عناصر الدارة الكهربائية المنزلية

• ذات صلة
• بحث حول الكهرباء المنزلية
• أنواع التضاريس

الدارة الكهربائية

تُعد الكهرباء جزءًا أساسيًا من الطبيعة، وهي واحدة من أكثر أشكال الطاقة المستخدمة على نطاق واسع، ويمكن إنتاجها من تحويل مصادر أُخرى للطاقة مثل: الفحم، الغاز الطبيعي، النفط، الطاقة النووية وغيرها من المصادر الطبيعية، وبنيت العديد من المدن والبلدات بجوار الشلالات التي تدور فيها عجلات توليد الكهرباء، فقبل ذلك كانت المنازل تعتمد على الكيروسين لإضاءة المصابيح، وعلى صناديق الثلج في تبريد الطعام، وعلى حرق الحطب والفحم لتدفئة الغرف داخل المنازل، وفي منتصف القرن الثامن عشر تغيرت حياة الجميع مع اختراع لمبة الضوء الكهربائية.

والكهرباء هي شكل من أشكال الطاقة، تُعرّف على أنها تدفق إلكترونات، إذ إن المادة تتكون من ذرات، وللذرة مركز يدعى نواة، وتحتوي النواة على جزيئات مشحونة بشحنة موجبة تسمى البروتونات، والجزيئات غير المشحونة تسمي النيوترونات، وتحيط بنواة الذرة جزيئات مشحونة بشحنة سالبة تسمى إلكترونات، ومقدار الشحنة السالبة للإلكترون مساوٍ لمقدار الشحنة الموجبة للبروتون، أما عدد الإلكترونات في الذرة فهو مساوٍ لعدد البروتونات فيها، وعند التأثير على قوة التوازن بين البروتونات والإلكترونات من مصدر خارجي، فإن الذرة قد تكسب إلكترونًا أو تفقده، والإلكترونات التي تفقدها الذرات تتحرّك بعيدًا عن نواتها مُسبّبة إنتاج التيار الكهربائي، ومن الجدير بالذكر أن التيار الكهربائي يحتاج لمسار مغلق من مادة موصلة كالأسلاك ليتمكّن من تشغيل ما يُعرف بالدائرة الكهربائية، وهي تضُم مجموعة من المكونات الكهربائية المتصلة معًا عن طريق الأسلاك لتصنع مسارًا مغلقًا تتدفق فيه الإلكترونات، فما هي هذه المكونات؟ وما هي خصائصها؟ هذا ما سنتعلّمه خلال السطور القادمة.^[١]

عناصر الدارة الكهربائية المنزلية

تضُم الدارة الكهربائية عددًا من المكونات الإلكترونية، وكل مكوِّن منها له وظيفة مسؤول عن تنفيذها في الدارة، وقد تتواجد جميع هذه المكونات وغيرها ضمن نفس الدارة الكهربائية أو بعضٍ منها، وفيما يلي أبرز مكونات الدارة الكهربائية:

