يمكن أن تحتوي الدوائر الكهربائية على عناصر دائرتها مرتبة إما في سلسلة أو متوازية. في الدوائر المتسلسلة ، ترتبط العناصر باستخدام نفس الفرع الذي يرسل تيارًا كهربائيًا عبر كل منها واحدًا تلو الآخر. في الدوائر المتوازية ، يكون للعناصر فروع منفصلة خاصة بها. في هذه الدوائر ، يمكن للتيار أن يأخذ مسارات مختلفة في جميع الأنحاء.
نظرًا لأن التيار يمكن أن يأخذ مسارات مختلفة في دائرة متوازية ، فإن التيار ليس ثابتًا في جميع أنحاء الدائرة المتوازية. بدلاً من ذلك ، بالنسبة للفروع المتصلة بالتوازي مع بعضها البعض ، يكون انخفاض الجهد أو الجهد عبر كل فرع ثابتًا. وذلك لأن التيار يوزع نفسه عبر كل فرع بكميات تتناسب عكسياً مع مقاومة كل فرع. هذا يتسبب في أن يكون التيار هو الأعظم حيث تكون المقاومة أقل والعكس صحيح.
تسمح هذه الصفات للدوائر المتوازية بتدفق الشحنات عبر مسارين أو أكثر ، مما يجعلها مرشحًا قياسيًا في المنازل والأجهزة الكهربائية من خلال نظام طاقة مستقر وفعال. يسمح بتدفق الكهرباء عبر أجزاء أخرى من الدائرة عند تلف جزء أو كسره ، ويمكنهم توزيع الطاقة بالتساوي عبر المباني المختلفة. يمكن توضيح هذه الخصائص من خلال رسم تخطيطي ومثال على دائرة موازية.
مخطط الدائرة المتوازية
•••سيد حسين أثير
في مخطط الدائرة المتوازية ، يمكنك تحديد تدفق التيار الكهربائي عن طريق إنشاء تدفقات للتيار الكهربي من الطرف الموجب للبطارية إلى الطرف السالب. يتم إعطاء الطرف الموجب بواسطة + على مصدر الجهد ، والسالب ، -.
عندما ترسم الطريقة التي ينتقل بها التيار عبر فروع الدائرة المتوازية ، ضع في اعتبارك أن كل شيء يجب أن يساوي التيار الذي يدخل عقدة أو نقطة واحدة في الدائرة كل التيار الذي يترك أو يخرج من ذلك هدف. ضع في اعتبارك أيضًا أن الجهد ينخفض حول أي حلقة مغلقة في الدائرة يجب أن يساوي الصفر. هذين البيانينقوانين دائرة كيرشوف.
خصائص الدائرة المتوازية
تستخدم الدوائر المتوازية الفروع التي تسمح للتيار بالانتقال عبر طرق مختلفة عبر الدائرة. ينتقل التيار من الطرف الموجب للبطارية أو مصدر الجهد إلى الطرف السالب. يظل الجهد ثابتًا في جميع أنحاء الدائرة بينما يتغير التيار اعتمادًا على مقاومة كل فرع.
نصائح
يتم ترتيب الدوائر المتوازية بحيث يمكن للتيار أن ينتقل عبر فروع مختلفة في وقت واحد. الجهد ، وليس التيار ، ثابت طوال الوقت ، ويمكن استخدام قانون أوم لحساب الجهد والتيار. في الدوائر المتسلسلة المتوازية ، يمكن معاملة الدائرة على أنها سلسلة ودائرة متوازية.
أمثلة للدوائر المتوازية
لإيجاد المقاومة الكلية للمقاومات المرتبة بالتوازي مع بعضها البعض ، استخدم الصيغة
\ frac {1} {R_ {total}} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + \ frac {1} {R_3} +... + \ frac {1} {R_n }
حيث يتم تلخيص مقاومة كل مقاوم على الجانب الأيمن من المعادلة. في الرسم البياني أعلاه ، يمكن حساب المقاومة الإجمالية بالأوم (Ω) على النحو التالي:
- 1 / صمجموع = 1/5 Ω + 1/6 Ω + 1/10 Ω
- 1 / صمجموع = 6/30 Ω + 5/30 Ω + 3/30 Ω
- 1 / صمجموع = 14/30 Ω
- صمجموع = 15/7 أو حوالي 2.14 Ω
لاحظ أنه يمكنك فقط "قلب" طرفي المعادلة من الخطوة 3 إلى الخطوة 4 عندما يكون هناك مصطلح واحد فقط على جانبي المعادلة (في هذه الحالة ،1 / صمجموععلى اليسار و14/30 Ωعلى اليمين).
