المواضيع:
- دوائر التوالي والتوازي بشكل عام
- اتصال السلسلة في الممارسة العملية
- اتصال السلسلة: حساب مقاومة الاستبدال
- اتصال السلسلة: حساب الجهد الحالي والجزئي
- الاتصال الموازي: حساب مقاومة الاستبدال
- الاتصال الموازي: حساب التيارات الجزئية
- الدائرة المركبة
- تمرين الدائرة المجمعة
دوائر التوالي والتوازي بشكل عام:
في هذه الصفحة ننظر إلى دوائر السلسلة والدوائر المتوازية والدوائر المدمجة المستخدمة في تكنولوجيا السيارات. المعرفة الالكترونيات الأساسية مطلوب لهذا.
توصيل سلسلة:
توضح الدائرة التالية دائرة تحتوي على بطارية 12 فولت، ومنصهر (F)، ومفتاح مغلق (S)، ومصباحين (L1 وL2). يتم توصيل السلك السالب للمصباح L1 بالسلك الموجب للمصباح L2. نحن نسمي هذا اتصال سلسلة.
التيار من خلال كلا المصباحين هو نفسه. يتم توزيع التوتر. نظرًا لاستخدام مصباحين بنفس الطاقة في المثال، فإن جهد البطارية البالغ 12 فولت ينقسم إلى 6 فولت لكل مصباح. ولهذا السبب، لا يتم وضع المصابيح في تكنولوجيا السيارات على التوالي. بالإضافة إلى ذلك، في حالة حدوث عيب في أحد المصابيح، سيتم مقاطعة الدائرة بأكملها، مما يتسبب في عدم احتراق المصباح الآخر.
اتصال موازية:
في تكنولوجيا السيارات، نتعامل دائمًا مع الدوائر المتوازية. توضح الدائرة التالية الدائرة التي يكون فيها لكل من المصباحين L1 وL2 سلك موجب وسلك أرضي خاص بهما. الجهد الكهربي عبر كل مستهلك يساوي جهد البطارية؛ ويمكن ملاحظة ذلك في قياس الفولت. في هذا المثال، يتم استخدام نفس المصابيح المستخدمة في التوصيل المتسلسل؛ ومع ذلك، فهي هنا تحترق بشكل أكثر سطوعًا لأن المصابيح تتلقى الآن جهدًا وتيارًا أكبر.
خاصية أخرى للدائرة المتوازية هي أنه إذا كان أحد المصابيح معيبًا، فإن ذلك لا يؤثر على تشغيل المصباح الآخر.
اتصال السلسلة في الممارسة العملية:
كما هو موضح في الفقرة السابقة، في مجال تكنولوجيا السيارات، نتعامل دائمًا مع المستهلكين المتصلين بالتوازي. بعد كل شيء، نحن نريد أكبر قدر ممكن من الجهد والتيار للسماح للمستهلكين بالعمل، وتقليل خطر حدوث اضطرابات قدر الإمكان في حالة فشل أحد المستهلكين.
ومن الناحية العملية، نجد مستهلكين يتم وضعهم في سلسلة لأداء مهمتهم. نحن نأخذ محرك المروحة / السخان الداخلي كمثال. لتنظيم سرعة المروحة، يتم وضع مقاومة على التوالي في الوصلة الأرضية بين المحرك الكهربائي والنقطة الأرضية. نحن نسمي هذا أيضًا المقاوم التسلسلي.
من خلال توصيل مقاومة واحدة أو أكثر على التوالي، يزداد الفقد وينخفض الجهد عبر المحرك الكهربائي.
اقرأ المزيد عن هذا على الصفحة: المقاوم التسلسلي لمروحة مقصورة الركاب.
قد يكون هناك أيضًا اتصال متسلسل غير مرغوب فيه؛ على سبيل المثال، مقاومة انتقالية في توصيل موجب أو أرضي تؤدي إلى فقدان الجهد (راجع الصفحة "قياس مع المتعدد").
اتصال السلسلة: حساب مقاومة الاستبدال:
كل مستهلك كهربائي لديه مستهلك داخلي مقاومة. المقاومة العالية تؤدي إلى تيار منخفض. بمعنى آخر: المقاومة تحدد قوة التيار. الجهد الموفر يساوي جهد المصدر (Ub، أو جهد البطارية).
في المثال، يتم توصيل المستهلكين (R1 وR2) في سلسلة. ويرتبط السالب من R1 بالموجب من R2. التيار المار عبر المقاومات متساوي. من أجل حساب التيار، وفي نهاية المطاف، الفولتية الجزئية باستخدام قانون أوم، يمكننا أن نبدأ بحساب مقاومة الاستبدال. قيم المقاومة هي كما يلي:
- R1 = 15 أوم
- R2 = 10 أوم
لحساب مقاومة الاستبدال، نستبدل المقاومات R1 و R2 في المخطط بـ Rv.
