11 7. توصيل المقاومات على التوالي وعلى التوازي
- في التطبيقات العملية نصل عددًا من المقاومات معًا بإحدى طريقتين.
- المقاومة المكافئة (Rₑ) هي المقاومة التي لها نفس تأثير مجموعة المقاومات المتصلة معًا على خصائص الدائرة (أي تعطي نفس التيار عند نفس الجهد).
| وجه المقارنة | على التوالي | على التوازي |
|---|---|---|
| المسار | مسار واحد متصل للتيار | مسارات متفرعة |
| شدة التيار | نفس الشدة تمر في كل المقاومات | تتوزع على المقاومات (بالتساوي للمتماثلة) |
| فرق الجهد | يتوزع على المقاومات (بالتساوي للمتماثلة) | متساوٍ عبر كل مقاومة (ويساوي جهد المصدر) |
| المقاومة المكافئة لعدد N مقاومة متماثلة (R) | Rₑ = N × R | \(R_{e} = \dfrac{R}{N}\) |
| مقارنة المكافئة بالواحدة | أكبر من المقاومة الواحدة | أقل من المقاومة الواحدة |
| الهدف | الحصول على مقاومة كبيرة | الحصول على مقاومة صغيرة |
للإثراء (مقاومات غير متماثلة):
- على التوالي \[\begin{gathered}R_{e} = R_{1} + R_{2} +\end{gathered}\] ...
- ؛
- وعلى التوازي \[\begin{gathered}\dfrac{1}{R_{e}} = \dfrac{1}{R_{1}} + \dfrac{1}{R_{2}} +\end{gathered}\] ...
لماذا توصل الأجهزة المنزلية على التوازي؟
- لكي يعمل كل جهاز بمفرده؛
- فإذا فُصل أو تلف جهاز استمرت بقية الأجهزة في العمل لأن لكل جهاز مسارًا مستقلًا مع المصدر، ويحصل كل جهاز على جهد المصدر نفسه.
✍️ أمثلة محلولة
- مثال محلول (15): توالٍ. ثلاث مقاومات متماثلة وُصلت على التوالي بمصدر قوته 12 V فمر تيار 2 A.
- احسب قيمة المقاومة الواحدة.
- الحل: \[\begin{gathered}R_{e} = \dfrac{V}{I} = 12 \div 2 = 6 \Omega \end{gathered}\] ؛
- Rₑ = 3R ← R = 6 ÷ 3 = 2 Ω.
- (وفرق جهد كل مقاومة = \[\begin{gathered}12 \div 3 = 4 V.\end{gathered}\])
- مثال محلول (16): توازٍ. ثلاث مقاومات متماثلة قيمة كل منها 6 Ω وُصلت على التوازي.
- احسب المقاومة المكافئة.
- الحل: \[\begin{gathered}R_{e} = 6 \div 3 =\;\color{#15803d}{\mathbf{2 \Omega }}\end{gathered}\].
مثال محلول (17): الطريقتان بالمقاومات نفسها. ثلاث مقاومات 3 Ω وُصلت مرة على التوالي ومرة على التوازي بمصدر 9 V.
- التوالي: Rₑ = 9 Ω ؛ \[\begin{gathered}I = 9 \div 9 = 1 A\end{gathered}\] ، يمر في كل مقاومة 1 A وفرق الجهد عبر كل منها 3 V.
- التوازي: Rₑ = 1 Ω ؛ تيار المصدر = 9 ÷ 1 = 9 A ، يمر في كل مقاومة 3 A وفرق الجهد عبر كل منها 9 V.
تكامل مع الطب: منظم ضربات القلب.
- جهاز يُزرع تحت جلد المريض ويتكون من بطارية وشريحة إلكترونية دقيقة وأسلاك تتصل بعضلة القلب.
- إذا تأخرت النبضة الطبيعية أرسلت الدائرة نبضات كهربية دقيقة تحفّز العضلة على الانقباض بانتظام، فيستمر ضخ الدم.