دائرة كهربية بسيطة

قبل أن نشرع في دراسة الأسلوب الذي تسلكه دائرة كهربية ما ، فسننظر في حالة أكثر سهولة في التصور ، وهي سريان الماء خلال الانابيب. يوضح الشكل (1) منظومة أنابيب مملوءة تماماً بالماء. تقوم مضخة بتوفير الطاقة التي تنتقل إلى جزيئات الماء وتدفعها إلى السريان خلال الأنبوبة ، وحيث أن الماء يملأ المنظومة كلها وهو أيضاً غير قابل  للانضغاط فإن جميع اجزاء الأنبوبة ستحمل نفس تيار الماء. والأنبوبة من الكبر بحيث لن يحدث سوى القليل من الفقد نتيجة اللزوجة ، على ان قسماً من الانبوبة يميز بكلمة " مقاومة " قد حشى بالصوف الزجاجي حتى يجب الماء صعوبة كبيرة في المرور من خلاله. ومن الواضح أن قسم المقاومة يشكل العقبة الرئيسية للتدفق ، حتى أن كل الطاقة المنتقلة إلى الماء تقريباً ستظهر كفقد للطاقة نتيجة اللزوجة ( أي على هيئة حرارة ) في قسم المقاومة. وعملياً فإن الماء ــ ببساطة ــ يحمل الطاقة من المضخة إلى قسم المقاومة حيث تتحول الطاقة إلى طاقة حرارية.

الشكل ((1

ويوضح الشكل (2 أ) منظومة  كهربية مماثلة حيث تتصل بطارية بسلكين معدنيين لتكون ما يسمى دائرة كهربية. وبما أن السلك الأحمر أدق بكثير من الاسلاك السوداء، فإنه يشكل مقاومة كبيرة جداً لتدقق الشحنة من خلاله*. وتحتوي هذه الأسلاك على عدد هائل من الإلكترونات الحرة التي نستطيع تشبيهها بجزيئات الماء الذي يتدفق في الأنبوبة الواردة في الشكل ((1. ومثلما كانت المضخة وتجعلها تتدفق.

الشكل ((2

لاحظ ان التيار الموجب يسرى من الطرف الموجب للبطارية متوجهاً إلى داخل الطرف السالب. ان البطارية تؤدي نفس الوظيفة عند شحن مكثف. على ان الأمر لم يستغرق هناك سوى زمن قصير لأن المكثف قام ببناء جهد مساو لذلك الذي للبطارية بسرعة أما في الحالة الراهنة ، فإن سريان الشحنة خلال البطارية والدائرة يكون مستمراً.

إن معظم الطاقة التي توفرها البطارية يفقد على هيئة حرارة عندما تتدفق الشحنة خلال السلك ذي المقاومة المرتفعة. أي ان الشحنات المتدفقة تحمل ــ ببساطة ــ الطاقة من البطارية إلى المقاومة؛ حيث تتحول طاقتها إلى طاقة حرارية عند اصطدام مع ذرات المادة المقاومة. والحقيقة ، انه لو كانت كمية الحرارة المتولدة في المقاومة كبيرة بما يكفي فإن السلك يصبح ساخناً لدرجة الابيضاض. ويوضح الشكل (3) مثالاً لهذا حيث تقوم البطارية بجعل الشحنة تتدفق خلال بصيلة مصباح تنطلق من خلالها الطاقة التي وفرتها البطارية.

الشكل ((3

يوضح الشكل (2 ب) المخطط المستخدم لتمثيل الدائرة المرسومة في (أ). أما كل الأسلاك الأخرى في الدائرة فإن مقاومتها ستعتبر مهملة ولذا لن تتولد بها أية حرارة تذكر. وتصل الطاقة التي توفرها بطارية قوتها V إلى المقاوم R حيث تتحول هناك إلى طاقة حرارية.

أن تشابه آخر بين سريان الماء في أنبوبة وسريان الشحنة في دائرة كهربية. وفي الدائرة المائية ، يكون واضحاً أن كمية الماء إذا دخلت من أحد طرفي المضخة فإن كمية مساوية ستتدفق من الطرف الآخر. وبما أن الأنبوبة مملوءة ، فإن الماء لن يستطيع ان يتدفق في قسم إلا إذا تدفق في جميع الأقسام.

مواضيع ذات صلة

Thermal conductivity

Molecular diffusion

Ionic conductivity

The drift speed

Electrical transients

الشرر المقدس

الحقول الكهربية والشرر

الخلق غير المرئي

عجائب الكهرباء

مصادر الطاقة الكهربائية

التيارات الكهربائية التي تجري إلى الابد

النقل الكهربائي وقانون أوم