آلية عمل الجرس الكهربائي

الموسوعة » كيف تعمل الأشياء » آلية عمل الجرس الكهربائي

تتيح المغانط الكهربائية مجالًا كبيرًا من الاستخدامات في الأجهزة المنزلية وغيرها في المصانع (كاستخدامها في الرافعات التي تحمل السيارات في مناطق تجميع الخردة)، استخداماتها الشهيرة أيضًا في الهواتف ومكبرات الصوت والمحركات والغسالات والثلاجات والكثير من الأجهزة الأخرى. بدوره، يدخل الجرس الكهربائي قائمة الأجهزة التي تستخدم المغناطيس الكهربائي.

نبذة تاريخية حول الأجراس

بالعودة إلى العصر الفكتوري، استخدمت أجراس ميكانيكية على أبواب المنازل للتنبيه بقدوم زائر. اشتملت هذه الآلية على جرسٍ صغيرٍ يُثّبت داخل المنزل، مربوطٍ بخيطٍ ممدودٍ إلى الخارج. تبدأ هذه الآلية بالتنفيذ كما يلي؛ لدى سحب الزائر الخيط، يصدر الجرس صوتا يشير لوجود أحد. يمكننا النظر لهذه الأداة باعتبارها “أجراس الخدم” كما في الأفلام التي تروي قصص أواخر القرن التاسع عشر، حيث يسحب صاحب المنزل الخيط لاستدعاء أحد الخدم. استخدمت المتاجر الصغيرة ومتاجر التجزئة هذه التقنية للتنبيه بدخول الزبون، ولاتزال بعض المتاجر تستخدمها حتى يومنا هذا.§

لاحقا، اخترع العالم الأمريكي جوزيف هنري (Joseph Henry) أول جرس باب كهربائي في عام 1831. في البداية استخدمت البطاريات لتشغيل هذا الجرس إلا أن كلفتها الباهظة أدت إلى استبدالها بالتيار الكهربائي للمنزل وهذا ما أخّر إطلاقها حتى عام 1913 . منذ ذلك الحين، أخذت اصوات الأجراس المنزلية تتطور تدريجيًا من الصوت الرتيب الكلاسيكي إلى ما هي عليه الآن ومن أشهر نغمات الأجراس وأكثرها انتشارًا Westminster Quarters والتي يمكن سماعها في الكنائس أيضًا. تطوّر مفهوم الأجراس كثيرًا في عصرنا، لتصبح معدّات قادرة على تسجيل الفديو لما يدور أمام أبواب المنزل، كما زَوّد بعضها بتقنيات التعرف على الوجه وإصدار نغماتٍ خاصة تبعًا لذلك.

مكونات الجرس الكهربائي

الجرس الكهربائي هو جهازٌ يصدر صوتا نتيجة تحرك المطرقة عليه بشكلٍ مستمرٍ ذهابًا وإيابًا. يعتمد مبدأ عمل الجرس الكهربائي على الأثر المغناطيسي للتيار الكهربائي. فيما يلي نستعرض بنية وتوصيلات الجرس الكهربائي:

  • مغناطيس كهربائي على شكل حرف U ويوضع أمامه سلك حديدي مدعوم بزنبرك.
  • الزنبرك متصل بمسمار قابل للتعديل.
  • مطرقة حديدة متصلة بالسلك الحديدي.
  • شريطٌ من الفولاذ المرن المتوضع أعلى المحرك ويلامس المسمار في وضعه الطبيعي.
  • يثبت جرس على القاعدة الخشبية لوضعية تسمح للمطرقة بطرقه.
  • يوصل طرفا المغناطيس إلى نقطتين T1 وT2؛ يوصل أحد الطرفين إلى T1 أما الزنبرك (المتصل بالمسمار) فيشغل النقطة T2.
مكونات الجرس الكهربائي

لدى توصيل الدارة السابقة بالتيار الكهربائي يتدفق التيار عبر نقاط الاتصال في الدارة مرورًا بالمغناطيس.

آلية عمل الجرس الكهربائي

تشتمل آلية عمل الجرس الكهربائي على نقطتين أساسيتين هما: التيا الكهربائي والمغناطيس الكهربائي وذلك حسب مايلي:

  • يؤدي الضغط على زر الجرس لمرور التيار عبر المغناطيس ويتولد حقل مغناطيسي يجذب السلك الحديدي نحو المغناطيس.
  • تتحرك المطرقة الموصولة بالسلك ذهابا وإيابا طارقة بذلك الجرس والذي بدوره ينتج صوتًا.
  • عقب حدوث العملية السابقة تتوقف الدراة وتزول مغنطة المغناطيس.

يجدر الذكر أن الأجراس الكهربائية تُصمّم لتعمل على تردد فولتٍ منخفضٍ يبلغ مجاله من 5 إلى 24 (تيار متناوب أو مستمر).§

يمكن زيادة الحقل المغناطيسي بعدةٍ طرقٍ منها:

  • زيادة التيار.
  • زيادة عدد لفات السلك المعدني.
  • تقريب اللفات في السلك المعدني من بعضها البعض. استخدام معادنٍ مثل الألمنيوم أو الكوبالت أو النيكل.§

أجراس اليوم

أدى التطور التكنولوجي إلى ظهور أشكال كثيرة ومزايا متعددة للأجراس الكهربائية. بالطبع هذا التنوع لم يأتِ من دون هدف بل تنوع استخدام الجرس الكهربائي في المكاتب والمنازل والمطاعم والمنشآت الصناعية والمدارس وغيرها هو مادفع إلى ابتكارها. اشتملت تطويرات الأجراس الكهربائية على عدة جوانب مثل:

  • تصاميم مختلفةٍ تناسب كافة الجدران والديكورات.
  • النغمات، حيث طورت أجراس جديدة بنغماتٍ مختلفةٍ قد تصل ل50 نغمة.
  • نطاق واسع، إذ يمكن شراء أجراس ذات مدى صوتيٍّ واسعٍ بحيث يمكن سماعها أينما كان الشخص.
  • تزود بعض الأجراس الكهربائية بوميضٍ ضوئيٍّ يترافق مع الصوت.§

تطبيقات الجرس الكهربائي

توسع مبدأ عمل الجرس الكهربائي ليشمل تطبيقاتٍ أخرى مثل:

  • جرس إنذار الحريق: إنذار الحريق من أهم تطبيقات الجرس الكهربائي على الإطلاق. يصدر هذا الجرس صوت إنذارٍ لدى اندلاع حريقٍ في المباني السكنية والمعامل والمرافق الصناعية. بالطبع هنا تتوسع دارة الجرس لتشمل حساسات الدخان التي تلتقط رائحة الحريق وتنذر الجرس ليعمل.
  • المايكرويف: الصوت الذي يصدر لدى انتهاء مدة المؤقت الزمني في المايكرويف بدوره أحد تطبيقات الجرس الكهربائي.§