مدار الکتریکی چیست؟

مدار الکتریکی چیست؟

مدار الکتریکی یکی از مفاهیم پایه و اساسی در علم برق و الکترونیک می‌باشد. در واقع مدار الکتریکی امکان انتقال و کنترل انرژی الکتریکی را فراهم می‌کند و از تامین انرژی خانه و محل کار گرفته تا اتومبیل و سیستم‌های الکترونیکی و حسگرهای خودرو را در بر می‌گیرد. با توجه به حضور انواع وسایل الکترونیکی در زندگی روزمره، مدارهای الکتریکی جزئی جدایی ناپذیر از زندگی بشر در دنیای امروزی هستند. با توجه به اهمیت موضوع، در این مقاله در مورد مدارات الکتریکی، و همچنین، اجزای تشکیل دهنده آن‌ها صحبت کرده‌ایم .

مدار الکتریکی چیست؟

مدار الکتریکی را می توان به عنوان یک حلقه بسته یا مسیری تعریف کرد که جریان الکتریکی در آن مسیر شارش پیدا می کند. این موارد شامل اجزای مختلف به هم پیوسته است که با یکدیگر کار می کنند تا عبور بارهای الکتریکی را تسهیل کنند. مدارهای الکتریکی به طور اساسی شامل منابع انرژی از جمله باتری‌ها یا ژنراتورها، هادی‌ها یا سیم‌ها، کلیدها، مقاومت‌ها، خازن‌ها و سایر عناصر الکترونیکی می باشد. در شکل زیر یک مدار الکتریکی بسیار ساده را مشاهده می‌فرمایید:

یک مدار الکتریکی ساده

اجزای یک مدار الکتریکی

به منظور تشکیل یک مدار الکتریکی، نیازمند المان‌ها و قطعات الکتریکی هستیم که در ادامه به آن‌ها پرداخته شده است:

1) منابع انرژی الکتریکی

منابع انرژی الکتریکی، همانند باتری‌ها یا ژنراتورها، نیروی الکتریکی لازم برای هدایت جریان الکتریکی را در مدار فراهم می کنند. این منابع ولتاژ و انرژی الکتریکی، اشکال مختلف انرژی مثل انرژی شیمیایی یا مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند و به مدار تحویل می‌دهند.

2) رسانا

رسانا یا هادی که در واقع همان سیم‌ها و کابل‌ها هستند، موادی هستند که معمولاً از فلزات ساخته می شوند و عبور بارهای الکتریکی را با حداقل مقاومت امکان پذیر می‌کنند. مس و آلومینیوم به دلیل رسانایی بالا و قیمت مناسب معمولاً به عنوان رسانا و یا سیم در مدارات مورد استفاده قرار می‌گیرند.

3) مقاومت

مقاومت یکی از اجزای پسیو (غیرفعال) مدار است که در برابر عبور جریان الکتریکی مقاومت می‌کند. این قطعه برای کنترل مقدار جریان در مدار و تنظیم سطوح ولتاژ استفاده می‌شود. همچنین مقاومت‌ها برای محافظت از سایر قطعات و المان‌های مدار در برابر جریان بیش از حد و برای تنظیم سطح سیگنال در دستگاه‌های الکترونیکی به کار می‌روند.

4) خازن

خازن انرژی الکتریکی را در خود ذخیره و سپس آزاد می‌کند. خازن‌ها به طور معمول از دو صفحه رسانا تشکیل شده‌اند که توسط یک ماده عایق به نام دی الکتریک از هم جدا شده‌اند. خازن‌ها معمولاً برای ذخیره انرژی، صاف کردن ولتاژ منبع تغذیه و فیلتر کردن نویز در مدارهای الکتریکی استفاده می‌شوند.

5) سلف

سلف یک قطعه الکترونیکی پسیو است و زمانی که جریان الکتریکی از سیم پیچ سلف عبور می‌کند به طور موقت انرژی را در یک میدان مغناطیسی ذخیره می‌کند. یک سلف از دو پایه و یک سیم پیچ تشکیل شده است که یا حول هسته هوا یا یک ماده با خاصیت مغناطیسی، پیچیده می‌شود. سلف‌ها به کنترل نوسانات جریان الکتریکی که از مدار می گذرد کمک می‌کنند و در واقع ریپل جریان مدار را کاهش می‌دهند.

6) کلید

کلید ها قطعاتی هستند که یک مدار را باز یا بسته می‌کنند و می‌توانند عبور جریان الکتریکی از یک بخش مدار را با استفاده از مکانیزم الکتریکی یا مکانیکی کنترل کنند. از کلیدها برای کنترل عملکرد دستگاه‌های الکتریکی با قطع یا وصل مسیر مدار استفاده می‌شود.

نحوه عملکرد مدار الکتریکی

عملکرد یک مدار الکتریکی بر اساس اصول ولتاژ، جریان و مقاومت است که توسط قانون اهم تعریف شده است. طبق قانون اهم، جریانی (I) که از یک هادی می‌گذرد با ولتاژ (V) اعمال شده در آن نسبت مستقیم و با مقاومت (R) در مدار نسبت معکوس دارد. بنابراین می‌توان رابطه ریاضی I = V/R را برای یک مدار الکتریکی در نظر گرفت. در تصویر زیر مفهومی از قانون اهم را ملاحظه می‌فرمایید:

قانون اهمهنگامی که منبع تغذیه به یک مدار بسته متصل می‌شود، یک اختلاف پتانسیل (ولتاژ) در مدار ایجاد می شود که موجب جاری شدن بارهای الکتریکی در مدار می‌گردد. بارهای الکتریکی از ترمینال مثبت منبع تغذیه، از طریق هادی‌ها و قطعات الکتریکی مدار جریان می یابند و به ترمینال منفی باز می گردند و حلقه مدار را تکمیل می‌کنند. جریان بارهای الکتریکی توسط اختلاف پتانسیل هدایت می‌شود و مقدار جریان به مقاومتی که با آن برخورد می شود بستگی دارد. از مقاومت‌ها و سایر اجزای موجود در مدار می توان برای کنترل سطح جریان و ولتاژ استفاده کرد.

جمع بندی

در این مقاله، مطالب مهمی در مورد مدارهای الکتریکی، اجزای مدارهای الکتریکی و نقش قطعات اساسی در آن ها ارائه گردید و برای هر کدام توضیحاتی داده شد. تمامی موارد فوق را به صورت عملی همراه با نکات تجربی دیگر در مورد انواع مدارهای الکتریکی و نکات عملی مربوط به هر کدام به طور کامل در دوره جامع آموزش الکترونیک بررسی کرده‌ایم.

در پایان، ممنون که همراه ما بودید. هر سوال یا ابهامی در مورد مطالب ارائه شده در این مقاله دارید حتما در کامنت ها بنویسید، به تمام سوالات پاسخ داده میشه. اگه انتقاد یا پیشنهادی هم داشتید ممنون میشم با ما در میان بزارید.

منابع: Britannica Geeks for Geeks

سجاد قابلی

39 مطلب منتشر شده

سجاد قابلی هستم، دکترای الکترونیک قدرت. اینجا هستم تا باهم کلی تجربه ی خوب در مورد برق و الکترونیک به دست بیاریم.

درباره این مطلب نظر دهید !