• البطارية "Battery": ووظيفتها تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية من خلال عمليات التفريغ الكهروكيميائية، وتتكون البطاريات من خلية واحدة أو أكثر تحتوي كل منها على مصعد (-) ومهبط (+) والكهارل أو الشوارد، وتُصنّف الخلايا إلى نوعين هما الخلايا الأساسية أو الأولية وهي التي لا يمكن إعادة شحنها، والخلايا الثانوية وهي الخلايا القابلة لإعادة الشحن.^[٢]
• الملف "Coil": وهو مكون كهربائي سلبي ثنائي الطرف، ويسمى أيضًا المِحَث، وظيفته في الدارة الكهربائية هي تخزين الطاقة الكهربائية على شكل من أشكال الطاقة المغناطيسية، ويتكون من موصل يُلف بعدة لفّات، ويخضع عمل الملف للمبدأ الأساسي لقانون الحث فاراداي، وهو أنه عندما يتدفق التيار الكهربائي إلى الملف من الجانب الأيسر باتجاه الجانب الأيمن، يُنشئ الملف حقلًا مغناطيسيًا باتجاه عقارب الساعة.^[٢]
• الدوائر المتكاملة "Integrated Circuit": ويشار إليها بالاختصار IC وأحيانًا تسمى رقاقة، وهي شبه موصلة تضُم الملايين من المقاومات والمكثفات والترانزستورات المصنّعة فيها، ولها وظائف متعددة في الدارة الكهربائية، إذ يمكن أن تعمل كمذبذِب أو مضخم صوت أومؤقت أومعالج دقيق، ولها تصنيفان هما: الدوائر المتكاملة الخطية والدوائر المتكاملة غير الخطية، وتُستخدم الدوائر المتكاملة الرقمية في أجهزة المودم وأجهزة الكمبيوتر وعدادات التردد وشبكات الكمبيوتر.^[٢]
• المفتاح "Switch": وهو مكوّن كهربائي يستخدم لقطع الدائرة الكهربائية، أو قطع التيار وتوصيله من موصل إلى آخر، ويعمل المفتاح ضمن آليّة التشغيل والإيقاف.^[٢]
• المصباح الكهربائي: وهو مصدر الضوء في الدارة الكهربائية، ووظيفته هي تحويل الكهرباء إلى ضوء عن طريق إرسال التيار عبر سلك رفيع يسمى الشعيرة وعادةً ما تكون مصنوعة من التنجستن، وهي المادة التي ينبعث منها الضوء عند مرور التيار الكهربائي، إذ يرجع انبعاث الضوء إلى المقاومة العالية التي توفرها مادة التنجستن.^[٣]
• الأسلاك الكهربائية: وهي المسار المادي الذي يمر به التيار الكهربائي، وتشتهر الأسلاك الكهربائية بأنها مصنوعة من النحاس؛ لتحمّله لدرجات الحرارة العالية، ولأن مقاومته للتيار الكهربائي تجعله قادرًا على التحكم وتحمل كميات معينة من التيار الكهربائي.^[٣]
• ثنائي الأقطاب "Diode": ويسمى بالديود، ومهمته السماح بمرور التيار الكهربائي من خلاله باتجاه واحد فقط، ويمكن استخدام الثنائيات لتغيير التيارات المتناوبة وهي التيارات التي تمرّ ذهابًا وإيابًا داخل الدارة الكهربائية وتُبدل اتجاهها باستمرار، وتحولها إلى تيارات مباشرة، وهي التيارات التي تمرّ دائمًا بنفس الاتجاه.^[٤]
• المقاومة "Transistor": وهي أبسط المكونات الإلكترونية في أي دارة كهربائية، مهمتها هي تقييد تدفق الإلكترونات وتقليل التيار أو تدفق التيار الكهربائي عن طريق تحويل الطاقة الكهربائية إلى حرارة، والمقاومة تأتي في العديد من الأشكال والأحجام المختلفة، وهي نوعان: مقاومة ثابتة ومقاومة متغيرة.^[٤]
• المكثف "Capacitor": وهو من المكونات البسيطة للدارة الإلكترونية، يتكون نسبيًا من قطعتين من مادة موصلة كالمعدن مفصولتين بمادة غير موصلة (عازلة)، وغالبًا ما تُستخدم كأجهزة توقيت، لكن يمكنها تحويل التيارات الكهربائية بطرق أخرى أيضًا، ففي الراديو مثلًا، يُستخدم المكثف للتوليف في المحطة التي تريد الاستماع إليها.^[٤]
• الترانسستور "Transistor": وهو من أهم المكونات في الدوائر الكهربائية، ويمكن للترانزستورات تشغيل التيارات الكهربائية الصغيرة وإيقافها أو تضخيمها، بمعنى تحويل التيارات الكهربائية الصغيرة إلى تيارات كبيرة، كما ويمكن توظيف الترانزستورات كمفتاح أو ذاكرة في أجهزة الكمبيوتر، بينما تُكبّر الترانزستورات الموجودة في مكبرات الصوت حجم الأصوات في السماعات.^[٤]

أنواع الدوائر الكهربائية

تضُم الدوائر الكهربائية الموجودة في التطبيقات العملية أكثر من مكونين متصلين معًا، ولتوصيل هذه المكونات يمكن استخدام إحدى الطرق التالية:^[٥]