في الدائرة المتوالية يمكننا جمع قيم المقاومة معًا. تظهر الصيغة والتأثير أدناه.
تظهر لنا نتيجة الحساب أن مقاومة الاستبدال هي 25 أوم. في الأمثلة التالية يمكننا إجراء المزيد من الحسابات باستخدام Rv.
اتصال السلسلة: حساب الفولتية الحالية والجزئية:
في هذا القسم نقوم بحساب التيار الكلي والجهود الجزئية عبر المقاومات R1 و R2. في البداية، نحن بحاجة إلى مصدر الجهد (Ub). في هذا المثال الحسابي، هذا الجهد هو 14 فولت.
باستخدام مصدر جهد معروف (Ub) ومقاومة الاستبدال (Rv) يمكننا حساب التيار الإجمالي (I). نحدد أنا مع قانون أوم:
التيار في دائرة التوالي هو نفسه من خلال كل مقاومة. يشير السهم الأخضر في الشكل إلى اتجاه التدفق. التيار هو 560 مللي أمبير.
الآن بعد أن عرفنا التيار، يمكننا حساب الفولتية الجزئية. نحن نستخدم هذا لتحديد مقدار الجهد "الذي يستهلكه" كل مقاوم.
- يشار إلى الجهد (U) عبر المقاومة R1 على النحو التالي: UR1. باستخدام قانون أوم نضرب شدة التيار في قيمة المقاومة. الجهد عبر المقاوم هو 8,4 فولت.
- نحسب UR2 بنفس التيار، ولكن الآن بقيمة المقاومة R2؛ هذا الجهد هو 5,6 فولت.
للتحقق، يمكنك جمع الفولتية الجزئية معًا ومقارنتها بجهد المصدر. نضيف UR1 وUR2 معًا: هذا هو 14 فولت. وهذا يساوي جهد المصدر. إذا وصلت إلى إجابة مختلفة، فقد يكون ذلك بسبب انحراف بسيط بسبب التقريب المؤقت أو خطأ في الحساب.
الاتصال الموازي: حساب مقاومة الاستبدال:
في هذا المثال، يتم توصيل R1 وR2 بالتوازي. الآن لم يعد ناقص أحد المستهلكين مرتبطًا بزائد الآخر. الجهد عبر المقاومات الآن يساوي جهد البطارية. يتم توزيع التيار على المقاومات. مع قيم مقاومة متساوية، يقسم التيار الإجمالي (I Total، والمختصر كـ It) على اثنين. لحسابها، يجب علينا أولاً تحديد مقاومة الاستبدال. مرة أخرى نستبدل R1 و R2 بمقاومة واحدة تسمى Rv. ثم نحصل على نفس الموقف كما في المثال مع اتصال السلسلة. قيم المقاومة هي:
- R1 = 10 أوم
- R2 = 20 أوم
في الدائرة الموازية لا يمكننا إضافة قيم المقاومة. الصيغة العامة هي:
ندخل قيم المقاومة R1 و R2:
الطريقة 1: نحسب نتيجة العاشر والعشرين ونجمع القيمتين معًا.
الطريقة 2: هناك طريقة أخرى وهي حساب مقاومة الاستبدال في شكل كسر. نقوم مرة أخرى بإدخال قيم R1 و R2 في المعادلة. أسفل الخطوط الفاصلة (المقامات) توجد أرقام غير متساوية؛ لا يمكننا جمع المقامات معًا. ولذلك فإننا أولا جعلها مسمى. في هذا المثال، الأمر سهل: يتم إدخال العشر في العشرين مرتين، لذلك نضرب العشر بالكامل في 2. ثم نحصل على اثنين من العشرين. وبالنسب، فهو مثل العشر. يمكننا جمع الكسر بنفس المقامات: وهذا يعطينا ثلاثة على عشرين. لحساب مقاومة الاستبدال يجب علينا عكس الكسر: 1/RV يصبح RV/1 (يمكننا بعد ذلك شطب /1) وثلاثة على عشرين يصبح 20 مقسومًا على 3. نتيجة 6,67 أوم تساوي نتيجة الطريقة 1 .
الاتصال الموازي: حساب التيارات الجزئية:
يمكننا حساب إجمالي التيار (It) عن طريق قسمة Ub وRv على بعضهما البعض:
سيتم تقسيم Itotaal الحالي إلى I1 وI2. يتدفق تيار مختلف خلال R1 عنه خلال R2. عند التقاطع تتجمع التيارات الجزئية مرة أخرى وتعود إلى المنطقة السالبة للبطارية.
