ما هي الدارة الكهربائية؟

الدارة الكهربائية هي عبارة عن مسار مغلق لنقل التيار الكهربائي، ويتكون هذا المسار من أسلاك كهربائية وأجهزة تستخدم التيار مثل المصابيح التي يتم تشغيلها بواسطة مصدر للطاقة، وتسمى النقطة التي يبدأ عندها التيار بالتدفق المصدر، بينما تسمى النقطة التي ينتهي تدفق التيار عندها بالعودة (التأريض)،[١][٢] حيث يتدفق الكهرباء من خلال الدارة المغلقة، في حال تم قطع هذه الدارة بواسطة مفتاح مثلاً؛ يتوقف التيار عن التدفق وينطفئ الضوء،[٣] ومن القوانين المستخدمة في وصف عمل الدارة الكهربائية: قانون أوم وقواعد كيرتشوف.[٢]


أنواع الدارة الكهربائية

فيما يأتي أنواع الدارة الكهربائية حسب طريقة توصيلها وحسب نوع التيار المار فيها:


حسب طريقة التوصيل

تتكون الدارة الكهربائية من مجموعة من العناصر المستخدمة لتخزين ونقل وتحويل الكهرباء، ويوجد طريقتان أساسيتان لتوصيل أكثر من عنصر من عناصر الدارة الكهربائية، وهما كالتالي:[٤]

  • الدارة الكهربائية الموصولة على التوالي: هي الدارة التي يتم ربط جميع مكوناتها على مسار واحد لتدفق التيار الكهربائي، وتكون كمية الكهرباء ثابتة في كل مكونات الدارة، أيّ أن شدة التيار الكهربائي تكون متساوية في كل الأجزاء، كما أن المقاومة الكلية للدارة المتصلة على التوالي تساوي مجموع المقاومات الفردية، وكلما زادت عدد المقاومات المتصلة في الدارة على التوالي كلما زادت صعوبة تدفق الإلكترونات خلالها.[٤]
  • الدارة الكهربائية الموصولة على التوازي: هي الدارة التي تحتوي على عدة مسارات لتدفق التيار الكهربائي من نقطةٍ إلى أخرى، ويتم توصيل مكونات الدارة على نفس النقاط التي تكون مشتركة كهربائيًا، كما يمكن للكهرباء أن تتدفق خلال الدارة المتصلة على التوازي في اتجاهات متعددة أفقيًا وعاموديًا، ويكون لجميع العناصر نفس الجهد عبر نهايتها ولها أقطابٌ متطابقة،[٤] إلا أن شدة التيار الكهربائي تختلف على كل عنصر من عناصر الدارة الموصولة على التوازي.[٢]
  • الدارة الكهربائية المختلطة: هي عبارة عن دارة تجمع بين خصائص الدارة المتصلة على التوالي والدارة المتصلة على التوازي، بحيث يتم ربط الأسلاك والمكونات بمسارين لنقل التيار الكهربائي خلالهما.[٤]


حسب نوع التيار

يتم تصنيف الدارة الكهربائية حسب التيار الذي يمر بها بعدة طرق، وهي كالآتي:

  • دارة التيار المباشر: هي الدارة التي يسري فيها تيارٌ مباشر، ويكون تدفق التيار الكهربائي المباشر أو المستمر باتجاه واحد، أيّ أن الشحنة الكهربائية تنتقل من الجهد العالي إلى الجهد المنخفض باتجاهٍ واحد، وهذا التيار يستخدم في الدارات ذات الجهد المنخفض، ويتم إنتاج التيار المباشر بواسطة البطاريات، وخلايا الوقود، والمولدات الكهربائية، ويتدفق التيار المباشر عندما تكون الدارة مغلقة، ويتوقف تمامًا عندما تكون الدارة مفتوحة.[٥][٦]
  • دارة التيار المتردد: هي الدارة التي يسري فيها تيارٌ متردد، ويمكن تعريف التيار المتردد على أنه تيار يتغير حجمه على فتراتٍ زمنيةٍ منظمة، أو أنه تيار يتغير أو يعكس اتجاهه بشكلٍ متكرر، ويتميز بأن له قدرة على نقل الطاقة عبر مسافات كبيرة دون فقد كبير للطاقة، ومن الأمثلة عليه الإشارات الصوتية، وإشارات الراديو، ويستخدم التيار المتردد في المنازل والمكاتب بشكلٍ أساسي.[٧][٢]


