ربما يفكر الكثيرون عند تشغيل أي ضوء ، ما هو السبب وراء هذا الضوء ، وما الذي جعل الضوء يضئ بهذا الشكل ، ولا يعرف الكثيرون أن الضوء يحتاج إلى أجزاء أساسية أربعة ، وهي التي تسمى مكونات الدائرة الكهربائية ، وهذه المكونات تعمل على توفير الطاقة اللازمة التي تعمل على إنتاج الضوء ، أو تشغيل العديد من الأجهزة الكهربائية .

ما هي الدائرة الكهربائية

الدائرة الكهربائية هي عبارة عن مسار مغلق يقوم هذا المسار بنقل التيار الكهربائي وسط المجالات الكهربائية والمغناطيسية ، فعلى سبيل المثال دائرة الإلكترونات تدخل من خلال ما يسمى بالمصدر ، والذي يكون عبارة عن بطارية أو مولد ، وهذا المصدر يوفر الطاقة لهذه الإلكترونات ، عن طريق إنشاء مجال كهربائي ، وتغادر هذه الإلكترونات الدائرة من خلال الحمل ، لكي تكمل مسارًا مغلقًا ، ويمكن أن يكون الحمل على أي جهاز منزلي بسيط مثل التلفزيون ، أو المصباح أو الثلاجة ، ويمكن أن يكون حملاً معقدًا مثل الموجود في محطة توليد الطاقة الكهرومائية .

مكونات الدائرة الكهربائية

• مصدر الطاقة
• الموصل
• المفتاح
• الحمل
• البوابات
• المفصلات
• الترانزستورات

تحتوي كل دائرة كهربائية أيا كان حجمها أو مكانها على مكونات أساسية ، وهي مصدر الطاقة والموصل الذي يكون عبارة عن سلك والحمل الكهربائي ، والذي يكون الجهاز ووحدة التحكم ، والتي تتمثل في المفتاح الكهربائي ، ويؤدي أي تشغيل ضوء إلى تدفق الكهرباء ، وهذا يجب أن يتم عبر أسلاك النظام الكهربائي ، ويحول الطاقة الكهربائية إلى ضوء مرئي ، فعلى سبيل المثال تتم هذه العملية في تشغيل أجهزة مثل أجهزة الكمبيوتر ، أو التلفزيون ، أو تشغيل أي جهاز كهربائي .

مصدر الطاقة :  في الدائرة الكهربائية، يوفر مصدر الطاقة القوة اللازمة والجهد ، وهذا الجهد هو الذي يدفع الإلكترونات من خلال موصل ، ويتم قياسه بالفولت لتنشيط الجهاز المتصل بالدائرة ، ويوفر مصدر الطاقة جهد ثابت للدائرة الكهربائية ، ومن أمثلة مصادر طاقة الفولتية البطاريات كالتي موجودة في الكمبيوتر المحمول أو السيارة ، أو الطاقة الأتية من الألواح الشمسية أو السدود الكهرومائية ، ومصدر الطاقة الخاص بالدائرة الكهربائية يعني مصدر التيار الثابت ، ويتم قياسه بالأمبير .

الموصل :  في أي بيئة نموذجية تعمل بالكهرباء نجد الموصل في الأجهزة الكهربائية هو الأسلاك التي توفر مسار الدائرة الكهربائية ، والتي من خلاله تتدفق الطاقة ، ويربط الموصل جميع الأجزاء الأخرى للدائرة الكهربائية ، ويوفر الموصل الأنابيب التي تتدفق من خلالها الطاقة الكهربائية ، مثل ما يتدفق الماء من خلال خرطوم .

المفتاح :  يوفر المفتاح في الدائرة الكهربائية التحكم في الاغلاق أو الفتح ، وتوجد مجموعة متنوعة من مفاتيح الدوائر الكهربائية ، ومن أمثلة هذه المفاتيح مفاتيح الحائط ، وأزرار الضغط ، ومفاتيح التبديل ، وهذه المفاتيح تسمح بتدفق مستمر للطاقة ، وتوفر الاتصال العابر ، أو اللحظي ، كل ما عليك الضغط على تشغيل زر أو جهاز .

الحمل :  يتم تنشيط أي جهاز متصل بالدائرة الكهربائية ، ويوفر الحمل الكهربائي على الدائرة الكهربائية ، والحمل هو مقدار الطاقة الكهربائية التي يستخدمها الجهاز لإكمال مهمته ، ويتم قياس هذا الاستهلاك الكهربائي بالواط ، وهو ما يساوي أمبير ، والمصابيح ، وأجهزة التلفاز ، والمحركات ، والسخانات هي عبارة عن أجهزة تحميل تستهلك الطاقة . [1]

مكونات الدائرة الكهربائية الأخرى :  في حين أن معظم مكونات الدائرة الكهربائية عبارة عن ثلاثة ، أو أربعة مكونات أساسية ، نجد أنه هناك مكونات أخرى يمكن تضمينها في مكونات الدائرة الكهربائية ، ومن أمثلة المكونات الأخرى البوابات ، والمفصلات  ، والترانزستورات ، وعدادات من أنواع مختلفة .

عناصر الدائرة الكهربائية النشطة

هناك العديد من العناصر النشطة التي تولد الطاقة ، ومن أمثلة عناصر الدائرة الكهربائية النشطة البطاريات ، والمولدات ، ومضخمات التشغيل ، ويعتبر مصدر الطاقة من أهم العناصر النشطة في الدائرة الكهربائية ، ومصدر الطاقة، سواء كان مصدر جهد ، أو تيار يكون مصدر مستقل ، أو مصدر تابع ، ومن أمثلة المصدر المستقل هو البطارية التي توفر جهدًا مستمرًا للدائرة الكهربائية ، أما من أمثلة المصدر التابع فهو مثل الترانزستور ، والذي يوفر تيارًا للدائرة الكهربائية اعتمادًا على الجهد المطبق .