في التوصيل الموازي، يكون الجهد عبر كل مستهلك مساويًا لجهد المصدر:
نقوم بإدخال نفس قيمة جهد البطارية في الصيغتين UR1 وUR2: في هذه الحالة 14 فولت. نقسم الجهد على قيم المقاومة ونحصل على التيارات الجزئية. يتدفق تيار مقداره 1 أمبير عبر المقاومة R1,4 و2 مللي أمبير عبر المقاومة R700.
عندما نجمع التيارين الجزئيين معًا، نحصل على التيار الإجمالي وهو 2,1 أمبير.
الدائرة المشتركة:
مع الدائرة المركبة نحن نتعامل مع دائرة متتالية ومتوازية في دائرة واحدة. في الشكل، نرى أن المقاومة R1 موصلة على التوالي مع المقاومات الموصولة على التوازي R2 وR3. من الناحية العملية، يمكن أن نواجه هذا مع سلك موجب سيئ لمصباحين: R1 في هذه الحالة هي مقاومة الانتقال، R2 و R3 هما المصباحان.
سنقوم بحساب التيارات والفولتية بناءً على البيانات التالية:
- أوب = 12 فولت؛
- R1 = 0,5 أوم
- R2 = 15 أوم
- R3 = 15 أوم
في دائرة التوازي، نعلم أن الجهد عبر المقاومات يساوي جهد المصدر. ولأننا نتعامل الآن مع دائرة مركبة، لم يعد هذا ينطبق؛ يتم تناول الجزء بواسطة R1. ومع ذلك، فإن الفولتية عبر R2 وR3 متساوية.
وللتوضيح، نقسم الحسابات إلى 5 خطوات.
1. تحديد Rv للاتصال الموازي:
نستبدل R2 وR3 بـ Rv ونحسب Rv في شكل كسر لسهولة الاستخدام.
يوجد الآن اتصال متسلسل: من الواضح أن R1 يظل 0,5 Ω وRv الآن 7,5 Ω
2. تحديد Rv لاتصال السلسلة:
في الخطوة 1 تم تحديد مقاومة الاستبدال لـ R2 وR3. كانت المقاومة البديلة متصلة على التوالي مع المقاومة R1.
في هذه الخطوة نقوم بجمع قيم المقاومة R1 وRv معًا لحساب مقاومة الاستبدال مرة أخرى، ولكن الآن مقاومة الدائرة المتوالية. نحن نسمي هذه المقاومة البديلة: Rv' (مع التشديد) لأنها Rv "الثانية" في الدائرة.
3. احسب الإجمالي:
إجمالي التيار هو 1,5 أمبير ويتدفق عبر المقاومة R1 والمقاومة البديلة Rv'.
4. حساب الفولتية الجزئية:
نحن نعيد بناء المخطط خطوة بخطوة؛ نضع R1 وRv على التوالي لحساب الفولتية الجزئية UR1 وURv مع إجمالي قيم التيار والمقاومة.
للتحقق: تتوافق الفولتية الجزئية المضافة معًا مع جهد المصدر: (UR1 + URv = Ub) لذلك لم تحدث أي أخطاء حسابية حتى الآن.
5. حساب التدفقات:
نحن نكمل الجدول الزمني مرة أخرى. في الخطوة 4 حددنا أن الجهد عبر المقاومة R1 هو 0,75 فولت. الجهد عبر المقاوم البديل Rv هو 11,25 فولت. نظرًا لأن الجهد عبر المستهلكين هو نفسه في الدائرة الموازية، فإننا نعلم أن الجهد عبر كل من R2 وR3 هو 11,25 فولت.
تظهر نتائج الحسابات أن إجمالي التيار يتدفق خلال R1، ثم يتم توزيع التيار على R2 و R3. مع قيم المقاومة غير المتساوية، تختلف هذه التيارات عن بعضها البعض.
تمرين الدائرة المركبة:
في هذا القسم يمكنك التدرب على حساب الدائرة المدمجة بنفسك. لتسهيل الأمر على نفسك، يمكنك اتباع الخطوات من 1 إلى 5 من الفقرة السابقة. قم بتوسيع الخطة خطوة بخطوة مع الخطوة 6 لحساب الفولتية الجزئية لـ R4 وR5.
مسند:
- أوب = 10 فولت
- R1 = 1 أوم
- R2 = 10 أوم
- R3 = 4 أوم
- R4 = 5 أوم
- R5 = 15 أوم
طلب:
- جميع الفولتية الجزئية (UR1 إلى UR5)
- جميع التيارات الفرعية.
