التوتر وكيف يعمل

ربما سمعت أن بطارية أو منفذ جدار لديه عدد معين منفولتهذا قياس للطاقة الكهربائيةإمكانيةالتي تنتجها البطارية، أو شبكة المرافق المتصلة بمخرج الجدار.

كل تلك الفولتات تقف هناك تنتظرك لتستخدمها لكن هناك خدعةلكي تقوم الكهرباء بأي عمل، يجب أن تكون قادرة على التحركإنه نوعاً ما مثل البالون المنفخ، إذا قمت بضغطه، فهناك هواء هناكيمكنتفعل شيئاً ما إذا تم إطلاقه، ولكنه لن يفعل شيئاً حتى تخرجيه.

على عكس الهواء الخارج من البالون، يمكن أن يتدفق الكهرباء فقط من خلال المواد التي يمكن أن تقود الكهرباء، مثل سلك النحاس. إذا قمت بتوصيل سلك إلى بطارية أو منفذ جدار (تحذير:إنّ الجهد في منفذ الجدار خطير، لا تفعل هذا!) ، فإنّك ستعطي الكهرباء مسارًا لتسلكه. لكن إذا لم يكن السلك متصلًا بأيّ شيء آخر،الكهرباء لن يكون لها مكان تذهب إليه ولا تزال لن تتحرك.

ما الذي يجعل الكهرباء تتحرك؟الكهرباء تريد أن تتدفق من الجهد الأعلى إلى الجهد الأدنىهذا تماما مثل البالون: الهواء المضغوط في البالون يريد أن يتدفق من داخل البالون (ضغط أعلى) إلى خارج البالون (ضغط أقل).إذا قمت بإنشاء مسار موصل بين الجهد العالي و الجهد المنخفضو إذا قمت بإدخال شيء مفيد في هذا المسار مثل مصباح LED، فإن الكهرباء التي تتدفق ستقوم ببعض العمل من أجلك، مثل إضاءة ذلك المصباح.

إذاً، أين تجد الجهد الأعلى والجهد الأدنى؟ إليك شيء مفيد حقاً لمعرفته:كل مصدر كهرباء له جانبانيمكنك أن ترى هذا على البطاريات، والتي لديها غطاء معدني على كلا الطرفين، أو منفذ الجدار الخاص بك التي لديها ثقبين (أو أكثر). في البطاريات وغيرهاالتيار المباشرمصادر الجهد، هذه الجانبين (غالبا ما يسمىالمحطات) يسمونإيجابية(أو + ) ، وسلبية(أو)

لماذا لكل مصدر كهرباء جانبين؟ هذا يعود إلى فكرة الإمكانات، وأنك تحتاج إلى فرق في الجهد لكي تدفق الكهرباء.لكن لا يمكن أن يكون لديك فرق دون أن تكون هناك شيئين مختلفينفي أي مصدر للطاقة، الجانب الإيجابي سيكون لديه جهد أعلى من الجانب السلبي، وهو بالضبط ما نريده.نحن عادة نقول ان الجانب السلبي هو 0 فولت، والجانب الإيجابي هو كم فولت يمكن أن توفر الإمدادات.

المصادر الكهربائية مثل المضخات. المضخات دائماً لها جانبين، منفذ ينفخ شيئاً، ومدخل يمتص شيئاً. البطاريات والمولدات والألواح الشمسية تعمل بنفس الطريقة.شيء ما بداخلهم يعمل بجد في تحريك الكهرباء نحو المخرج (الجانب الإيجابي)لكن كل تلك الكهرباء التي تغادر الجهاز تخلق فراغاً، مما يعني أن الجانب السلبي يحتاج إلى سحب الكهرباء ليحل محله.*

ماذا تعلمنا حتى الآن؟

• الجهد هو إمكانية، ولكن الكهرباء تحتاج إلى التدفق للقيام بأي شيء مفيد.
• الكهرباء تحتاج إلى مسار للتدفق من خلاله، والذي يجب أن يكون موصل كهربائي مثل سلك النحاس.
• الكهرباء تتدفق من الجهد الأعلى إلى الجهد الأدنى
• مصادر الجهد المتردد دائماً لها جانبين، يسمى الجانب الإيجابي والجانب السلبي، حيث يكون الجانب الإيجابي أعلى من الجهد السلبي.

