شرح الفرق بين التوصيل على التوالي والتوازي في 4 نقاط

الدوائر الكهربائية
مفهوم المقاومة والعوامل التي تعتمد عليها
طرق توصيل المقاومات في الدوائر الكهربائية
امثلة عملية علي طرق التوصيل

الدوائر الكهربائية

تستخدم في الدوائر الكهربائية والتناظرية عدداً كبيراً من المواد مختلفة الموصلية ، فهنالك مواد تستخدم لحماية الجهاز من التلف ولا تكون موصلة لتيار الكهربائي بينما المواد الأخرى تكون موصلة بشكل جيد إلى جيد جداً لتيار الكهربائي ، حيث قال العالم جورج سيمون أوم بأن هنالك موادَّ تتمتع بخواص فيزيائية ممتازة جداً لتوصيل التيار الكهربائي ؛ مثل النحاس والفضة ، بينما هناك مواد أخرى رديئة جداً في توصيل التيار الكهربائي ؛ مثل الزجاج والبلاستيك .
ووجد أيضاً بأن هناك مواد جيدة التوصيل على درجات حرارة معينة؛ مثل السليكون والجرمانيوم ، ومن خلال هذا المقال سوف نتعرف على مفهوم المقاومة الكهربائية ، والعوامل التي تعتمد عليها ، وكيفية توصيل هذه المقاومات في الدوائر الكهربائية.
المقاومة الكهربائيّة هي مصطلح فيزيائي يعبّرعن مقاومة المواد لسريان التيّار الكهربائي خلالها ، وهي خاصيّة تمتاز بها جميع المواد ، ولكن باختلاف الدّرجات فمثلاً الفلّزات تسمّى مواد موصلة للتيّار الكهربائي ومع ذلك فهي تقوم بإعاقة حركة الإلكترونات إلى حدّ ما ، ولكنّ بنسبة بسيطة ، أمّا المواد غيرالموصلة فهي تعيق حركة الإلكترونات بشكل كبير، حتّى أنّها توقف مرورها .

مفهوم المقاومة والعوامل التي تعتمد عليها

قام العالم أوم بتوصيل مواد مختلفة بين فرق جهد كهربائي ، ثم قام بقياس شدة التيار المار داخل هذه المواد ، فوجد أن التيار يتناسب طردياً مع مقدار فرق الجهد ، أي أن كلما ازداد فرق الجهد بين طرفيْ المادة ازداد التيار المار فيها ، وهذه النتيجة تعرف بقانون أوم ، وجد العالم أوم بأن هذه المواد تبدي ممانعة لمرور التيار الكهربائي لمقدار ما ، وسميت هذه الممانعة بالمقاومة الكهربائية .
حيث وجد بأن مقدار ممانعة المواد لمرور التيار الكهربائي تعتمد على نوع المادة ( فلزية وغير فلزية أو شبه فلزية ) وعلى طول المادة ، وأيضاً على مساحة مقطعها كما في العلاقة التالية :المقاومة تساوي مقاومة المادة مضروبة في طول المادة ومقسومة على مساحة مقطعها ، ( المقاومة = ( المقاومة X الطول ) / مساحة المقطع ) حيث تتناسب مقاومة المادة طردياً مع طولها ، وعكسياً مع مساحة مقطعها .

طرق توصيل المقاومات في الدوائر الكهربائية

توصل المقاومات في الدوائر الكهربائية بطرق عديدة جداً ، وذلك اعتماداً على التصاميم التي نحتاجها وتعطيني كفاءة عالية في الأداء ، ومن أشهر طرق التوصيل المستخدمة في شتى التطبيقات والأجهزة ، ألا وهي :

التوصيل على التوالي : يتم توصيل المقاومات على التوالي بربط المقاومات بعضها ببعض على المستوى والفرع نفسه ، حيث يتم ربط المقاومة الأولى بالثانية والثانية في الثالثة وهكذا بشكل تتابعي ، ويتميز التوصيل على التوالي بأن مقدار التيار المار في جميع المقاومات متساوٍ:
( التيار الكلي= تيار المقاومة الأولى = تيار المقاومة الثانية = …) ، بينما يتوزع الجهد على كل مقاومة على حدة ، حيث يكون فرق الجهد بين طرفي المقاومة الكبيرة أكبر من باقي المقاومات الأقل منها :
( الجهد الكلي= جهد المقاومة الأولى + جهد المقاومة الثانية + جهد المقاومة الثالثة + …) وتكون المقاومة المكافئة لهذه المقاومات أكبر من أكبر مقاومة موجودة ( المقاومة المكافئة = المقاومة الأولى + المقاومة الثانية + المقاومة الثالثة + ….) .
التوصيل على التوازي : يتم ربط هذه المقاومات على شكل فروع ، حيث كل مقاومة تكون في فرع من فروع الدائرة الكهربائية وتربطه بشكل رأسي مع المقاومة الأخرى ، وفي هذا التوصيل يكون الجهد متساوياً على جميع المقاومات :
( الجهد الكلي= جهد المقاومة الأولى = جهد المقاومة الثانية = جهد المقاومة الثالثة = …) ، بينما يتوزع التيار على جميع المقاومات ( التيار الكلي = تيار المقاومة الأولى + تيار المقاومة الثانية + تيار المقاومة الثالثة + …) ، بينما تكون المقاومة المكافئة لهذه المقاومات أصغر من أصغر مقاومة موجودة
(1 / المقاومة المكافئة = ا / المقاومة الأولى + 1 / المقاومة الثانية + 1 / المقاومة الثالثة ..) .

امثلة عملية علي طرق التوصيل

تصور دائرة كهربائية بسيطة مكونة من من أربعة مصابيح و بطارية 6 فولت . فإذا وصلنا البطارية بسلك وبأحد المصابيح ومن المصباح الأول إلى المصباح الذي يليه ثم بالمصباح الذي يليه وهكذا حتي نعود إلى البطارية مكونين دورة واحدة تسمى تلك الدائرة دارة التوالي ، أما إذا وصلنا كل مصباح على حدة بطرفي البطارية نقول أن المصابيح موصلة على التوازي .
وعند تركيب الأربعة مصابيح على التوالي يمر في كل مصباح نفس التيار الكهربائي ، وينخفض فرق الجهد عبر كل مصباح 5و1 فولت ، وإذا وصلنا الأربعة مصابيح على التوازي مر في كل منها جزءا من التيار ويكون مجموع أجزاء التيارات مساويا لتيار البطارية ، بينما يبلغ فرق الجهد عبر كل مصباح فولت .
في دارة التوالي لا بد من سلامة تشغيل كل جزء في الدائرة حتى تعمل الدائرة ، فإذا فسد مصباح من المصابيح الأربع انقطع التيار وانطفأت الدارة . أما في دارة التوازي يكون لكل مصباح دائرته الخاصة به ، فإذا فسدت واحدة لم تؤثر على إضاءة الأخريات.
يلاحظ ايضا انه عند التوصيل على التوالي تكون شدة التيار ثابتة في أي مقطع من الدائرة أي أن شدة التيار قبل المقاومة = شدته بعد المرور بها و يرجع ذلك إلي أن مجموع المقاومات تجمع معا و تؤثر مباشرة علي التيار الخارج من المصدر الكهربي و هذا يعني أن التيار لا يقل بعد مروره بالمقامة و هو المفهوم الخطأ الشائع عند كثير من الدارسين .