عناصر الدائرة الكهربائية السلبية

• المقاوم
• الحث
• المكثف

عناصر الدائرة الكهربائية السلبية هي عبارة عن عناصر يمكنها التحكم في تدفق الإلكترونات ، إما أن تزيد الجهد ، أو تقلل الجهد ، ومن أمثلة عناصر الدائرة الكهربائية السلبية :

المقاوم :  الجهد عبر المقاوم يتناسب طرديا مع التيار المتدفق ، ويعارض تدفق التيار من خلاله .

الحث :  يقوم الحث بتخزين الطاقة على هيئة مجال كهرومغناطيسي ، ويتناسب الجهد عبر المحث مع معدل تغير التيار المتدفق .

المكثف :  يقوم المكثف بتخزين الطاقة على شكل مجال كهروستاتيكي ، ويتناسب الجهد عبر المكثف مع الشحنة .

حقائق عن الدائرة الكهربائية

• الإلكترونات تدخل في نقطة معينة إلى دائرة كهربائية تسمى ” مصدر ” الإلكترونات ، وهذه الإلكترونات تنتهي دائمًا عند المصدر ، عندما تكمل مسار الدائرة الكهربائية .
• يُسمى جزء الدائرة الكهربائية الموجود بين نقطة بداية الإلكترونات ، ونقطة نهايته إلى المصدر الخاص بالدائرة الكهربائية ، وقد يكون حمل الدائرة الكهربائية بسيطًا حيث أنه يشغل الأجهزة الكهربائية مثل الثلاجات ، أو التلفزيونات ، أو المصابيح .
• تستخدم الدوائر الكهربائية شكلين من أشكال الطاقة الكهربائية ، وهما التيار المتردد ، والتيار المباشر ، ويعمل التيار المتردد على تشغيل الأجهزة ، والمحركات الكبيرة ، ويتم إنشاؤه بواسطة محطات الطاقة ، ويمكن للمحولات تغيير التيار المتردد إلى العاصمة ، والعكس ، ويستخدم ناقل التيار المباشر عالي الجهد محولات كبيرة جدًا.
• تعمل الترانزستورات كمفاتيح ومكبرات صوت في معظم الدوائر الإلكترونية، وغالبًا ما يستخدم المصممون الترانزستور كمفتاح تبديل ، لأنه على عكس المفتاح البسيط ، يمكنه تحويل تيار صغير إلى تيار أكبر بكثير ، وعلى الرغم من أنه يمكنك استخدام مفتاح بسيط في دائرة عادية ، إلا أنك تحتاج الدائرة المتقدمة التي تعطيك كميات متفاوتة من التيارات في مراحل مختلفة .
• تستخدم الدوائر الكهربائية عادة مصادر التيار المباشر ذات الجهد المنخفض ، وقد تكون الدائرة الكهربائية بسيطة مع عدد قليل من المقاومات ، المكثفات ، والمصباح ، ويمكن أن تكون الدائرة الكهربائية معقدة ، وتربط الآلاف من المقاومات والمكثفات ، وقد تكون دائرة كهربائية متكاملة مثل المعالج في الكمبيوتر .

رموز مكونات الدارة الكهربائية

تعد تخطيطات الدوائر والمخططات التخطيطية طريقة بسيطة وفعالة لإظهار التوصيلات الكهربائية ومكوناتها وتشغيلها لدائرة أو نظام كهربائي معين ، وتُستخدم الرموز الرسومية الكهربائية والإلكترونية الأساسية التي تسمى الرموز التخطيطية بشكل شائع في مخططات الدوائر والمخططات وحزم الرسم بمساعدة الكمبيوتر لتحديد موضع المكونات والعناصر الفردية داخل الدائرة.

لا تحدد الرموز الرسومية موضع المكونات فحسب ، بل تحدد نوع العنصر الكهربائي أيضًا ، وهكذا في المخططات والرسوم البيانية للدائرة ، تحدد الرموز الرسومية وتمثل الأجهزة الكهربائية والإلكترونية وتوضح كيف تكون كهربائيًا متصلة ببعضها البعض أثناء رسم الخطوط بينهما تمثل الأسلاك أو خيوط المكونات وتوضح الصورة التالية أهم رموز مكونات الدارة الكهربائية:

وظيفة أسلاك التوصيل في الدارة الكهربائية

توفر الأسلاك الموصلة وسيطًا للتيار الكهربائي بحيث يمكنها الانتقال من نقطة في دائرة إلى أخرى ، مثال في حالة أجهزة الكمبيوتر ، يتم تضمين الأسلاك في لوحات الدوائر لنقل نبضات الكهرباء.

في الدائرة الأساسية ، يأتي السلك من أحد طرفي مصدر الطاقة ، ثم يتصل بمفتاح يحدد ما إذا كانت الدائرة مفتوحة أم مغلقة  ، تُستخدم الأسلاك المتصلة بجهاز ما لسحب الطاقة والكهرباء ، وأداء المهام المحددة ، قبل أن ينتقل التيار عبر السلك يجب إغلاق الدائرة ، فلا يمكن أن يكون هناك أي فواصل في المسار ، لا يمكن للكهرباء أن تنتقل بسهولة عبر الهواء ، وإذا حدث ذلك ، فهناك خطر تسرب تيار شارد إلى المناطق المحيطة والتسبب في تلف الجهاز أو الفشل في تشغيله.