تربط دوائر السلسلة المقاومات بحيث يتبع التيار ، المقاس بالسعة أو التيار ، مسارًا واحدًا في الدائرة ويظل ثابتًا طوال الوقت. يتدفق التيار في الاتجاه المعاكس للإلكترونات عبر كل مقاوم ، مما يعيق التدفق من الإلكترونات ، واحدًا تلو الآخر في اتجاه واحد من الطرف الموجب للبطارية إلى نفي. لا توجد فروع أو مسارات خارجية يمكن للتيار أن ينتقل عبرها ، كما هو الحال في الدائرة المتوازية.
أمثلة دوائر السلسلة
الدوائر المتسلسلة شائعة في الحياة اليومية. تشمل الأمثلة بعض أنواع أضواء الكريسماس أو الأعياد. مثال شائع آخر هو مفتاح الضوء. بالإضافة إلى ذلك ، تعمل أجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون والأجهزة الإلكترونية المنزلية الأخرى من خلال مفهوم الدائرة التسلسلية.
نصائح
في الدائرة المتسلسلة ، يظل التيار أو السعة للتيار ثابتًا ويمكن حسابه باستخدام قانون أومالخامس = أنا / صبينما ينخفض الجهد عبر كل مقاوم يمكن تلخيصه للحصول على المقاومة الكلية. في المقابل ، في الدائرة المتوازية ، يتغير اتساع التيار عبر المقاومات المتفرعة بينما يظل الجهد ثابتًا.
التيار (أو الأمبيرات) في سلسلة الدائرة
يمكنك حساب السعة ، بالأمبير أو الأمبير المعطى بواسطة المتغير A ، لدائرة السلسلة عن طريق جمع المقاومة عند كل مقاوم في الدائرة على النحو التالي
المعادلةالخامس = أنا / ص، المعروف باسم قانون أوم ، ينطبق أيضًا على كل مقاوم في الدائرة. يكون تدفق التيار عبر دائرة متسلسلة ثابتًا ، مما يعني أنه متماثل في كل مقاوم. يمكنك حساب انخفاض الجهد عند كل مقاوم باستخدام قانون أوم. في السلسلة ، يتم زيادة جهد البطاريات ، مما يعني أنها تدوم لفترة زمنية أقصر مما لو كانت متوازية.
مخطط الدائرة المتسلسلة والصيغة
•••سيد حسين أثير
في الدائرة أعلاه ، يتم توصيل كل مقاوم (يُشار إليه بخطوط متعرجة) بمصدر الجهد ، والبطارية (يُشار إليها بعلامة + و- المحيطة بالخطوط غير المتصلة) ، على التوالي. يتدفق التيار في اتجاه واحد ويبقى ثابتًا في كل جزء من الدائرة.
إذا لخصت كل مقاوم ، فستحصل على مقاومة إجمالية قدرها 18 (أوم ، حيث أوم هو مقياس المقاومة). هذا يعني أنه يمكنك حساب التيار باستخدامالخامس = أنا / صبحيثرهو 18 Ω والخامسهو 9 فولت للحصول على تيار I من 162 أمبير (أمبير).
المكثفات والمحاثات
في دائرة متسلسلة ، يمكنك توصيل مكثف بسعةجواتركها تشحن بمرور الوقت. في هذه الحالة ، يتم قياس التيار عبر الدائرة كـ
I = \ frac {V} {R} e ^ {- t / (RC)}
بحيثالخامسبالفولتربالأوم ،جفي فارادرهو الوقت بالثواني ، وأنافي الامبير. هناهيشير إلى ثابت أويلره.
يتم إعطاء السعة الإجمالية لدائرة متسلسلة بواسطة
\ frac {1} {C_ {total}} = \ frac {1} {C_1} + \ frac {1} {C_2} + ...
حيث يتم جمع كل معكوس لكل مكثف على الجانب الأيمن (1 / ج1, 1 / ج2، إلخ.). بمعنى آخر ، معكوس السعة الكلية هو مجموع الانعكاسات الفردية لكل مكثف. مع زيادة الوقت ، تتراكم شحنة المكثف ويبطئ التيار ويقترب من الصفر ، لكنه لا يصل مطلقًا إلى الصفر.
