بسم الله الرحمن الرحيم
الحمد لله الذي لا إله إلا هو وحده لا شريك له و الصلاة و السلام على رسول الله محمد و على آله و صحبه و من تبعهم بإحسان إلى يوم الدين و بعد:
أقدم لكم هذا البرنامج الذي يحتوي على تدريبات في قانون العقد الكهربائية التي تحدثت عنها بإيجاز في تعليقي على برنامج تدريبات في حساب المقاومة الكهربائية.
و قبل أن نتكلم عن البرنامج وجب علينا أن نوضح معنى العقد !!! فاللهم إنا نعوذ بك من شر النفاثات في العقد , و نحن لن نتفلسف في معاني العقد و سنكتفي بما يفيدنا في موضوعنا هذا و البداية تكمن في القيام بعقدة أو أكثر لربط مجموعة من الأسلاك أو الخيوط ، وهذه صورة العقدة المثالية التي ينبغي أن تتوفر عند عملية الربط
في الحقيقة لن نستعمل هذا النوع من العقد في تركيب الدوائر الكهربائية لأنها لا تليق بمن إذا عمل عملا أتقنه ، و نحن لا نريد عملا كما هو واضح في الصورة التالية :
أخي الكريم ، أختي الكريمة نستطيع أن نقوم بعملية الربط إما بطريقة تسلسلية و إما بطريقة متوازية.
هذه مجموعة من الحبال ربطنا بعضها ببعض و لك أن تتأكد من متانة الربط كما هو واضح في الصورة أسفله :
نلاحظ ثلاث عقد في هذا الربط التسلسلي ، سنفترض أننا ربطنا أحد طرفي الحبال لجر عربة فلو إنحلت عقدة الوسط ما أمكننا جرها أبدا و هذا أمر معلوم
كهربائيا هذه الملاحظة نستطيع تلخيصها في تركيب دائرة كهربائية مكونة من بطارية و مجموعة من المصابيح
نلاحظ مجموعة من العقد و ترمز لها الدوائر الحمراء و السوداء و هي التي بها تمكنا من وصل أسلاك المصابيح مع بعضها البعض و المفيد معرفته من خلال هذه الدائرة هو ما يلي :
في عملية الربط التسلسلي لابد من إتصال جميع مكونات الدائرة الكهربايئة بعضها مع البعض لتعطي نتيجة صحيحة و مرتقبة
فلو إنعدمت وصلة ما بدون تخصيص في هذه الدائرة لأنطفئت جميع المصابيح ، فإذا اتضح هذا أمكننا أن نتكلم عن قيمة التيار الذي يمر في هذه الدائرة و بيانه كالأتي :
إطمئن أخي الكريم فلست قنّايا لكن القِناية أفضل مثل علمي ينبغي إستعماله لفهم التيار الكهربائي و الحكمة ضالة المؤمن ثم إني أختصر الكلام بالصور فرب صورة خير من ألف شرح
توضح الصورة خزان ماء رقم 1 يزود العديد من المنازل بالماء الصالح للشرب ، نرى كذلك صنابير للتحكم في التغذية و أنابيب تربط الخزان بالمنازل و أخيرا هناك منظم ضغط المياه water pressure regulator الذي نجد في تسميته الهدف من إستعماله.
+ خزان الماء يمكن تشبيهه في المجال الكهربائي بالبطارية أو أي جهاز كهربائي يوفر الجهد الكهربائي أو بمعنى آخر الطاقة الكهربائية
+ المنازل يمكن تشبيهها بالمصابيح الكهربائية أو أي جهاز كهربائي يستخدم الطاقة الكهربائية و لا يقوم بتوليدها
+ الصنابير يمكن تشبيهها بالأزرار ، المفاتيح أو الملامسات الكهربائية أو أي شريحة كهربائية تقوم بعملية التحكم كما أنها تلعب دورا مهما أيضا و هو دور المقاومة الكهربائية فعندما تفتح أقل أو أكثر فتحة مرور الماء للصنبور فإنك تنقص أو تزيد من حجم تدفق الماء و هذا ما تختص به المقاومة الكهربائية في مقابلة التيار الكهربائي .