بعد أن تقوم بحساب المقاومة ، يمكن حساب التيار والجهد باستخدام قانون أومالخامس = أنا / صبحيثالخامسهو الجهد يقاس بالفولت ،أنايقاس التيار بالأمبير ، وصهي المقاومة بالأوم. في الدوائر المتوازية ، يكون مجموع التيارات عبر كل مسار هو إجمالي التيار من المصدر. يمكن حساب التيار عند كل مقاوم في الدائرة بضرب مقاومة المقاومة للجهد. يظل الجهد ثابتًا في جميع أنحاء الدائرة ، لذا فإن الجهد هو جهد البطارية أو مصدر الجهد.
موازية مقابل. سلسلة الدائرة
•••سيد حسين أثير
في الدوائر المتسلسلة ، يكون التيار ثابتًا طوال الوقت ، وتعتمد قطرات الجهد على مقاومة كل مقاوم والمقاومة الكلية هي مجموع كل مقاوم فردي. في الدوائر المتوازية ، يكون الجهد ثابتًا طوال الوقت ، ويعتمد التيار على كل مقاوم ، ويكون معكوس المقاومة الإجمالية هو مجموع معكوس كل مقاوم فردي.
يمكن استخدام المكثفات والمحاثات لتغيير الشحنة في الدوائر التسلسلية والمتوازية بمرور الوقت. في دائرة متسلسلة ، المجموعالسعةمن الدائرة (معطى بواسطة المتغيرج) ، قدرة المكثف على تخزين الشحنة بمرور الوقت ، هو المجموع العكسي لعكسات كل سعة فردية ، والحث الكلي (أنا) ، قوة المحرِّضات لإعطاء شحنة بمرور الوقت ، هي مجموع كل محث. على النقيض من ذلك ، في الدائرة الموازية ، السعة الكلية هي مجموع كل مكثف فردي ، وعكس المحاثة الكلية هو مجموع مقلوب كل محاثة فردية.
للدوائر التسلسلية والمتوازية أيضًا وظائف مختلفة. في دائرة متسلسلة ، إذا تم كسر جزء واحد ، فلن يتدفق التيار عبر الدائرة على الإطلاق. في الدائرة المتوازية ، يتوقف فتح الفرع الفردي فقط عن التيار في هذا الفرع. ستستمر بقية الفروع في العمل لأن التيار له مسارات متعددة يمكن أن يسلكها عبر الدائرة.
دارة متوازية متسلسلة
•••سيد حسين أثير
الدوائر التي تحتوي على كلا العناصر المتفرعة والمتصلة أيضًا بحيث يتدفق التيار في اتجاه واحد بين تلك الفروععلى حد سواءسلسلة ومتوازية. في هذه الحالات ، يمكنك تطبيق القواعد من كلتا السلسلتين والتوازي بما يناسب الدائرة. في المثال أعلاه ،R1وR2على التوازي مع بعضها البعضR5و كذلكR3وR4لتشكيلR6. يمكن تلخيصها بالتوازي على النحو التالي:
- 1 / R5 = 1/1 Ω + 1/5 Ω
- 1 / R5 = 5/5 Ω + 1/5 Ω
- 1 / R5 = 6/5 Ω
- R5 = 5/6 Ω أو حوالي 83
- 1 / R6 = 1/7 Ω + 1/2 Ω
- 1 / R6 = 2/14 Ω + 7/14 Ω
- 1 / R6 = 9/14 Ω
- R6 = 14/9 Ω أو حوالي 1.56 Ω
•••سيد حسين أثير
يمكن تبسيط الدائرة لإنشاء الدائرة الموضحة أعلاه مباشرةR5وR6. يمكن إضافة هذين المقاومين مباشرة كما لو كانت الدائرة متسلسلة.
R_ {total} = 5/6 / Omega + 14/9 / Omega = 2.38 / Omega
مع 20الخامسكجهد ، يملي قانون أوم أن إجمالي التيار يساويV / R، أو20 فولت / (43/18 Ω) = 360/43 أأو عن8.37 أ.باستخدام هذا التيار الكلي ، يمكنك تحديد انخفاض الجهد عبر كل من R5 و R6 باستخدام قانون أوم (الخامس = أنا / ص) كذلك.
لR5,
V_5 = \ frac {360} {43} \ times 5/6 = 6.98 \ text {V}
لR6,
V_5 = \ frac {360} {43} \ مرات 14/9 = 13.02 \ نص {V}
أخيرًا ، ينخفض هذا الجهد لR5وR6يمكن تقسيمها مرة أخرى إلى الدوائر الأصلية المتوازية لحساب تيارR1وR2لR5وR2وR3لR6باستخدام قانون أوم.
I1 = (1800/258 فولت) / 1 Ω = 1800/258 أاو ابور 6.98 أ.
I2 = (1800/258 فولت) / 5 Ω = 1500/43 أاو ابور 34.88 أ.
I3 = (680/129 الخامس) / 7 Ω = 4760/129 أأو عن36.90 أ.
I3 = (680/129 الخامس) / 2 Ω = 1360/129 أأو عن10.54 أ.