وبالمثل ، يمكنك استخدام محث لقياس التيار
أنا = \ frac {V} {R} e ^ {- tR / L}
حيث يكون الحث الكلي L هو مجموع قيم الحث للمحثات الفردية ، مقاسة في Henries. عندما تقوم دارة متسلسلة ببناء شحنة كتدفقات تيار ، فإن المحرِّض ، وهو ملف من الأسلاك يحيط عادة بقلب مغناطيسي ، يولد مجالًا مغناطيسيًا استجابة لتدفق التيار. يمكن استخدامها في المرشحات والمذبذبات ،
المسلسلات مقابل. الدوائر المتوازية
عند التعامل مع الدوائر على التوازي ، حيث تتفرع الحالية من خلال أجزاء مختلفة من الدوائر ، فإن الحسابات "مقلوبة". بدلاً من تحديد المقاومة الكلية كمجموع المقاومة الفردية ، يتم إعطاء المقاومة الإجمالية بواسطة
\ frac {1} {R_ {total}} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + ...
(نفس طريقة حساب السعة الكلية لدائرة متسلسلة).
الجهد ، وليس التيار ، ثابت في جميع أنحاء الدائرة. إجمالي تيار الدائرة المتوازية يساوي مجموع التيار عبر كل فرع. يمكنك حساب التيار والجهد باستخدام قانون أوم (الخامس = أنا / ص).
•••سيد حسين أثير
في الدائرة الموازية أعلاه ، ستعطى المقاومة الإجمالية بالخطوات الأربع التالية:
- 1 / صمجموع= 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3
- 1 / صمجموع = 1/1 Ω + 1/4 Ω + 1/5 Ω
- 1 / صمجموع = 20/20 Ω + 5/20 Ω + 4/20 Ω
- 1 / صمجموع = 29/20 Ω
- رمجموع = 20/29 Ω أو حوالي 69
في الحساب أعلاه ، لاحظ أنه لا يمكنك الوصول إلى الخطوة 5 فقط من الخطوة 4 عندما يكون هناك مصطلح واحد فقط على الجانب الأيسر (1 / صمجموع ) وحد واحد فقط على الجانب الأيمن (29/20 Ω).
وبالمثل ، فإن السعة الكلية في الدائرة الموازية هي ببساطة مجموع كل مكثف على حدة ، كما يتم إعطاء المحاثة الكلية بعلاقة عكسية (1 / لترمجموع = 1 / لتر1 + 1 / لتر2 + … ).
التيار المباشر مقابل. التيار المتناوب
في الدوائر ، يمكن للتيار إما أن يتدفق باستمرار ، كما هو الحال في التيار المباشر (DC) ، أو يتقلب في نمط يشبه الموجة ، في دوائر التيار المتردد (AC). في دائرة التيار المتردد ، يتغير التيار بين الاتجاه الموجب والسالب في الدائرة.
أظهر الفيزيائي البريطاني مايكل فاراداي قوة تيارات التيار المستمر مع مولد كهربائي دينامو في 1832 ، لكنه لم يستطع نقل قوتها لمسافات طويلة وكانت الفولتية DC تتطلب تعقيدًا الدوائر.
عندما ابتكر الفيزيائي الصربي الأمريكي نيكولا تيسلا محركًا تحريضيًا باستخدام التيار المتردد في عام 1887 ، أظهر مدى سهولة ذلك تنتقل عبر مسافات طويلة ويمكن تحويلها بين قيم عالية ومنخفضة باستخدام محولات ، وهي جهاز يستخدم للتغيير الجهد االكهربى. بعد فترة وجيزة ، حوالي مطلع القرن العشرين بدأت الأسر في جميع أنحاء أمريكا في إيقاف التيار المستمر لصالح التيار المتردد.
في الوقت الحاضر ، تستخدم الأجهزة الإلكترونية كلاً من التيار المتردد والتيار المستمر عند الاقتضاء. تُستخدم تيارات التيار المستمر مع أشباه الموصلات للأجهزة الأصغر التي تحتاج فقط إلى التشغيل والإيقاف مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة. يتم نقل جهد التيار المتردد عبر أسلاك طويلة قبل تحويله إلى تيار مستمر باستخدام مقوم أو صمام ثنائي لتشغيل هذه الأجهزة مثل المصابيح الكهربائية والبطاريات.