+ الأنابيب تلعب دور الأسلاك الكهربائية و تختص بعملية الربط ، لكل سلك كهربائي مقاومة كهربائية معينة حسب خصائص كهربائية مختلفة.
+ منظم ضغط المياه يمكن تشبيهه بمقسم التوتر ألذي يمكن الإستغناء عنه إلا في حالات إستثنائية تشترطها تعليمات دفتر البيانات التقنية
تعلم أخي الكريم أن كل قطعة كهربائية لها مقاومة معينة و لهذا يتم حسابها حسب معطيات الدائرة التي يراد تصميمها لتفادي أي ضرر كان
لو فتحنا فتحة صنبوري المنزلين رقم 2 و 3 لزودنا المنزلين بنفس سرعة تدفق الماء، أقول سرعة تدفق الماء و لا أقول نفس كمية الماء فانتبه جيدا لهذه الملاحظة إذ نحصل على نفس الكمية من الماء فقط إذا كان الفتح مماثلا في الصنبورين ، و هذا ما حصل لمصابيحنا الأربعة في الدائرة الكهربائية المغلقة أعلاه.
في دائرة تسلسلية مغلقة نستخلص مايلي :
- شدة التيار الكهربائي الأصلية هي نفسها في كل نقطة من نقط دائرة كهربائية عناصرها مركبة على التسلسل.
- تقتسم القطع الكهربائية الجهد الكهربائي الأصلي فيما بينها ، إذا عدنا إلى القِناية فالمصلحة العامة للماء الصالح للشرب توفر الماء للمستهلكين حسب قدراتهم للإستهلاك فليس من العقل توفير نفس الكمية التي يستهلكها الفلاح لمنزل من المنازل في مدة معينة فقد تتسبب في أضرار جسيمة إذا لم تتوفر أنظمة الوقاية ـ منظمات ضغط ـ و في المجال الكهربائي فإن المصلحة العامة للطاقة الكهربائية تسمح للمواطنين بالإستعمال بعد حساب للقدرة الكهربائية التي يمكن أن يستعملها في بيته و لهذا لا يستعمل التيار المتناوب الثلاثي الطور إلا من طلبه.
- ليس من الضروري تساوي المقاومات الكهربائية فمقاومتك للضرر ليست كقوة أخيك أو غيره.
و بهذا و لله الحمد و المنة أتممنا ما ينبغي معرفته عن الربط التسلسلي و ننتقل إلى الربط المتوازي.
إذا عدنا إلى خزان الماء نلاحظ أن المنزل رقم 2 موصول بالمنزل رقم 4 بشكل تسلسلي فلو حبس الماء عن المنزل رقم 2 لحبس كذلك عن المنزل رقم 3 لأن الأنبوب الذي يزود المنزل رقم 3 ينطلق من المنزل رقم 2 ، بالمقابل نلاحظ أنبوبا رئيسيا يوزع الماء بشكل مباشر للمنازل رقم 4،5،6،7،8 و 9 لكن طريقة توزيع الماء تختلف عن طريقة التسلسل
فعندما يجري الماء داخل الأنبوب فإنه يتوزع و يتفرق كالواد إذا حمل فإنه يجري و كلما وجد ساقية جرى فيها بعضه وهكذا دواليك حتى يقل الماء و ينعدم.
فكما أن الماء يبحث عن أسهل و أقرب طريق ليمر فيه فكذلك التيار الكهربائي يفعل فإنه إذا وجد مقاومة كبيرة تقابلها مقاومة صغيرة فإنه يتجه نحو الصغيرة أولا.
لنتكلم عن قانون العقد الكهربائي وذلك بالتعليق على مضمون هذه الصورة :
ينص قانون العقد على أن مجموع شدات التيارات الداخلة إلى العقدة يساوي مجموع شدات التيارات الخارجة منها
إذا رجعنا إلى الصورة التي نجد في وسطها عقدة رمزت لها بدائرة خضراء
أما شدات التيار الداخلة فهي الشدات السوداء المرقمة كالأتي : i1,i2,i3,i4,i5,i6,i7,i8 . و إذا كنت دقيق الملاحظة فسيتضح لك ذلك فالأسهم الداخلة تتجه نحو العقدة بعكس أسهم شدات الخروج التي يعاكس إتجاهها العقدة المركزية.
