مدار الکتریکی چیست و چه کاربردی دارد؟

مدار الکتریکی یک مسیر بسته از سیم‌ها و اجزای مختلف است که جریان الکتریکی در آن به طور پیوسته جریان پیدا می‌کند. در واقع، مدارها با ایجاد حلقه‌هایی منظم، امکان حرکت الکترون‌ها را فراهم می‌کنند و انرژی الکتریکی را از منبع به دستگاه‌های مصرف‌کننده (بار) منتقل می‌سازند. مدارهای الکتریکی از اجزای متنوعی مانند منبع تغذیه، مقاومت‌ها، خازن‌ها و مسیرهای رسانا تشکیل شده‌اند که هرکدام نقش خاصی در عملکرد مدار ایفا می‌کنند. این سیستم‌ها در کاربردهای مختلف، از روشنایی ساده تا دستگاه‌های پیچیده الکترونیکی، نقش اساسی دارند.

در این مطلب با سفیر قرن همراه باشید تا به طور جامع کاربردهای مدار الکتریکی، اجزای تشکیل‌دهنده و انواع مختلف آن را بررسی کنیم و به درک بهتری از عملکرد آن‌ها در زندگی روزمره و صنایع مختلف برسیم.

مدار الکتریکی چیست؟

برای جریان یافتن الکترون‌ها در مدار، نیاز به یک مدار بسته است. مدار الکتریکی به زبان ساده یک مسیر بسته‌ای برای حرکت جریان الکتریکی است. مقاومت یا بار نیز یکی از اجزای مدار است که همیشه در برابر جریان الکترون‌ها، مقاومت خود را نشان می‌دهد. این مقاومت و برخورد الکترون‌ها به‌صورت حرارت، نور یا انرژی مکانیکی بروز پیدا می‌کند. یک مدار ساده می‌تواند تنها از دو بخش باتری و لامپ تشکیل شده باشد. این مسیر که آن را مدار می‌نامیم اجازه می‌دهد تا جریان از باتری حرکت کرده و به لامپ برسد و مقاومت مدار، خود را به‌صورت نور لامپ نمایش دهد و سپس به باتری برگردد. این حلقه کامل، همان مدار ما است. رسم الکتریکی آن نیز به همین صورت انجام می‌شود.

به‌طورکلی می‌توانیم بگوییم یک مدار الکتریکی، از منبع تغذیه (یا همان باتری)، سیم‌های رابط (برای مسیر حرکت جریان) و سایر المان‌هایی مانند مقاومت، بار، دیود، خازن و ... تشکیل شده است.
درصورتی‌که مدار به‌صورت بسته باشد و یک جریان حلقه‌ای ایجاد کند که در آن الکترون‌ها در جریان باشند، به آن مدار الکتریکی بسته می‌گویند. در هر قسمتی که حلقه نباشد و الکترون‌ها جریان نداشته باشند، این حالت، مدار باز است.

اجزای مدار الکتریکی کدام اند؟

یک مدار الکتریکی ساختاری ساده و حیاتی برای انتقال انرژی الکتریکی است که از سه عنصر اصلی تشکیل شده: منبع ولتاژ، بار (یا مصرف‌کننده) و مسیر رسانا. این سه بخش به صورت هماهنگ با یکدیگر کار می‌کنند تا جریان الکتریکی را در مدار به حرکت درآورند و انرژی را به شکلی مفید تبدیل کنند.

منبع ولتاژ

منبع ولتاژ، نقش موتور اصلی مدار را ایفا می‌کند و انرژی الکتریکی لازم برای به حرکت درآوردن جریان را تأمین می‌کند. این منبع می‌تواند به‌صورت یک باتری، یا منبع تغذیه AC یا DC باشد. وظیفه آن ایجاد و حفظ جریان الکتریکی در مدار است که بدون آن، مدار هیچ فعالیتی نخواهد داشت.

بار یا مقاومت

بار، همان بخش مدار است که انرژی الکتریکی را مصرف و به فرم‌های کاربردی دیگر مانند نور، گرما یا حرکت تبدیل می‌کند. این عنصر در ساده‌ترین حالت می‌تواند یک لامپ باشد و در مدارهای پیچیده‌تر ترکیبی از قطعات الکتریکی مانند مقاومت‌ها، خازن‌ها و ترانزیستورها است. بار، هدف نهایی مدار است و بدون آن، جریان الکتریکی کاربرد مشخصی نخواهد داشت.

مسیر رسانا

مسیر رسانا، ارتباط بین منبع و بار را برقرار می‌سازد و مسیر بسته‌ای را تشکیل می‌دهد که جریان الکتریکی از قطب منفی منبع به قطب مثبت بازگردد. این مسیر از موادی مانند سیم‌های مسی ساخته می‌شود که با مقاومت کم، انرژی را به‌طور کارآمد در مدار منتقل می‌کنند.

انواع مدار الکتریکی چیست؟

انواع مدارهای الکتریکی را می‌توان به دو نوع مدار سری و مدار موازی تقسیم‌بندی کرد. در ادامه شما را با هرکدام از این دو سری مدار آشنا می‌کنیم:

مدار الکتریکی سری

مدارهای سری از چند قطعه تشکیل شده است که چند حلقه در یک حلقه بزرگ قرار گرفتند. در این مدارها ولتاژهای متفاوتی در قطعات وجود دارند اما جریان یکسانی در هر مدار در جریان است. درصورتی‌که یکی از قطعات مدار سری خراب شود، کل مدار از کار می‌افتد.