• الدائرة المتتالية "Series Circuit": وتحتوي الدائرة المتتالية على مسار واحد فقط لمرور التيار الكهربائي من نقطة إلى أخرى، ويتساوى مقدار التيار المارّ بالدارة في جميع مكوناتها، كما أن المقاومة الكلية للدارة المتتالية تساوي مجموع المقاومات الفردية لمكوناتها، وكلما زادت المقاومات المكونة للدارة المتتالية تزداد صعوبة تدفق الإلكترونات، بمعنى أن التيار المارّ بالدارة الكهربائية يقلّ.
• الدائرة المتوازية "Parallel Circuit": وتحتوي الدائرة المتوازية على مسارات متعددة لمرور التيار الكهربائي من نقطة إلى أخرى، وتكون جميع مكونات الدارة موصولة بين مجموعتين من النقاط الكهربائيًة المشتركة، ويمر فيها التيار الكهربائي بعدة مسارات أفقية وعمودية، ويتساوى الجهد الكهربائي لمكونات الدائرة المتوازية عبر نهاياتها (عند النقاط الكهربائية المشتركة) ويكون للمكونات نفس القطبية.
• الدائرة المتتالية-المتوازية "Series-Parallel Circuit": ويجمع هذا النوع من الدوائر الكهربائية بين خصائص كل من الدوائرالمتتالية والدوائر المتوازية، إذ توصل المكونات والأسلاك معًا في الدارة الكهربائية لعمل حلقتين أو مسارين فقط لمرور التيار الكهربائي.

مكونات الأمان في الدارة الكهربائية

عند مرور تيار كهربائي عالٍ خلال الدارة الكهربائية فإن ذلك يتسبب في تلف مكوناتها، لذلك كان من الضروري إيجاد مكونات في الدارة لحمايتها، وهذه المكونات هي:^[٦]

• قاطع الدارة "Circuit Breakers": وهو جهاز تبديل ميكانيكي يُشغَّل تلقائيًا ويستخدم لحماية الدارة الكهربائية من التلف الناتج عن حدوث تماس كهربائي أو حمل زائد، وتتمثل الوظيفة الرئيسية لقاطع الدائرة بإيقاف مرور التيار الكهربائي وتحديد حالة الخلل، وهي تضُم جزء التلامس الثابت وجزء التلامس المتحرك، إذ يستخدم التلامس المتحرك لقطع الدارة ودفعها لاستخدام الطاقات المخزنة في النوابض أو على شكل هواء مضغوط، أما التلامس الثابت فهو يحتوي على نابض يحمل جزء التلامس المتحرك بعد الإغلاق، وتتكون هذه الأجهزة من ملفين هما ملف الإغلاق وملف التعويم.
• الفيوز "Fuse": أو الصمامات وهي عبارة عن مادة أو قطعة من الأسلاك تُستخدم لحماية مكونات الدارة الكهربائية من التدمير بسبب مرور تيار كهربائي عالٍ فيها، فعندما يمر تيار كهربائي عالٍ عبر الدارة، تسخُن الأسلاك وتتلف، ونتيجة لذلك يتوقف مرور التيار فيها.

المراجع

1. ↑ Mary Bellis (2018-9-24), "What Is Electricity?"، thoughtco, Retrieved 2019-11-17. Edited.
2. ^ ^{أ ب ت ث} Dave (2019-7-24), "Electrical Components used in Electronics and Electrical Projects"، watelectrical, Retrieved 2019-11-17. Edited.
3. ^ ^{أ ب} "Circuit Components", byjus, Retrieved 2019-11-18. Edited.
4. ^ ^{أ ب ت ث} Chris Woodford (2018-11-18), "Electronics"، explainthatstuff, Retrieved 2019-11-17. Edited.
5. ↑ What Are Two Types of Electrical Circuits? (2017-4-24), "What Are Two Types of Electrical Circuits?"، sciencing, Retrieved 2019-11-18. Edited.
6. ↑ "Electrical and Electronic Components in Electronics and Electrical Projects", watelectronics,2019-7-18، Retrieved 2019-11-18. Edited.