الدائره الكهربيه

-->

تستطيع الإليكترونات سالبة الشحنة أن تنتقل إلي نواة موجبة الشحنة إذا وجدت قنطرة أو وصله بينها وبين تلك النواة، وهو ما يسمي دائرة كهربية. فعند إنشاء دائرة كهربية تبدأ الإليكترونات في التحرك اعتمادا علي مقاومة المادة. وطالما أننا نستطيع تحديد عدد الإليكترونات التي تمر في الدائرة الكهربية خلال زمن معين بالتحكم في مقاومة السلك، فإننا يمكن أن نستفيد من حركة الإليكترونات والكهرباء التي تتولد في الفترة التي نسمح فيها بمرور الإليكترونات، فمثلا يمكننا أن نجعل الإليكترونات تسخن شُعيرة (فتيلة) في مصباح زجاجي مما يؤدي إلي توهجه. فعند غلق الدائرة يمر التيار الكهربي حتى يصل إلي المصباح فينيره أما إذا تم فتح الدائرة فإن التيار الكهربي لا يستطيع الوصول إلي المصباح فينطفئ، ولفتح وغلق الدائرة يلزم وجود مفتاح يمكن من خلاله التحكم في عمليتي الفتح والإغلاق، تماما  وهذا هو ما حدث بالضبط مع "توماس إديسون Thomas Edison"¹ مخترع المصباح الكهربي.

 

ادن  الدائرة الكهربائية تنتج دائرة كهربائية عند توصيل عدة أجهزة ثنائية الأقطاب مع بعضها بحيث تكون شبكة مغلقة حتى تعمل

قد يحدث أن نضغط علي المفتاح لتغلق الدائرة فتسري الكهرباء في الأسلاك لتصل إلي المصباح لكنه لا يتوهج أي أن فتيلة المصباح لا تسخن، وقد يرجع ذلك إلي قطع فتيلة المصباح  وهو ما يعني فتح الدائرة الكهربية.

من الممكن أن تصطدم الإليكترونات -نتيجة لحركتها السريعة- بأحد الأنوية، فتبطئ سرعتها أو يتغير اتجاه حركتها، هذا بالإضافة إلي فقدان جزء من الطاقة كنتيجة للتصادم وهو ما يظهر في شكل حرارة، وقد يحدث هذا الإجراء في الأسلاك ذات المقاومة العالية. يمكن تمثيل أسلاك التوصيل بخرطوم تعبر فيه كمية المياه عن الكهرباء، وضغط الماء عن الجهد في الدائرة، وقطر الخرطوم عن المقاومة في السلك.

لاحظ

 إن التيار الكهربائي الذي يسري في الموصلات والمحاليل الكهرلية ينشأ نتيجة لحركة أيونات - وهي جزيآت تحمل شحنة كهربائية سالبة أو موجبة - فالالكترونات هي الشحنات المتحركة في المواد الموصلة ،واالأيونات بنوعيها السالبة أو الموجبة هي الشحنات المتحركة في المحاليل الكهرلية كما تعمل البطارية

أصبح الآن من المعروف أن حركة الشحنات في الدائرة الكهربية تؤدي إلي نشوء تيار كهربي، فالإليكترونات تتحرك من القطب السالب إلي القطب الموجب، فإذا تم توصيل القطبين فإننا نحصل علي دائرة كهربية. يطلق علي الإليكترونات التي تمر في السلك الكهربي لفظة تيار ""Current، ويقاس التيار الكهربي بوحدة الأمبير الذي يعرف بأنه 625.000.000.000.000.000.000 (625×¹⁸10) إليكترون تمر عبر الدائرة كل ثانية، ولأن هذا الرقم كبير جدا، فقد أطلق عليه لفظة "كولمب" وذلك إشارة للعالم الفرنسي "شارل كولمب Charles Coulomb"² الذي ساعد في تعريف التيار الكهربي.

تعرف الشحنة بين جانبي الدائرة الكهربية بالجهد "Voltage" وهو ما يقاس بالفولت نسبة إلي العالم "أليكسندر فولتا Alexander Volta"³ أول من أخترع البطاريات الجافة. والفولت هو الشحنة الكهربية اللازمة للحصول علي واحد كولمب، مما يؤدي إلي الحصول علي شغل، والذي يمكن تعريفة بوحدة "الجول".

لكل من الجهد والتيار والمقاومة أهمية كبيرة في تصميم الدوائر الكهربية، فإذا كان الجهد كبير جدا فإن الدائرة الكهربية تحترق، أما إذا كان صغيرا فإن الدائرة لا تكون قادرة علي بذل شغل، وبالتالي فهي غير مفيدة لنا. وبنفس الأسلوب إذا كانت المقاومة كبيرة جدا فإنها لن تسمح للإليكترونات بأن تمر من خلالها، أما إذا كانت ضعيفة فإن الإليكترونات سوف تتدافع بمعدل عالي مما يؤدي إلي حرق الدائرة. ومن هنا نجد أن كل دائرة يجب أن يكون لها تصميمها الخاص الذي يتيح لها العمل بالشكل المطلوب، وهو ما يفسر اختلاف عدد البطاريات اللازمة لتشغيل بعض الأجهزة، فمثلا نجد راديو الكف يحتاج إلي بطاريتين في حين أن الأحجام الأكبر ربما تحتاج إلي ثلاث أو أربع بطاريات.

