مدار

در این مقاله از سایت سیسوگ قصد داریم شما را با مفهوم مهم مدار الکترونیکی آشنا کنیم و اجزای اصلی یک مدار الکتریکی ساده را برای شما همراهان عزیز سیسوگ بیان کنیم؛ بنابراین تا پایان این مقاله همراه ما باشید.

مدار الکتریکی چیست؟

به‌صورت کلی تعریف مدار بر اساس داکیومنت های IEEE می‌توان گفت یک مدار الکتریکی، از منبع تغذیه (باتری)، سیم‌های رابط (برای حرکت جریان) و المان‌های دیگر مثل مقاومت، بار، دیود، خازن و… ساخته شده است.

برای جریان‌یافتن الکترون‌ها در مدار، نیاز به یک مدار بسته است. به زبان ساده، مدار الکتریکی شامل یک مسیر بسته‌ جهت حرکت جریان الکتریکی است. به‌طورکلی یک مدار ساده فقط از دو قسمت باتری و لامپ ایجاد شده است. این مسیر که مدار نام دارد اجازه می‌دهد که جریان از سمت باتری حرکت کرده و به لامپ برسد؛ در این راستا، مقاومت مدار، خود را به‌ شکل نور نشان می‌دهد و سپس به باتری بازمی‌گردد. این چرخه کامل، همان مدار است.

درصورتی‌که مدار به‌صورت بسته باشد و در آن یک جریان حلقه‌ای ایجاد شود که الکترون‌ها بتوانند در آن جریان داشته باشند، به آن مدار الکتریکی بسته گفته می‌شود. همچنین، در هر بخشی از مدار که حلقه‌ای تشکیل نشود و الکترون‌ها در آن جریان نداشته باشند، مدار باز است.

شاید برای شما مفید باشد: آموزش الکترونیک از 0 تا 100 به صورت کاملا رایگان

نمونه مدارهای الکترونیکی ساده

اجزای مدار الکتریکی

یکی از انواع مدارهای الکتریکی و یا به اصلاح ساده‌ترین نوع آن‌ها، مدار الکتریکی ساده است. اجزای اصلی یک مدار الکتریکی ساده شامل باتری و لامپ می‌باشد. وظیفه یک مدار ساده مثل سایر مدارها، انتقال جریان است.

به‌طورکلی اجزای اصلی تشکیل‌دهنده مدارها عبارت‌اند از: منبع تأمین‌کننده انرژی، یک دستگاه و یک حلقه رسانا برای انتقال انرژی. البته مدارهای الکتریکی انواع گوناگونی دارند که این اجزا بسته به‌سادگی و پیچیدگی آن‌ها متفاوت است. مقاومت نیز یکی دیگر از اجزای مدار است که همواره در مقابل جریان الکترون‌ها، مقاومت نشان می‌دهد. این مقاومت و برخورد الکترون‌ها به شکل حرارت، نور یا انرژی مکانیکی بروز پیدا می‌کنند.

همچنین، باید به این نکته اشاره کرد که در مدارهای پیچیده از قطعات قوی‌تری مثل خازن یا ترانس استفاده می‌گردد.

تعریف المان‌های اصلی مدار الکتریکی

برخی از مهم‌ترین المان‌های مدارهای الکتریکی عبارت‌اند از:

• نیروی محرکه الکتریکی: به انگلیسی Electromotive force، به ولتاژی گفته می‌شود که به‌وسیله یک باتری یا نیروی مغناطیسی (طبق قانون فارادی که بیان می‌کند یک میدان مغناطیسی متغیر با زمان، جریان الکتریکی القا می‌کند) تولید می‌شود.
• جریان الکتریکی: به انگلیسی Electric Current، به مقدار بار الکتریکی عبوری از واحد سطح در واحد زمان گفته می‌شود. در حقیقت، جریان الکتریکی ناشی از حرکت الکترون‌ها در یک جسم رسانا می‌باشد.
• توان الکتریکی: آهنگ انتقال انرژی الکتریکی به‌وسیله یک مدار الکتریکی در واحد زمان است. یکای SI توان، وات یا یک ژول بر ثانیه می‌باشد.
• بار الکتریکی:‌ به انگلیسی Electric charge، شامل خاصیت فیزیکی ماده است و هنگامی که در میدان الکتریکی قرار می‌گیرد، به آن نیرو وارد می‌شود. به‌طورکلی بار الکتریکی دارای دو نوع اصلی است: بار مثبت و بار منفی. بار مثبت شامل پروتون‌ها و بار منفی شامل الکترون‌ها می‌باشد. بارهای هم‌نام همدیگر را دفع و بارهای ناهمنام همدیگر را جذب می‌کنند.