الشدات الخارجة هي : i9,i10,i11,i12 .
الآن سوف أكتب المعادلة الرياضية لقانون العقد الكهربائية لهذا المثال :
i1+i2+i3+i4+i5+i6+i7+i8 = i9+i10+i11+i12
أتمنى أنك بارع في مادة الرياضيات لأننا لن نكتفي بكتابة هذه القاعدة كما هي دون حصولنا على نتيجة مطلوبة ، لنفترض ما يلي :
i1=i2=10A i3=i4=i5=5A i6=2A i8=3A
i9=30A i10=40A i11=40A i12=5A
أولا نكتب المعادلة الرياضية لقانون العقد للدائرة الكهربائية التي نريد دراستها :
i1+i2+i3+i4+i5+i6+i7+i8 = i9+i10+i11+i12
ثانيا ينبغي إستبدال أسماء شدات التيار بقيمها الكهربائية :
10+10+5+5+5+2+ i7 +3 = 30+40+40+5
ثالثا ينبغي حساب المعلوم في المعادلة :
40+ i7 = 115
رابعا الحصول على النتيجة :
i7 = 115-40
i7 = 75A
ينبغي العلم كذلك أن كل شدة في هذا النظام مستقلة عن غيرها و هذا ما يعيدنا مرة أخرى إلى صورة خزان الماء فلو حبس صاحب المنزل رقم 4 الماء عن سكان المنزل رقم 4 لما تأثر بذلك جيرانه أصحاب المنازل رقم 5،6،7،8،9 بل وحتى جيران المنزلين رقم 2و3 كما أنك لو قررت حبس الماء في منزلك ما علم به جارك إلا أن تعلمه أو يعلمه أقربائك إذا ما فاجئوه بدلوهم و هذا ما سنوضحه كهربائيا في تعليقنا على هذه الصورة :
لو إفترضنا جدلا أن مقاومة R2 كانت تالفة لأمكن التيار المرور بمقاومة R1 ثم بعدها المرور بمقاومة R3 و العكس صحيح لكن لو أتلفت مقاومة R1 لأستحال وصول التيار الكهربائي للمقاومتين R1 و R2 لأن مقاومة R1 مربوطة بشكل تسلسلي مع المقاومتين المتوازيتين R1 و R2 .
شدة تيار i1 داخلة في العقدة بينما تخرج منها شدتي تيار i2 و i3 ، و من أجل الحساب وجب التدريب على البرنامج.
البرنامج قد أعد بالأساس لحساب التيار الكهربائي بإستعمال قانون العقد الكهربائية و لذا لا ينبغي الحصول على النتيجة إلا باستعمال قانون العقد الكهربائية و لا ينبغي حساب التيار بالحساب عبر قاعدة أوم الكهربائية بل ينبغي إستعمالها نظريا و دون تطبيق الحساب عليها في تمارين المستويات المتقدمة.
البرنامج يطلب منك أن تفكر قبل أن تجيب على التمارين فمن أسرع في الجواب أخطأ في الصواب ، أعيد و أكرر لا ينبغي أبدا حساب الجهد الكهربائي U للحصول على النتيجة فالبرنامج لم يعد لهذا الغرض !!!!!!!!!!!!!!!!!!! لا تبحث عن الجهد الكهربائي.
من كان حاذقا علم أنه يستطيع أن يستغني عن حساب الجهد الكهربائي U للحصول على النتيجة و ذلك بإستعماله للمعادلات الرياضية المتعلقة بقانون العقد الكهربائية مع قاعدة أوم التي قد يطول لها الشرح في هذه المادة و نكتفي بما ذكر ثم نستمد العون من الله تعالى في الزيادة و هو حسبنا و نعم الوكيل.