فرض کنید سه لامپ ال ای دی در یک مدار الکتریکی باهم به‌صورت سری قرار گرفتند. درصورتی‌که یک لامپ باز یا خراب شود، کل مدار از بین می‌رود، چراکه تنها یک مسیر در این مدارها برای جریان الکترون‌ها وجود دارد.

مدارهای الکتریکی موازی

در مدارهای موازی، قطعات طوری کنار هم قرار گرفتند که در صورت خرابی یک قطعه کل مدار آسیب نمی‌بیند. درواقع در این مدارها یک منبع انرژی وجود دارد و جریان از مسیرهای مختلفی در مدار عبور می‌کند. ولتاژ در مدارهای موازی به‌صورت یکسان است اما جریان‌های متفاوتی در مدار وجود دارد. بنابراین اگر قطعه‌ای خراب شود، قطعات دیگر به کارشان ادامه می‌دهند.

فرض کنید دو لامپ ال ای دی در یک مدار الکتریکی به‌صورت موازی قرار گرفتند. درصورتی‌که یکی از لامپ‌ها خراب شود، چون شاخه‌های مختلفی برای عبور جریان در مدار وجود دارد، لامپ دیگر می‌تواند از مسیر دیگری جریان موردنیاز خود را دریافت کند.

پس به‌طورکلی در نظر داشته باشید در مدارهای سری، ولتاژ متفاوت و جریان یکسان است. در مدارهای موازی ولتاژ یکسان و جریان متفاوت است. همین عامل باعث می‌شود در صورت خرابی قطعه‌ای در مدارهای موازی، قطعات دیگر به کارشان ادامه دهند.

مدار الکتریکی چگونه کار می‌کند؟

در تمام اجسام رسانا که الکترون آزاد در آن‌ها آزادانه حرکت می‌کنند، نوعی پتانسیل الکتریکی به وجود می‌آید و باعث می‌شود میزان الکترون در یک قسمت از مدار، نسبت به قسمت دیگر بیشتر باشد. به‌این‌ترتیب، الکترون‌ها از سمت بیشتر به سمت کمتر حرکت می‌کنند و درنتیجه جریان الکتریکی در مدار به وجود می‌آید. باتری‌، دینام، ژنراتور، پنل خورشیدی، واندوگراف در مدار عواملی هستند که باعث به وجود آمدن اختلاف‌پتانسیل و درنهایت جریان در مدار می‌شوند.

در مدار الکتریکی، جریان از قطب منفی به سمت قطب مثبت حرکت می‌کند، اما به‌صورت تئوری و قراردادی در محاسبات، حرکت جریان را از قطب مثبت به سمت قطب منفی باتری در نظر می‌گیریم. برای اینکه الکتریسیته در مدار به حرکت بیاید، باید مسیر هدایتی از سمت ولتاژ بیشتر به سمت ولتاژ کمتر ایجاد کنیم. الکتریسیته در این مسیر جریان پیدا می‌کند، درنتیجه اگر چراغ ال ای دی در این قسمت مدار قرار دهیم، می‌بینیم که عبور جریان الکتریسیته در آن باعث روشن شدن چراغ می‌شود.

آموزش تعمیر آیفون تصویری در سفیر قرن

درصورتی‌که سعی کنیم جریان بیشتری در مدار به وجود آوریم، اضافه‌بار در مدار رخ می‌دهد. به‌این‌ترتیب سیم‌ها تحت بار اضافی گرم می‌شود و عایق اطراف سیم می‌تواند آسیب ببیند. درنتیجه جریان تنها به سیم محدود نمی‌شود و می‌تواند موجب آتش‌سوزی شود. البته قطع‌کننده‌هایی که در مدار وجود دارد، باعث می‌شود جریان اضافی در مدار قطع شده و کنترل شود.

این قضیه را می‌توانید هنگام پریدن فیوز نیز مشاهده کنید. زمانی که بار جریان الکتریکی در مدار بیش‌ازحد شود، نوار فلزی کوچک که در داخل فیوز قرار دارد، ذوب می‌شود و همین عامل باعث قطع شدن جریان برق و پریدن فیوز می‌شود. به‌این‌ترتیب، درصورتی‌که فیوز بسوزد باید این قطعه را در مدار تعویض کنید. برای حل این مشکل، قطع‌کننده‌های الکتریکی مانند سوئیچ وارد عمل شدند. زمانی که جریان بیش‌ازحد زیاد شود، سوئیچ باز می‌شود و جریان مدار را کنترل می‌کند.

کاربرد مدار الکتریکی چیست؟

در پاسخ به اینکه کاربرد مدار چیست می‌توان گفت این قطعات را در هر وسیله الکتریکی که در زندگی روزمره با آن سروکار داریم، می‌توانیم مشاهده کنیم همچنین انواع میکروپروسسورها را نیزمی توانیم در اکثر وسایل الکتریکی منزل مشادهده کنیم. به همین دلیل است که در دوران تحصیل، با مدار الکتریکی آشنا می‌شویم. پس از آشنایی با قطعات و نحوه کار مدار، شما می‌توانید خودتان دست‌به‌کار شده و یک مدار الکتریکی بسازید. برای آشنایی

جمع‌بندی

در این مطلب راجع به مدار الکتریکی و نحوه کار آن صحبت کردیم، انواع مدار را بررسی کردیم و فهمیدیم دلیل پریدن فیوز برق ساختمان چیست. درصورتی‌که به مباحث الکترونیک و مدار علاقه دارید، می‌توانید با شرکت در دوره‌های آموزش الکترونیک و برق سفیر قرن، دانش و تجربه خود را در این زمینه بالا ببرید و آماده ورود به بازار کار شوید.به طور مثال با گذراندن دوره آموزش نصب دزدگیر اماکن و وارد یک بازار کار پر سود شوید.