محاكي دوائر التوالي والتوازي
المعادلات في هذه المحاكاة
| V | الجهد عبر مكوّن | انخفاض الجهد الكهربائي من طرف إلى آخر، بالفولت | |
|---|---|---|---|
| I | التيار المار فيه | بالأمبير: الشحنة المارة في الثانية | |
| R | R₁ (أوم) | قانون أوم صالح لكل مقاومة؛ مقاومة الفتيل الحقيقي ترتفع مع تسخينه، وهذا مُهمل هنا |
بالقيم الحالية:
| R_eq | المقاومة المكافئة لكل ما هو خارج البطارية | على التوالي يمر التيار نفسه في كل منها، وعلى التوازي يرى كل منها الجهد نفسه |
|---|
بالقيم الحالية:
| KCL, KVL | قانونا كيرشوف للتيار والجهد | الشحنة لا تُخلق ولا تُفقد عند الوصلة، والطاقة لكل شحنة تتوازن حول أي حلقة مغلقة؛ تحلّها المحاكاة لكل العقد معًا |
|---|
بالقيم الحالية:
| E | جهد البطارية E (فولت) | القوة الدافعة الكهربائية، ما تقرؤه البطارية دون توصيل شيء بها | |
|---|---|---|---|
| r | المقاومة الداخلية للبطارية r (أوم) | تُسقط بعض الجهد داخل البطارية، ويزيد كلما زاد التيار المسحوب |
بالقيم الحالية:
| P | القدرة المتحولة إلى حرارة وضوء | تتوهج المصابيح بها؛ يبيّن المخطط ما يأخذه R₁ مع تغيّر مقاومته، ويكون أكبر عندما تساوي مقاومة بقية الدائرة |
|---|
بالقيم الحالية:
| V_out | خرج المقسِّم، أو جهد المقياس في القنطرة | دون حمل للمقسِّم؛ الحمل الموصول على التوازي مع R₂ يخفض V_out، والقنطرة المتوازنة تقرأ صفرًا |
|---|
بالقيم الحالية:
كيف تستخدم محاكي الدوائر
- اختر دائرة. البطارية على اليسار مع تعليم قطبها +؛ تتوهج المصابيح حسب القدرة التي تتلقاها والنقاط الزرقاء إلكترونات تتقدم من القطب − إلى +، أسرع حيث يكون التيار أكبر. والتيار الاصطلاحي، الذي تستخدمه الصيغ، يسير في الاتجاه المعاكس. كلما كبرت النقطة كان الجهد أعلى في تلك النقطة من السلك.
- غيّر جهد البطارية وكل مقاومة، واقرأ تحت الصورة تيار كل مصباح وجهده وقدرته. افتح المفتاح لقطع فرع: على التوالي ينطفئ كل شيء، وعلى التوازي تبقى المصابيح الأخرى. ويبين الرسم كم قدرة تأخذ R₁ مع تغير مقاومتها، مع قيمة قصوى حين تساوي باقي الدائرة.
- جرّب مقسم الجهد وشاهد كيف ينخفض الخرج عند توصيل الحمل، أو قنطرة ويتستون وابحث عن R₄ التي تجعل المقياس صفرًا. حاسبة قانون أوم وحاسبة التوالي والتوازي وحاسبة مقسم الجهد تجري الحسابات نفسها بقيمك.
الأسئلة الشائعة
ما الفرق بين دوائر التوالي والتوازي؟
على التوالي تكون المكونات في خط واحد، فيمر التيار نفسه فيها كلها وتُجمع الجهود إلى جهد البطارية: R = R₁ + R₂ + …. وعلى التوازي لكل مكوّن مساره الخاص بين النقطتين نفسيهما، فيتلقى كل منها الجهد كاملًا وتُجمع التيارات: 1 ÷ R = 1 ÷ R₁ + 1 ÷ R₂ + …. وهكذا تُمدّ أسلاك البيوت: كل مصباح يتلقى جهد الشبكة ويمكن إطفاء واحد دون إطفاء الباقي.
ما قانونا كيرشوف؟
قانون التيار: التيارات الداخلة إلى عقدة تساوي الخارجة منها، لأن الشحنة لا تتراكم. قانون الجهد: عند الدوران حول أي حلقة مغلقة، مجموع ارتفاعات الجهد وانخفاضاته صفر، لأن الطاقة لكل شحنة يجب أن تتوازن. ومع قانون أوم يحلان أي دائرة من المقاومات والبطاريات، وهذا ما تفعله المحاكاة عند كل عقدة.
لماذا ينخفض جهد البطارية عند توصيل مصابيح أكثر؟
البطارية الحقيقية لها مقاومة داخلية r. التيار المسحوب يسبب هبوطًا بمقدار I × r فولت داخل البطارية، فيكون الجهد بين طرفيها E − I r. توصيل المصابيح على التوازي يخفض المقاومة الكلية ويرفع التيار، فيكبر الهبوط. اجعل r تساوي 0 لترى بطارية مثالية.
بأي سرعة تتحرك الإلكترونات في سلك؟
ببطء: في سلك نحاسي قطره 1 mm يحمل 1 A تتقدم بأقل من عُشر المليمتر في الثانية. يضيء المصباح فورًا لأن المجال الكهربائي يقطع الدائرة بسرعة قريبة من سرعة الضوء ويحرك كل الإلكترونات في آن واحد. والنقاط هنا أسرع بكثير جدًا لتبين التيارات النسبية.
تقول إن WebGL معطّل.
يحتاج العرض ثلاثي الأبعاد إلى WebGL، وهو موجود في كل المتصفحات الحالية. قد يكون معطّلًا إن كان تسريع العتاد مطفأً في إعدادات المتصفح، أو بسبب برنامج تشغيل رسومي قديم جدًا. فعّل تسريع العتاد أو جرّب متصفحًا آخر.
هل يُرفع أي شيء؟
لا. يرسم متصفحك نفسه المحاكاة بـ WebGL؛ لا يُرسل شيء إلى أي مكان، وتستمر في العمل دون اتصال بعد تحميل الصفحة.