انواع اتصالات در مدار

مدارات الکتریکی به دو نوع اصلی سری و موازی تقسیم می‌شوند. این دو نوع مدار در بسیاری از سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند و دانستن تفاوت‌ها و کاربردهای آنها برای هر مهندس یا علاقه‌مند به الکترونیک ضروری است.اگر کمی در رابطه با مفاهیم الکترونیک سر رشته داشته باشید میدانید که نوع چینش قطعات در مدار، کاربرد و کارایی مدار را تغییر میدهد. بگذارید این مسئله را با یک مثال ساده توضیح دهیم. فرض کنید شما میخواهید از یک چاه، آب استخراج کنید. اولین بار شما با کمک چند سطل پشت سر هم این کار را انجام میدهید که این کار مشابه مدار سری میباشد اما اگر این کار را با چند سطل به صورت همزمان انجام دهید مشابه مدار موازی میباشد. شما در هر دو حالت آب استخراج می کنید اما مقدار ، حجم و زمان استخراج آب کاملا متفاوت است. در مثال اول شما به انرژی و زمان کمتری برای استخراج آب نیاز دارید اما آب بدست آمده مقدار کمی می باشد اما در مثال دوم شما مقدار زیادی آب استخراج کرده اید اما باید انرژی و زمان بیشتری هم صرف استخراج آب کنید. در ادامه توضیح کامل تری راجع به انواع مدار خواهیم داد.

خواص قطعات در مدار های سری و موازی 

همانطور که در اول مقاله گفته شد خاصیت قطعات با تغییر حالت مدار عوض  میشود. منظور از خاصیت نوع بازدهی و عملکرد قطعه میباشد. برای مثال شما چند تکه آهن را فرض کنید، حال این تکه های آهن را کنار هم جوش میدهیم شما یک آهن مقاوم دارید اما اگر شما همین آهن ها را روی هم جوش کنید مقاومت آن نسبت به مثال اول کمتر است اما شما یک آهن با اندازه بسیار بلند خواهید داشت در هر دو حالت جنس و جرم محصول شما یکی میباشد اما یک محصول دارای طول بلند با مقاومت کم و یک محصول طول کوتاه اما با مقاومت زیاد خواهید داشت. قطعات الکترونیکی هم به همین صورت می باشند و نوع اتصال آنها به یک دیگر خاصیت آنها را تغییر میدهد.

مدار های سری چیست 

تعریف ساده ای که از این مدار میشود ارائه داد به این صورت است: به مداراتی که قطعات آن به صورت متوالی و پشت سر هم چیده شده اند مدارات سری میگویند.در واقع در مدارات سری یک سیم یا مسیر وجود دارد و جریان در قطعات یکی پس از دیگری از آنها عبور میکند و هیچ انشعابی ندارد. نکته دیگری که برای تشخیص مدار سری وجود دارد این است که با برداشتن یا سوختن یکی از قطعات ، مسیر مدار شما قطع خواهد شد پس برای درک بهتر میتوانید در تصور خود یکی از قطعات مسیر را قطع کنید اگر مسیر مدار شما قطع شد یعنی این قطعه به صورت سری بسته شده است.

ویژگی‌های مدار سری

مدار سری دارای ویژگی‌های خاصی است که آن را از سایر مدارات متمایز می‌کند. این ویژگی‌ها عبارتند از:

جریان ثابت: 

در مدار سری، جریان الکتریکی در تمام اجزا یکسان است. به عبارتی دیگر، جریان عبوری از هر جزء مدار برابر با جریان کل مدار است.

ولتاژ تقسیم‌شده:

 در مدار سری، ولتاژ کل منبع تغذیه (مثل باتری) بین اجزای مدار تقسیم می‌شود. مجموع ولتاژهای دو سر اجزا برابر با ولتاژ کل مدار است.

مقاومت معادل: 

مقاومت معادل مدار سری برابر است با مجموع مقاومت‌های اجزای مدار. این یعنی هرچه تعداد مقاومت‌ها بیشتر شود، مقاومت کل مدار نیز افزایش می‌یابد.

کاربردهای مدار سری

مدارات سری کاربردهای روزمره و صنعتی زیادی دارند. برخی از کاربردهای معمول عبارتند از:

چراغ‌های سری:

 در برخی چراغ‌های روشنایی، لامپ‌ها به صورت سری به یکدیگر متصل می‌شوند. در این حالت، اگر یکی از لامپ‌ها بسوزد، جریان کل مدار قطع می‌شود و همه لامپ‌ها خاموش می‌شوند.

