كيف يتم ربط عناصر الدائرة الكهربائية؟
شرح مفاهيم العقد والفروع والحلقات في الدائرة الكهربائية:
مثال عملي لشرح العقد والفروع والحلقات في الدائرة الكهربائية:
كيف يتم ربط عناصر الدائرة الكهربائية؟

 

الربط البيني لبعض العناصر عبارة عن “دائرة كهربائية”. الدائرة عبارة عن شبكة، للتمييز بين الدائرة والشبكة، يجب أن نفهم مسار الدائرة. يمثل الفرع (branch) عنصرًا واحدًا مثل مصدر الجهد أو مصدر التيار أو المقاومة. يمكننا القول أنّ الفرع هو محطتان لعنصر. تخيل الدائرة الكهربائية التالية التي تحتوي على (5) فروع في الدائرة. يوجد مصدران أحدهما مصدر جهد (20) فولت، ومصدر تيار (4) أمبير، وثلاث مقاومات. بما أنّ الدائرة تحتوي على خمسة عناصر فلها خمسة فروع. كل عنصر له محطتان أيضًا.

 

العقدة (node) هي نقطة الاتصال بين فرعين أو أكثر. يشار إلى العقدة بعلامة النقطة. عندما تحتوي الدائرة القصيرة على عقدتين، فإنّها تصبح في الواقع عقدة واحدة. إذا أعدنا رسم الدائرة الأولى لأنّها تحتوي على نقطتين مشتركتين موضحتين باللون الأسود معبأتين. بعد إعادة رسم الدائرة تصبح الدائرة على النحو التالي: يصبح لدينا ثلاث عقد (a, b, c). الحلقة (loop) هي أي مسار مغلق في الدائرة.

 

تبدأ العد الحلقات من عقدة تمر عبر مجموعة من العقد وتعود إلى عقدة البداية دون المرور عبر أي عقدة أكثر من مرة. يُقال أنّ الحلقة تكون مستقلة إذا كانت تحتوي على فرع واحد على الأقل ليس جزءًا من أي حلقة مستقلة أخرى. من مسار مستقل أو حلقة مستقلة نحصل على مجموعة مستقلة من المعادلات. يمكننا النظر في الدائرة أعلاه لتحديد مجموعة الحلقات. بالنسبة إلى المقاومة (4?) أوم، ضع في اعتبارك مع مصدر جهد (20) فولت مستقل، هناك مسار (abca) عبارة عن حلقة. إذا اعتقدنا أنّ الحلقة الثانية لـ (6?) مع مصدر تيار (4A) مستقل، فإنّنا نحصل على حلقة أخرى. بهذه الطريقة يمكن إجراء العديد من مجموعة الحلقات.

 

شرح مفاهيم العقد والفروع والحلقات في الدائرة الكهربائية:

 

ستلبي الشبكة ذات الفروع (b) والعقد (n) والحلقات المستقلة النظرية الأساسية لطوبولوجيا الشبكة:

 

b = l + n – 1

 

يوجد عنصران أو أكثر متصلة على التوالي إذا كانا يشتركان حصريًا في عقدة واحدة وبالتالي يحملان نفس التيار. يوجد عنصران أو أكثر على التوازي إذا كانا متصلين بنفس العقدتين وبالتالي يكون لهما نفس الجهد عبرهما.

 

مثال عملي لشرح العقد والفروع والحلقات في الدائرة الكهربائية:

 

قبل المضي قدمًا في نظرية الدائرة، نأخذ في الاعتبار بنية الدوائر الكهربائية والأسماء المعطاة لمختلف الأعضاء التي تشكل الهيكل. نحن نعرّف الدائرة الكهربائية على أنها اتصال للأجهزة الكهربائية التي تشكل مسارًا مغلقًا واحدًا أو أكثر. يمكن أن تشمل الأجهزة الكهربائية، على سبيل المثال لا الحصر، المقاومات المكثفات والمحاثّات، والترانزستورات الأجهزة المنطقية التبديل المحولات المصابيح الكهربائية البطاريات وغيرها.

 

الفرع هو عنصر أو جهاز كهربائي واحد. على سبيل المثال: دائرة بها (5) فروع. العقدة: يمكن تعريف العقدة على أنّها نقطة اتصال بين فرعين أو أكثر. إذا بدأنا في أي نقطة في دائرة “عقدة”، فانتقل من خلال الأجهزة الكهربائية المتصلة إلى النقطة “العقدة” التي بدأنا منها، دون عبور عقدة أكثر من واحدة الوقت، نحن نشكل مسارًا مغلقًا. الحلقة هي مسار مغلق، الحلقة المستقلة هي الحلقة التي تحتوي على عنصر واحد على الأقل غير موجود في حلقة أخرى.

 

يمكن التعبير عن العلاقة بين العقد والفروع والحلقات على النحو التالي: “الفروع =  الحلقات + العقد – 1” أو (B=L + N – 1)، عند استخدام هذه المعادلة، يقتصر عدد الحلقات على تلك التي تكون مستقلة. في حل معظم الدوائر في هذه الدورة، لن نحتاج إلى اللجوء إلى المعادلة. ومع ذلك، هناك أوقات يكون من المفيد فيها استخدام هذه المعادلة للتحقق من تحليلنا.