مكونات الدارة الكهربائية الأساسية

تشمل الدارة الكهربائية البسيطة على أربعة مكونات رئيسية وهي كالتالي:[١][٨]

  • مصدر الطاقة: قد يكون بطارية، أو منفذًا كهربائيًا يتم اختياره حسب متطلبات الجهد، وتكون مهمته توفير الطاقة للإلكترونات؛ مما يسمح لها بالمرور في جميع أجزاء الدارة.
  • الموصلات: هي عبارة عن أسلاك مصنوعة من النحاس أو الألمنيوم، ويتم ربط أحد طرفي السلك بالمصدر الكهربائي والطرف الآخر بالحمل، حيث تقوم هذه الأسلاك بنقل التيار الكهربائي بكفاءة.
  • الحمل الكهربائي: هو أي جهاز يستهلك الطاقة الكهربائية مثل المصباح الكهربائي.
  • المفتاح الكهربائي: هو عبارة عن جهاز يمكنه فتح أو إغلاق الدائرة بدون الحاجة إلى فصل الأسلاك عن أي مكونٍ من مكونات الدارة، وتكون الدارة المغلفة هي القادرة على نقل التيار الكهربائي بين أجزاء الدارة، بينما الدارة المفتوحة هي التي لا تسمح بمرور التيار الكهربائي بين أجزاء الدارة.


تصنيف مكونات الدارة الكهربائية

الدارة عبارة عن مجموعة من العناصر المرتبطة مع بعضها، وتصنف هذه العناصر إلى قسمين بناءً على قدرتها على توليد الطاقة، وهي كالآتي:[٩]

  • عناصر الدارة النشطة: هي العناصر التي يمكن أن تولد الطاقة الكهربائية، مثل: البطاريات، والمولدات، والمضخمات (الأمبليفير)، والصمامات الثنائية (الديود).
  • عناصر الدارة غير النشطة أو السلبية: هي العناصر التي لا تولد الطاقة الكهربائية، ولكن يمكن أن تتحكم في تدفق الإلكترونات في الدراة؛ بحيث إما أن تزيد الجهد أو تنقصه، مثل: المقاوم، والمحث، والمكثف الكهربائي.


طريقة عمل الدارة الكهربائية

لعمل دارة كهربائية بسيطة يجب توفر أسلاك كهربائية، ومصباح كهربائي، وشريط كهربائي، وبطارية، ثم يجب توصيل أحد طرفي السلك بالمصباح وملاحظة أنه لن يكون هناك أي تغيير في المصباح، ولكن عند توصيل الطرف الآخر للسلك بالبطارية وإكمال الدارة سوف يضيء المصباح، ولذا فإن الدارة تكتمل عندما تُشكل حلقة مغلقة واحدة على الأقل؛ تبدأ من الطرف الموجب للبطارية، وتنتهي بالطرف السالب لها، وهذه هي أبسط شكلٍ من أشكال الدارة الكهربائية.[١]

المراجع

  1. ^ أ ب ت byjus team (2019), "Electric Circuit", byjus, Retrieved 19/10/2021. Edited.
  2. ^ أ ب ت ث The Editors of Encyclopaedia Britannica (2020), "Electric circuit", britannica, Retrieved 19/10/2021. Edited.
  3. ↑ Lee Johnson (15/12/2020), "Definition of a Simple Electrical Series Circuit", sciencing, Retrieved 19/10/2021. Edited.
  4. ^ أ ب ت ث Derek King (24/4/2017), "What Are Two Types of Electrical Circuits?", sciencing, Retrieved 20/10/2021. Edited.
  5. ↑ cmm team (15/5/2021), "Direct Current Circuit", cmm, Retrieved 20/10/2021. Edited.
  6. ↑ The Editors of Encyclopaedia Britannica (2020), "Direct current", britannica, Retrieved 20/10/2021. Edited.
  7. ↑ byjus team (2020), "Alternating Current", byjus, Retrieved 20/10/2021. Edited.
  8. ↑ Staff Writer (7/4/2020), "What Are the Four Parts of an Electric Circuit?", reference, Retrieved 20/10/2021. Edited.
  9. ↑ Anusha (29/8/2018), "Basic Electrical Circuits-Components,Types", electronicshub, Retrieved 20/10/2021. Edited.