أبسط دائرة

نحن أخيراً مستعدون لجعل الكهرباء تعمل من أجلنا! إذا وصلنا الجانب الإيجابي لمصدر الجهد،والعودة إلى الجانب السلبي من مصدر الجهدالكهرباء، أوالحاليويمكننا وضع أشياء في المسار التي تفعل أشياء مفيدة عندما يتدفق التيار من خلالها، مثل مصابيح LED التي تضيء.

هذا المسار الدائري، الذي هو مطلوب دائما للحصول على الكهرباء لتدفق وتفعل شيئا مفيد، ويسمى الدائرة.الدائرة هي مسار يبدأ وينتهي في نفس المكان، وهو بالضبط ما نقوم به.

انقر على هذا الرابطلنرى محاكاة للتيار الجاري يتدفق عبر دائرة بسيطة هذه المحاكاة تتطلب جافا لتشغيل

كتب بنيامين فرانكلين في الأصل أن الكهرباء تتدفق من الجانب الإيجابي لمصدر الجهد إلى الجانب السلبيالإلكترونات في الواقع تتدفق في الاتجاه المعاكسلأن المهندسين اتبعوا خطوة فرانكلين لمئات السنين قبل اكتشاف الحقيقةما زلنا نستخدم اتفاقية "خطأ" حتى اليوممن الناحية العملية هذا التفاصيل لا يهم، وطالما الجميع يستخدمون نفس الاتفاقية، يمكننا جميعا بناء الدوائر التي تعمل تماما.

الدوائر القصيرة والمفتوحة

ما هو "حمل" ؟

والسبب في أننا نريد بناء دوائر هو جعل الكهرباء تفعل أشياء مفيدة بالنسبة لنا. الطريقة التي نفعل ذلك بها هو وضع أشياء في الدائرة التي تستخدم التدفق الحاليتشغيل البرامج، إلخ

هذه الأشياء تسمىالحمولاتلأنّها "تحمّل" مصدر الطاقة، تماماً كما أنت "تحمّل" عندما تحمل شيئاً.من الممكن أن تحمل مصدر الطاقة أكثر من اللازملكن على عكسكمن الممكن أيضاً أن تحمّل الدائرة قليلاً جداً - هذا قد يسمح بتدفق الكثير من التيار (تخيل أنك تركض بسرعة كبيرة إذا لم تكن تحمل أي وزن)، والتي يمكن أن تحرق أجزاءك أو حتى مصدر الطاقة.

سوف تتعلم كل شيء عن الجهد، والتيار، والحمل في البرنامج التعليمي التالي:الجهد، التيار، المقاومة، وقانون أوملكن في الوقت الحالي، دعونا نتعلم عن حالتين خاصتين للدائرة:الدائرة القصيرة، ودائرة مفتوحةالمعرفة بهذا سوف تساعدك كثيراً عندما تقوم بإصلاح مشاكل دوائرك الخاصة

دائرة قصيرة

لا تفعل هذا، ولكن إذا قمت بتوصيل سلك مباشرة من الجانب الإيجابي إلى الجانب السلبي من مصدر الطاقة،الدائرة القصيرةهذه فكرة سيئة جداً

هذا يبدو أفضل دائرة ممكنة، لذلك لماذا هي فكرة سيئة؟ تذكر أن التيار الكهربائي يريد أن يتدفق من الجهد العالي إلى الجهد المنخفض،يمكنك فعل شيء مفيد مثل إضاءة LED.

إذا كان لديك حمولة في التيار، فإن التدفق الحالي من خلال الدائرة الخاصة بك سوف تكون محدودة إلى ما يستهلكه جهازك، والتي عادة ما تكون كمية صغيرة جدا.إذا لم تضع أي شيء لقيود تدفق التيار، لن يكون هناك شيء لإبطاء التيار، وسوف تحاول أن تكون لا نهائية!

