مدار سری(series circuit) که به آن مدار متوالی نیز می‌گویند، مداری است که در آن تمام عناصر مدار در یک مسیر واحد قرار می‌گیرند. در یک مدار سری، جریان عبوری از تمام عناصر مدار یکسان است اما افت ولتاژ در هر عنصر متفاوت است. در برخی از کاربردها به منظور تقسیم ولتاژ در بین عناصر و یا در مدارات مبتنی بر LED ها که نیازمند دریافت جریان یکسان هستند، از مدارات سری استفاده می‌شود. در این مقاله، مدارهای سری، ویژگی‌ها، مزایا و کاربردهای آن را مورد بررسی قرار داده‌ایم.
بیشتر بخوانید: مدار موازی چیست؟
ویژگی‌های مدار سری
در تصویر زیر دو نمونه مدار سری با مصرف کننده‌های مقاومتی و لامپ مشاهده می‌شود:
مدارات سری دارای ویژگی‌های مهمی هستند که در ادامه به آنها اشاره شده است:
الف) جریان یکسان
در یک مدار سری، جریان کل مدار یکسان است و یک جریان یکسان از تمامی قطعات عبور می‌کند. دلیل این اتفاق این است که تنها یک مسیر برای عبور جریان وجود دارد و در نتیجه، جریان در تمام نقاط مدار یکسان است.
ب) تقسیم ولتاژ
یکی از ویژگی‌های مهم مدارهای سری، تقسیم ولتاژ کل بر روی قطعات است. در مدارات سری شده، هر المان مداری بسته به مقاومتی که دارد، یک ولتاژ متناسب با مقاومت خود خواهد داشت و مجموع افت ولتاژ بر روی اجزای مدار برابر با کل ولتاژ تامین شده توسط منبع ولتاژ ورودی است.
ج) وابستگی اجزا
در مدار سری، اجزا به یکدیگر وابسته هستند. اگر یکی از قطعات از کار بیفتد یا قطع شود، کل مدار از کار می‌افتد. این ویژگی در مداراتی که نیاز به عملکرد همگام و همزمان تجهیزات دارند، بسیار کاربردی است.
مزایای مدار سری
مدارات سری دارای مزایای متعددی هستند که در ادامه بیان شده است:
الف) طراحی مدار ساده
مدارهای سری، طراحی ساده و بدون پیچیدگی دارند. اتصال متوالی اجزاء موجب ساده شدن چیدمان مدار شده و پیچیدگی آن را کاهش می‌دهد.
ب) مقرون به صرفه بودن
مدارهای سری معمولاً در مقایسه با مدارهای موازی به قطعات الکتریکی کمتری نیاز دارند که در نتیجه هزینه‌های المان‌ها و همچنین هزینه نصب کمتری را به همراه دارد.
ج) کنترل دقیق جریان
وجود جریان ثابت در مدارهای سری، امکان کنترل و تنظیم دقیق مصرف الکتریکی را فراهم می‌کند. در دستگاه‌هایی مانند بخاری، توستر و اجاق‌های برقی و درایورهای LED که نیازمند جریان کنترل شده و پایدار هستند، استفاده از مدارات سری شده بسیار پرکاربرد است.
کاربرد مدار سری
مدارات سری یا متوالی، کاربردهای مختلفی دارند که در ادامه به سه کاربرد مهم آنها اشاره شده است:
1) مدارات نوری با LED
در مدارت شامل LED، به علت حساس بودن منحنی مشخصه دیود نوری نسبت به تغییرات ولتاژ و همچنین تغییر شدید جریان LED ها در صورت ریپل‌دار بودن ولتاژ روی این قطعات، بهتر است برای طول عمر بیشتر از کنترل جریان استفاده شود.
2) دستگاه‌های دارای باتری
در بسیاری از دستگاه‌های دارای باتری مانند چراغ قوه و کنترل از راه دور از مدارهای سری استفاده می‌شود. در این دستگاه‌ها برای تامین ولتاژ موردنیاز دستگاه از سری سازی باطری‌ها استفاده می‌شود تا در مجموع ولتاژ بزرگتری در اختیار مصرف کننده قرار بگیرد.
3) مدارات تقسیم ولتاژ
گاها برای دستیابی به ولتاژهای کنترلی پایین‌تر، نیاز داریم که با استفاده از مقاومت‌های سری شده و روابطی که بر مقاومت‌های سری شده حاکم است، به ولتاژهای کوچکتر دست پیدا کنیم. در این شرایط، استفاده از مقاومت‌های سری شده با منبع ولتاژ یا هر بخش از مدار بزرگتر ضروری خواهد بود.
جمع بندی
در این مقاله، ابتدا نکات مهمی برای آشنایی با مدارات سری یا متوالی ارائه گردید. سپس به ویژگی‌های مختلف و مزایای این نوع مدارات اشاره شد و در نهایت کاربردهای مختلف مدارات سری و تاثیر آن بر عملکرد سیستم‌های مختلف مورد بحث و بررسی قرار گرفت. تمامی موارد فوق را به صورت عملی همراه با نکات تجربی دیگر در مورد مدارات موازی و سری به طور کامل در دوره جامع آموزش الکترونیک بررسی کرده ایم.
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 All About Circuits
