مدار متوالی و مدار موازی

چکیده
در نوشتار های قبلی به توضیح الکتریسیته و جریان الکتریکی و معرفی مدار الکتریکی پرداختیم. در این نوشتار به معرفی و شرح عملکرد مدار متوالی و مدار موازی خواهیم پرداخت. در مدار متوالی جریان برق توسط یك مسیر یك طرفه جاری می شود. مدار موازی به یك سری شاخه های منشعب می شود، در مدار متوالی اگر یكی از لامپ ها خاموش شود یا یكی از سیم ها قطع شود تمامی لامپ ها خاموش خواهند شد ولی در مدار موازی این طور نیست.

اهداف:
دانش آموز با مدارهای متوالی و موازی آشنا شود.
دانش آموز تفاوت و نحوه عملکرد مدارهای متوالی و موازی را درک کند.

شرح درس
زمانی که مدار بسته می شود، الکتریسیته جریان پیدا می کند، در این صورت اگر دو لامپ را به یک باتری وصل کنیم، و دو لامپ هم به هم دیگر وصل شوند، لامپ ها به صورت متوالی بسته شده اند. در مدار متوالی، جریان بر ابتدا به یک لامپ می رود و سپس به لامپ دیگر عبور می کند. شکل زیر یک مدار متوالی را نشان می دهد.

زمانی که بخواهیم قطب مثبت و منفی را به هر دو لامپ وصل کنیم، هر لامپ جداگانه به دو سر باتری وصل می شود و نور کم تری به چشم می خورد. به این ترتیب جریان برق هم زمان به هر دو لامپ وارد می ود، در این صورت لامپ ها به صورت موازی بسته شده اند. شکل زیر یک مدار موازی را نشان می دهد.

آزمایش کنید
با 6 عدد لامپ به همراه سرپیچ های آن ها، تعدادی سیم رابط، باتری و چسب می توانید مدار متوالی و موازی بسازید و دانسته های خود را به صورت عملی مشاهده کنید. پیش بینی کنید که اگر در مدار متوالی یک لامپ قطع شود چه اتفاقی می افتد؟ آیا با قطع شدن یک سیم یا برداشتن یک لامپ در مدار موازی لامپ های دیگر نیز خاموش می شوند؟

در جریان آزمایش خود مشاهده می کنید که مدارهای موازی از یک ولتاژ استفاده می کنند، اما مسیرهای بیشتری را برای عبور الکتریسیته فراهم می آورند، در مدار متوالی وقتی یکی از لامپ ها خاموش شود، لامپ های دیگر نیز خاموش می شوند.

در واقع با خاموش شدن یک لامپ جریان مدار قطع می گردد و کلیه ی لامپ هایی که به صورت متوالی بسته شده اند نیز خاموش می شوند. به بیان دیگر الکتریسیته باید اول از لامپ روشن بگذرد تا بتواند به لامپ های دیگر برود و آن ها را روشن کند. اما در مدار موازی روش عملکرد برعکس است.

یعنی اگر یک لامپ بسوزد و یا از کار بیفتد، لامپ های دیگر باز هم روشن می مانند. اگر در مدار شکل الف که یک مدار متوالی است، سیم یکی از لامپ ها جدا کنیم، هر دو لامپ ها خاموش می شوند، چون مدار قطع شده و الکتریسیته نمی تواند از لامپ ها عبور کند، در مدار شکل ب که یک مدار موازی است، اگر سیم یکی از لامپ ها را جدا کنیم، لامپ دوم روشن باقی می ماند چون مدار آن بسته است.

در ادامه اگر یکی از لامپ های مدار متوالی برداشته شود، لامپ دیگر خاموش می شود، چون با این کار مدار قطع می شود. اگر در مدار موازی یک لامپ برداشته شود، لامپ دوم همچنان روشن می ماند، چون مدارها مستقل از یکدیگر هستند.

مشاهده کنید
آیا می دانید سیم کشی منزل و یا مدرسه شما متوالی است یا موازی؟
برای دانستن پاسخ این پرسش می توانید لامپ کلاس خود را خاموش و روشن کنید، فکر می کنید با این کار لامپ کلاس های دیگر نیز خاموش و روشن شدند؟ حال به سادگی می توانید حدس بزنید که مدار متوالی است یا موازی. می توانید این آزمایش را در نمازخانه، منزل خود و مکان های دیگر نیز انجام دهید.

موضوع رعایت نکات ایمنی هنگام استفاده از الکتریسیته موضوع مهمی است که باید به آن توجه کنیم. رعایت موارد زیر می تواند برای جلوگیری از خطرهای استفاده از الکتریسیته مفید باشد:

تمامی آزمایش های برقی را در حضور معلمین یا اولیای خود انجام دهید.

هنگام استفاده از وسایل برقی یا روشن کردن و لمس کلیدهای برق باید دست ها خشک باشند
از فروکردن اشیای نوک تیر و فلزی که رسانای برق هستند در داخل پریزهای برق خودداری کنید.
سیم های لخت و فرسوده وسایل برقی را قبل از استفاده از آن ها تعویض کنید.

مرکز یادگیری سایت تبیان، تهیه: نسیم گوهری

تهیه: مرجان سلیمانیان