مدارات حفاظتی:

در برخی دستگاه‌ها، از مدارات سری برای حفاظت از مدارهای اصلی استفاده می‌شود. مثلاً در فیوزها، اگر جریان بیش از حد مجاز شود، فیوز می‌سوزد و جریان کل مدار قطع می‌شود.

سنسورها: 

در برخی سنسورها و دستگاه‌های اندازه‌گیری، از مدارهای سری برای اندازه‌گیری دقیق جریان و ولتاژ استفاده می‌شود.

مزایا و معایب مدار سری

مزایا:

⦁ طراحی ساده و آسان
⦁ محاسبات ساده‌تر نسبت به مدارهای پیچیده‌تر

معایب:

⦁ اگر یکی از اجزا خراب شود، کل مدار قطع می‌شود.
⦁ ولتاژ به صورت نامساوی بین اجزا تقسیم می‌شود که ممکن است در برخی کاربردها نامطلوب باشد.

مدار های موازی چیست 

مدارات موازی همانطور که از اسمش پیداست به مداراتی گفته میشود که قطعات به صورت موازی در امتداد هم قرار گرفته اند. در مدارات موازی بر خلاف مدارات سری ،انشعاب وجود دارد. یعنی در جاهایی که قطعات به صورت موازی بسته میشوند یک دو راهی وجود دارد و جریان از هر دو مسیر رد میشود. در مدارات موازی با سوختن یا حذف قطعات مسیر قطع نمیشود و فقط بازدهی و خاصیت آن مدار کم یا حذف می شود.

ویژگی‌های مدار موازی

مدار موازی دارای ویژگی‌های خاصی است که آن را از سایر مدارات متمایز می‌کند. این ویژگی‌ها عبارتند از:

ولتاژ ثابت: 

در مدار موازی، ولتاژ دو سر هر جزء یکسان است و برابر با ولتاژ منبع تغذیه است.

تقسیم جریان:

 جریان کل مدار برابر است با مجموع جریان‌های عبوری از هر شاخه. این یعنی جریان بین اجزای مختلف تقسیم می‌شود.

مقاومت معادل: 

مقاومت معادل مدار موازی کمتر از کوچکترین مقاومت جزء است.

کاربردهای مدار موازی

مدارات موازی کاربردهای روزمره و صنعتی بسیاری دارند. برخی از کاربردهای معمول عبارتند از:

روشنایی ساختمان: 

در سیستم‌های روشنایی، لامپ‌ها به صورت موازی متصل می‌شوند. این نوع اتصال باعث می‌شود که اگر یکی از لامپ‌ها بسوزد، بقیه لامپ‌ها همچنان روشن بمانند.

مدارات الکترونیکی: 

در مدارات الکترونیکی، بسیاری از اجزا به صورت موازی متصل می‌شوند تا عملکرد بهتری داشته باشند و بتوانند جریان بیشتری را تامین کنند.

باتری‌ها:

 در برخی دستگاه‌ها، باطری‌ها به صورت موازی متصل می‌شوند تا ظرفیت کل افزایش یابد و دستگاه بتواند مدت زمان بیشتری کار کند.

مزایا و معایب مدار موازی

مزایا:

⦁ اگر یکی از اجزا خراب شود، بقیه اجزا به کار خود ادامه می‌دهند.
⦁ ولتاژ دو سر هر جزء ثابت است و برابر با ولتاژ منبع تغذیه است.
⦁ امکان تامین جریان بیشتر با استفاده از منابع موازی.

معایب:

⦁ طراحی و تحلیل پیچیده‌تر نسبت به مدارهای سری.
⦁ نیاز به سیم‌کشی بیشتر به دلیل اتصال موازی.

نتیجه گیری

درک تفاوت‌های بین مدارات سری و موازی و نحوه عملکرد اجزای مختلف در این مدارات از اهمیت بالایی برخوردار است. این دانش نه تنها در طراحی و تحلیل مدارات الکتریکی بلکه در بهینه‌سازی عملکرد سیستم‌های الکترونیکی نیز نقش کلیدی دارد. با استفاده از این مفاهیم، می‌توان مدارات پیچیده‌تر و کارآمدتری را طراحی و پیاده‌سازی کرد.