كما نعلم، تعد الدارة الكهربائية واحدةً من أكثر الطرق المستخدمة لنقل الطاقة، ولقد طُوّرت لعددٍ كبير ومتزايد من الاستخدامات في حياتنا اليومية، سواء لتشغيل أجهزتنا مثل المصابيح، ومكيفات الهواء، والمكواة الكهربائية، أو لشحن البطاريات لدينا، والهواتف المحمولة، وما إلى ذلك. لا يمكننا تخيّل حياتنا دونها، ولكن هل تساءلت يومًا مما تتألف هذه الدارة الكهربائية.

ما هي الدارة الكهربائية

الدارة الكهربائية: هي حلقة من مواد ناقلة للكهرباء تسمح للإلكترونات بالتدفق من خلالها باستمرار دون بداية أو نهاية، أيّ أنها مسار يتم فيه تدفق الإلكترونات من مصدر الجهد أو التيار، وتسمى تلك النقطة التي تدخل فيها تلك الإلكترونات في الدارة الكهربائية باسم “المنبع” ويوفر المصدر الطاقة للإلكترونات عن طريق توليد حقل كهربائي يوفر القوة المحركة الكهربائية، والنقطة التي تخرج فيها الإلكترونات من الدارة الكهربائية تسمى “العودة” أو “التأريض”.

يسبب فرق الجهد في الدارة الكهربائية حركة الإلكترونات إلى الحمل (أو الخرج) أو إلى الأرض، وبالتالي إكمال المسار المغلق، ويمكن أن يكون الحمل أو الخرج عبارة عن أجهزة منزلية بسيطة مثل التلفزيون أو المصباح أو الثلاجة أو يمكن أن يكون أجهزة معقدة مثل تلك الموجودة في محطة توليد الطاقة الكهرومائية.

في الدارة البسيطة نقوم بتوصيل البطارية أو مصدر الطاقة إلى الدارة فيبدأ تدفق الإلكترونات، وعندما تصل الإلكترونات إلى المصباح الكهربائي يبدأ في الإضاءة.1

مكونات الدارة الكهربائية

كما ذكرنا أعلاه، الدارة عبارة عن عناصر متصلة مع بعضها البعض، يتم تصنيف هذه العناصر إلى عناصر فاعلة ومنفعلة حسب قدرتها على توليد الطاقة، سنقدم هنا عناصر الدارة الكهربائية الفاعلة والمنفعلة.

  • عناصر الدارة الفاعلة

العناصر الفاعلة: هي التي يمكن لها أن تولد طاقة كهربائية، ومثال على ذلك البطاريات، والمولدات، والمضخمات العاملة، والصمام الثنائي”الديود“.

نعلم بأن أهم مكونات الدارة هو المصدر، والذي ينقسم إلى مصادر مستقلة وغير مستقلة، والبطارية خير مثال على المصدر المستقل الذي يوفر جهدًا ثابتًا للدارة، بغض النظر عن التيار المتدفق عبر الأجهزة الطرفية.

مثال على المصدر غير المستقل هو الترانزستور، الذي يوفر التيار للدارة وفقًا للجهد المطبق عليه، كما يعد المضخم العامل مثال على هذا المصدر، فهو يوفر التيار اعتمادًا على جهد الدخل التفاضلي المطبق على أطرافه.

الدارة الكهربائية
  • عناصر الدارة المنفعلة

يمكن تعريف العناصر المنفعلة بأنها عناصر يمكنها التحكم بتدفق الإلكترونات من خلالها، فهي إما تزيد أو تنقص الجهد، وفيما يلي بعض الأمثلة للعناصر المنفعلة:

المقاوم: المقاوم يحد مرور التيار الكهربائي من خلاله، حيث يعمل على تقليل مستوى الجهد في الدارة الكهربائية،
وبالنسبة للدارة الخطية يُطبَق قانون أوم، الذي ينص على أن الجهد الكهربائي يتناسب بشكل طردي مع التيار الكهربائي المار.

المِحَثّ (الملف الكهربائي): ملف كهربائي يخزّن الطاقة على شكل مجال كهرومغناطيسي، الجهد عبره يتناسب مع معدل التغير في التدفق الحالي.

الدارة الكهربائية

المكثفة: هي أحد عناصر الدارة المنفعلة، ويخزّن المكثف الطاقة الكهربائية على شكل مجال كهربائي، ويتناسب الجهد عبر مكثفة مع فرق الشحنة.2

الدارة الكهربائية

مكونات الدارة البسيطة

من المهم معرفة مكونات الدارة الكهربائية البسيطة، تحتوي الدارة البسيطة على موصلات، ومفتاح، والخرج، ومصدر طاقة، فيما يلي وصف كل جزء:

  • الخلية: هي عبارة عن مصدر الطاقة، وهنا نستخدم البطارية كخلية.
  • الموصلات: عادًة ما تكون هذه الأسلاك من النحاس غير المعزول، وهي تمثل الطريق الذي يمر من خلاله التيار الكهربائي، حيث يقوم جزء بالتوصيل من مصدر الطاقة إلى الخرج الكهربائي، والجزء الآخر من الخرج إلى المصدر.
  • المفتاح كهربائي (القاطع): هو مجرد فراغ صغير بين الموصلات ينظم مرور التيار الكهربائي، من خلال إغلاق أو فتح الدارة، فعندما يكون المفتاح مغلقًا، تكون الدارة مغلفة ويمر التيار.
  • الحمل أو الخرج الكهربائي: في الدارة البسيطة غالبًا ما يكون الحمل مصباح كهربائي صغير يضيء عند تشغيل الدارة، يُعرف الحمل أيضًا باسم المقاوم.3
الدارة الكهربائية

المراجع