جهت حرکت برق در مدارات الکتریکی به چه صورت است؟

یکی از سؤالات متداول مبحث مدار الکتریکی این است که جهت حرکت برق در مدارات الکتریکی به چه صورت است. دراین‌خصوص باید بگوییم جریان الکتریسیته از ترمینال مثبت (+) یک باتری به سمت ترمینال منفی (-) حرکت می‌کند. این جهت قراردادی حرکت برق در مدارات الکتریکی است. این جهت در تحلیل مدارهای الکترونیکی کاربرد دارد و شما باید این جهت را به یاد داشته باشید.

اما جهت حرکت واقعی جریان در مدار همان جهت حرکت الکترون‌ها در مدار می‌باشد. این جهت مدت‌ها پس از کشف الکتریسیته پیدا شده است. بااین‌حال، به یاد داشته باشید که از جهت قراردادی در تحلیل مدارهای الکترونیک استفاده می‌شود.

مدارهای الکتریکی انواع مختلفی دارند که در ادامه این مطلب به آن‌ها اشاره خواهیم کرد.

انواع مدار الکتریکی

به‌طورکلی انواع مدار الکتریکی به دو نوع باز و بسته تقسیم می‌شود. در برخی از مدارها یک حلقه وجود دارد که این حلقه موجب می‌شود جریان به طور کامل و بدون نقص منتقل شود؛ به چنین مداری اصطلاحاً مدار الکتریکی بسته می‌گویند.

همچنین، در برخی موارد عوامل گوناگونی موجب بروز مشکل و مانع از انتقال درست جریان می‌شوند که اگر چنین اتفاقی در یک مدار بیفتد، اصطلاحاً این مدار، مدار الکتریکی باز نامیده می‌شود.

طبقه‌بندی دیگر مدارهای الکتریکی

در طبقه‌بندی دیگر، می‌توان انواع مدارهای الکتریکی را  به دو نوع سری و موازی تقسیم‌ کرد. در ادامه هر یک از این دو نوع مدار را بررسی خواهیم کرد:

• مدار الکتریکی سری

مدارهای الکتریکی سری از چند قطعه ساخته شده‌اند که در آن‌ها چندین حلقه در یک حلقه بزرگ قرار گرفته‌اند. در این مدارها ولتاژهای مختلفی در قطعات وجود دارند؛ ولی جریان مشابهی در هر مدار در جریان است. همچنین، درصورتی‌که یکی از قطعات مدار الکتریکی سری خراب شود، کل مدار از کار می‌افتد.

فرض کنید سه لامپ ال‌ای‌دی در یک مدار الکتریکی به شکل سری قرار گرفته‌اند. درصورتی‌که یک لامپ باز یا خراب شود، کل مدار از بین می‌رود، زیرا فقط یک مسیر در این مدارها برای جریان‌یافتن الکترون‌ها وجود دارد.

• مدار الکتریکی موازی

در مدارهای الکتریکی موازی، قطعات طوری قرار گرفته‌اند که در صورت خراب‌شدن یک قطعه، کل مدار از کار نمی‌افتد. در حقیقت، در این مدارها یک منبع انرژی وجود دارد و جریان از مسیرهای گوناگونی در مدار عبور می‌کند. ولتاژ در مدارهای موازی یکسان است، ولی جریان‌های مختلفی در این نوع مدار وجود دارد؛ بنابراین اگر قطعه‌ای در مدارهای موازی خراب شود، قطعات دیگر باز هم می‌توانند به کار خود ادامه ‌دهند.

تصور کنید در یک مدار، دو لامپ ال‌ای‌دی به‌صورت موازی قرار گرفته‌اند. اگر یکی از لامپ‌ها خراب شود، چون شاخه‌های گوناگونی جهت عبور جریان در مدار وجود دارد، لامپ دیگر می‌تواند از یک مسیر دیگر، جریان لازم خود را دریافت کند.

بنابراین، به‌صورت کلی در مدارهای الکتریکی سری، ولتاژ مختلف و جریان یکسان است و در مدارهای الکتریکی موازی ولتاژ یکسان و جریان متفاوت است. همین دلیل موجب می‌شود که در صورت خرابی قطعه‌ای در مدارهای الکتریکی موازی، سایر قطعات بتوانند به کار خود ادامه دهند.

کاربردهای مدار الکتریکی

در پاسخ به اینکه کاربردهای مدار الکتریکی چیست، باید گفت مدارات الکتریکی را می‌توان در هر وسیله الکتریکی که در زندگی روزمره با آن سروکار داریم، مشاهده کرد. علاوه بر این، انواع میکروپروسسورها که به‌عنوان CPU نیز شناخته می‌شوند و یک موتور محاسباتی کامل بر روی یک تراشه هستند را نیز می‌توان در بیش‌تر وسایل الکتریکی خانه مشاهده کرد. به همین علت است که در دوران تحصیل، با مدار الکتریکی آشنا می‌شوید. بعد از آشنایی با قطعات و نحوه کار با مدار، شما می‌توانید خودتان یک مدار الکتریکی بسازید.