة أو بمفتاح التوصيل أو بالأرضي, تؤدي إلى مشاكل بالدائرة. يمكن إكتشاف وجود تلك المشكلة عن طريق قياس أجزاء الدائرة باستخدام جهاز فولتميتر, في حالة وجود فرق في الجهد بالدائرة V_a فإن هذا يدل على المشكلة. في الشكل المرفق تمثل R₁ المقاومة الغير مرغوب بها.

$Description: C:\My Site\subjects\Physics\Phyiscs_116\Types_of_electric_circuits_files\image017.png$

برنامج أكسل لحسابات الدائرة الكهربائية
http://www.thecartech.com/subjects/Physics/Phyiscs_116/Electric_circuit.xlsx