إمدادات الطاقة لا يمكنها توفير التيار اللانهائي، لكنها ستوفر ما تستطيع، والذي قد يكون كثيرًا.أو أشياء أخرى مثيرةفي معظم الأحيان مصدر الطاقة الخاص بك سيكون نوعا من آلية السلامة بنيت في ذلك للحد من الحد الأقصى للتيار في حالة انقطاع اتصال، ولكن ليس دائما.هذا هو السبب في جميع المنازل والمباني لديهامفاصل الدوائر، لمنع الحرائق من البدء في حالة حدوث اتصال قصير في مكان ما في الأسلاك.

مشكلة ذات صلة وثيقة هي السماح بطريق الخطأ بتدفق الكثير من التيار خلال جزء من الدائرة، مما يتسبب في حرق جزء. هذا ليس مقطع قصير تمامًا، لكنه قريب.هذا يحدث في أغلب الأحيان عندما تستخدم الخطأالمقاومةالقيمة التي تسمح بتدفق الكثير من التيار من خلال مكون آخر مثل LED.

خلاصة القول:إذا لاحظت أن الأشياء أصبحت ساخنة فجأة أو أن جزءاً ما يحترق فجأة، أطفئ الطاقة على الفور و ابحث عن حلقات قصيرة محتملة.

دائرة مفتوحة

عكس الدائرة القصيرة هودائرة مفتوحةهذه الدائرة التي لا تكون فيها الحلقة متصلة بالكامل (وبالتالي فهي ليست دائرة حقيقية على الإطلاق).

على عكس الدائرة المختصرة أعلاه، لن يتأذى أي شيء من هذا الدائرة، ولكن الدائرة الخاصة بك لن تعمل أيضا. إذا كنت جديدا في الدوائر، فإنه يمكن أن يكون من الصعب في كثير من الأحيان العثور على مكان الكسر،خاصة إذا كنت تستخدملوحات الخبزحيث يتم إخفاء جميع الموصلات.

إذا كانت الدائرة لا تعمل، السبب الأكثر احتمالاً هو دائرة مفتوحة.عادة ما يكون هذا بسبب اتصال مكسور أو سلك فضفاض. (يمكن أن يسرق الدوائر القصيرة كل الطاقة من بقية الدوائر الخاصة بك ، لذلك تأكد من البحث عنهم أيضًا.)

نصيحة:إذا لم تتمكن من العثور بسهولة على مكان دائرتك المفتوحة،عدة أبعاديمكن أن تكون أداة مفيدة جدا. إذا قمت بتعيينها لقياس الفولت، يمكنك استخدامها للتحقق من الجهد في نقاط مختلفة في الدائرة التي تعمل،وفي النهاية نجد النقطة التي لا يمر بها الجهد.

الموارد والمضي قدماً

لقد تعلمت للتو، في أساسي شكلها، ما هي الدائرة. كما تستمر في التعلم، سوف تواجه دوائر أكثر تعقيدا التي لديها حلقات متعددة ومكونات إلكترونية أكثر بكثير.لكن كل الدوائر، بغض النظر عن مدى تعقيدها، سوف تتبع نفس القواعد مثل الدائرة الأساسية الحلقة الواحدة التي تعلمت للتو عن.

رحلتك إلى الإلكترونيات بدأت للتو، وهنا بعض المواضيع المقترحة التالية لاستكشافها:

• لوحات الخبزهي أدوات مفيدة تسمح لك بسرعة بناء دوائر مؤقتة باستخدام أسلاك القفز. نحن نستخدمها في كل وقت.العمل مع الأسلاكلمساعدتك في بناء دوائرك
• أعدة أبعاديسمح لك بقياس الجهد والتيار والمقاومة و هو مساعدة كبيرة عند محاولة إصلاح حلقات معطلة.
• الدوائر تأتي في جميع الأحجام المختلفة، والأشكال، والتركيبات.سلسلة مقابل دوائر موازيةدراسة تعليمية لرؤية الدوائر إلى المستوى التالي.

هنا بعض الدروس حول المكونات الأكثر شيوعًا التي ستستخدمها عند بناء الدوائر.

• طريقة رائعة للتعلم عن الدوائر هي البدء في صنع بعضهادروس LEDسوف تظهر كيفية إضاءة أحد أو العديد من المصابيح
• المقاوماتهي واحدة من أكثر المكونات استخداما في الدوائر.
• مكثفاتكما توجد في معظم الدوائر.الديودات.
• ‬https://learn.sparkfun.com/tutorials/ما هي الدائرة