طرق تحليل الدوائر الكهربائية 

طرق التحليل هي طرق يمكن من خلالها معرفة قيم ومتغيرات جميع عناصر الدوائر الكهربائية من خلال معرفة بعضها

 ومن أهم وأبسط قوانين التيار الكهربائي هو :قانون أوم الذي يتحدث عن علاقة التيار الكهربائي ويرمز له (ت) أو (i) وفرق الجهد ويرمز له (ج) أو (V) وقيمة مقاومة التيار ويرمز لها (م) أو (R). والمعادلة التالية هي الصيغة المبسّطة لقانون أوم

(ج = م * ت أو V = I*R)

 قانونا كيرشوف وهما قانونان يستخدمان في حل الدوائر الكهربائية:

1. قانون التيار: وينص على أن مجموع التيارات الداخلة إلى نقطة تفرع يساوي مجموع التيارات الخارجة. وهو ناشئ من مبدأ حفظ الشحنة الكهربائية انظر قانون بقاء الشحنة.
2. قانون الجهد: وينص على أن مجموع فروق الجهود على حلقة مغلقة يساوي صفراً. أي أنه لا يتغير جهد كهربائي عند نقطة إذا خرجنا منها ثم عدنا إليها عبر مسار مغلق. وهو ناشئ من مبدأ حفظ الطاقة انظر بقاء الطاقة.

 نظريتا ثيفينين ونورتون.

1. نظرية ثيفنين تنص على أن أي طرفين في الدارة (قابس كهربائي على سبل المثال) يمكن استبدالهما بـمصدر جهد واحد موصول على التوالي مع مقاومة واحدة.
2. ونظرية نورتون تنص على أن أي طرفين في الدارة يمكن استبدالهما بـمصدر تيار وحيد موصول على التوازي مع مقاومة واحدة.

 نظرية التراكب: (بالإنجليزية: Superposition) وهذه النظرية عامة تستخدم في أي نظام خطي. وتنص على أنه لكل نظام يحتوي على أكثر من مصدر (بالإنجليزية Source) يشتركون في التأثير على الناتج أو المخرج (بالإنجليزية Output أو Sink). فإنه يمكن حساب المخرج أو الناتج الكلي من خلال حساب المجموع الجبري لكل نواتج كل مصدر على حدة عند تخميد(عدم تفعيل) بقية المصادر في كل مرة.

 نبذه عن العلماء الذي تم ذكرهم 

1 ولد "توماس ألفا إديسون" في 11 فبراير 1847 بولاية أوهايو الأمريكية، أخترع أول مصباح كهربي وأسس في عام 1892 شركة جنرال إليكتريك لتكون أكبر شركة في مجال الطاقة في ذلك الوقت، وأطلق وقتها شعار "أن الأغنياء سيكونون هم القادرون وحدهم علي شراء الشمع" وذلك في إشارة منه إلي أن الكهرباء سوف تجعل الشمع – أحد وسائل الإنارة الشائعة في ذلك الوقت- نادر الاستخدام مما سيؤدي إلي رفع سعره، ويرجع الفضل لتوماس إديسون في الكثير من الاختراعات، وقد توفي في 18 أكتوبر 1931 بولاية نيو جرسي الأمريكية.

2ولد "شارل كولمب" في 14 يونيو 1736 بفرنسا، التحق في مارس 1757 بجمعية العلوم بمدينة مونبلييه وقرأ علي الجمعية العديد من أبحاثة في مجال الميكانيكا والاحتكاك، وعرف نظرية في التجاذب والتنافر بين الأجسام المختلفة والمتشابهة الشحنة، توفي في 23 أغسطس 1806 بباريس .

3 "ألكسندر فولتا" فيزيائي إيطالي من الرواد الذين عملوا في مجال الكهرباء ولد عام 1745، وتولي في عام 1774 كرسي الأستاذية في الفيزياء بالجامعة الملكية، سجل نفسه في عام 1776 لدراسة الكيمياء، كما تولي في عام 1779 منصب الأستاذية في الفيزياء بجامعة "بافيا" لمدة 25 عاما، وفي عام 1799 ابتكر أول بطارية وأطلق عليها اسم "عمود فولتا" وتوفي في عام 1827.

4 غوستاف روبرت كيرشوف (12 مارس 1824 - 17 أكتوبر 1887) فيزيائي ألماني كان له دور كبير في فهم عمل الدوائر الكهربية

المراجع 

-->

         Energy Story", California Energy Commission, 2003

Static Electricity www.miamisci.org/af/sln/frankenstein/static.html