توصيل مركِّبات الدائرة الكهربائية على التوالي وعلى التوازي

توصيل مركِّبات الدائرة الكهربائية على التوالي وعلى التوازي

الأهداف:

1.    فهم الفرق بين الدوائر التي فيها المقاوِمات موصولة على التوالي وبين الدوائر التي فيها المقاوِمات موصولة على التوازي.

2.    فهم العلاقة بين ترتيب مركِّبات الدائرة وشدّة التيّار.

ملاحظة: معالجة الموضوع في هذه المرحلة هي معالجة نوعية فقط. المعالجة الكمّية ستكون في الصفّ التاسع.

اقتراح لمجرى الدرس:

·       نقاش مفتوح في الأسئلة التالية:

o      ماذا يحدث لشدّة التيّار في الدائرة الكهربائية إذا وصلنا بالدائرة عدّة لامبات؟

o      ماذا يحدث للمقاومة في الدائرة الكهربائية إذا وصلنا بالدائرة عدّة لامبات؟

o      ماذا يحدث لشدّة التيّار الكهربائي في الدائرة الكهربائية إذا وصلنا بالدائرة عدّة مقاوِمات؟

o      هل حسب رأيكم، يؤثّر شكل وصل مركِّبات الدائرة على شدّة التيّار؟ (وإذا كان يؤثّر، كيف يؤثّر؟)

o      اقترحوا طرقًا لفحص فرضياتكم.

·       في أعقاب النقاش واقتراحات الطلاّب، يمكن إجراء التجارب التالية:

(المصادر: "חשמל- מדריך למורה" עמ' 54-65, "عالم من الطاقة" صفحة 319-322 )

1.    لامبتان موصولتان على التوالي: نُخرِج إحدى اللامبتين ونكتب ما يحدث. يمكن أيضًا وصل مفتاح في أماكن مختلفة وفحص كم لامبة يشغّل في كلّ واحدة من الحالات. تبيّن التجربة أنّ فصل أحد المركِّبات الموصولة على التوالي يفتح الدائرة الكهربائية. 

2.    نضيف مقياس تيّار (أو عدّة مقاييس تيّار)، ونقيس التيّار في عدّة أماكن. نبيّن أنّ التيّار متساوٍ في كلّ الأماكن. (يمكن تجاوز هذه المرحلة إذا سبق لكم إجراؤها في الدرس الخامس.)

3.    نقارن بين قراءة مقياس التيّار في الدائرة عندما كانت فيها لامبة واحدة مع قراءته عندما كانت في الدائرة لامبتان (أو أكثر). يمكن إعادة إجراء التجربة مع عدّة مقاوِمات بدل اللامبات. نبيّن أنّ شدّة التيّار تقلّ عندما نصل مقاوِمات على التوالي، ونستنتج أنّ المقاومة تزداد.

4.    نعيد إجراء سلسلة التجارب عندما تكون اللامبات أو المقاوِمات موصولة على التوازي. نقيس التيّار بواسطة مقياس التيّار. نبيّن أنّ فصل أحد مركِّبات الدائرة لا يؤثّر على المركِّبات الأخرى.

·       نقاش إجمالي حول الفروق بين الدوائر الموصولة على التوالي والدوائر الموصولة على التوازي، وحول أفضليات وسلبيات كلّ واحدة منهما وحول أبعاد وصل الأجهزة في البيت. يمكن الاستعانة بأسئلة التقييم 31-38.

إجمال أسباب وصل الأجهزة في البيت على التوازي وليس على التوالي

‌أ.        في حالة الوصل على التوالي، إذا لم يعمل أحد الأجهزة، فإنّ الدائرة الكهربائية ستُفتَح ولن تعمل الأجهزة الأخرى.

‌ب.   في حالة الوصل على التوالي، سنضطرّ لتشغيل جميع الأجهزة في نفس الوقت حتّى ولو لم نكن بحاجة إليها.

‌ج.    سبب آخر (للمتقدّمين في التعليم)- في الوصل على التوازي قدرة الطاقة لا تتغيّر نتيجة وصل جهاز آخر، لذلك يمكّن الوصل على التوازي الحفاظ على فرق جهد وتيّار ثابتين.

توسّع:

·       يمكن التبيين في مجرى التجربة أنّ شدّة التيّار تزداد عندما نصل مقاوِمات على التوازي، أي أنّ المقاومة تقلّ.

·       نقارن شدّة التيّار في الدائرة التي المقاوِمات فيها موصولة على التوازي في المسار الرئيسي وفي التفرّعات. نبيّن أنّ شدّة التيّار الكلّية تساوي مجموع التيّارات في التفرّعات. نستنتج أنّه يتحقّق حفظ الشحنة الكهربائية في الدائرة الكهربائية.

·