مدار متوالی مداری است که در آن لامپها یا قطعات الکتریکی پشت سر هم (در یک صف) به باتری وصل میشوند و جریان برق برای حرکت فقط یک مسیر واحد دارد؛ به طوری که اگر یکی از لامپها بسوزد یا قطع شود، تمام مدار خاموش میشود.
مدار الکتریکی چیست و چگونه کار میکند؟
برای اینکه الکتریسیته یا همان جریان برق بتواند وسیلهای مثل لامپ را روشن کند، نیاز به یک مسیر بسته دارد که به آن مدار الکتریکی میگویند. وقتی شما کلید برق را میزنید، در واقع این مسیر را برقرار میکنید تا انرژی از باتری به سمت لامپ حرکت کند.
یک مدار الکتریکی ساده از چهار جزء اصلی تشکیل میشود:
- باتری: منبع انرژی که برق را تولید میکند.
- سیم: انتقالدهنده برق که قطعات را به هم وصل میکند.
- لامپ: مصرفکننده انرژی که برق را به نور تبدیل میکند.
- کلید: وسیلهای برای قطع و وصل کردن جریان برق.
جریان برق در مدار مثل جریان آب درون یک لوله است؛ اگر لوله در هر نقطهای مسدود یا پاره شود، آب حرکت نمیکند. در مدار الکتریکی هم اگر مسیر در هر نقطهای بریده شود، جریان قطع شده و لامپ روشن نخواهد شد.
تعریف مدار متوالی به زبان ساده علوم چهارم
در کتاب علوم تجربی پایه چهارم ابتدایی، مدار متوالی (که در علم الکترونیک به آن مدار سری هم میگویند) به مداری گفته میشود که در آن تمام قطعات و لامپها مثل دانههای یک زنجیر یا واگنهای یک قطار، پشت سر هم قرار میگیرند.
در این نوع اتصال، جریان برق خارج شده از قطب مثبت باتری مجبور است از تکتک لامپها به ترتیب عبور کند تا دوباره به قطب دیگر باتری برگردد. در واقع الکتریسیته هیچ راه فرعی، دوراهی یا مسیر دیگری برای حرکت ندارد و کل سیستم به یکدیگر وابسته است.
ویژگیهای مهم مدار متوالی که باید بدانید
مدارهای متوالی دو ویژگی بسیار مهم دارند که در امتحانات و آزمایشهای کلاسی پایه چهارم همواره مورد توجه قرار میگیرند:
۱. قانون خاموشی کل (قطع جریان): از آنجا که تنها یک مسیر برای عبور برق وجود دارد، اگر در یک مدار متوالی یکی از لامپها بسوزد، بشکند یا حتی آن را از سرپیچ باز کنیم، مسیر جریان برق در همان نقطه قطع میشود. در نتیجه، جریان در کل مدار متوقف شده و بقیه لامپها هم فوراً خاموش میشوند.
۲. تقسیم انرژی و افت نور: هر چقدر لامپهای بیشتری را به صورت متوالی به مدار اضافه کنید، نور تمام لامپها به شدت کمتر و ضعیفتر میشود. دلیل این اتفاق آن است که انرژی و ولتاژ باتری تغییر نکرده ولی حالا باید به طور مساوی بین تعداد بیشتری لامپ تقسیم شود.
نکته مهم: در مدار متوالی، جریان برق از تمام لامپها به یک اندازه عبور میکند، اما انرژی باتری بین آنها تقسیم میشود. به همین دلیل هر چه تعداد لامپها بیشتر شود، نور همگی به یک اندازه ضعیفتر خواهد شد.
چگونه یک مدار متوالی بسازیم؟ (آزمایش علوم چهارم)
برای ساختن این مدار در خانه یا مدرسه، میتوانید مراحل زیر را به ترتیب دنبال کنید:
ابتدا یک تکه سیم روکشدار مسی را به قطب مثبت باتری متصل کنید و انتهای دیگر آن را به یک کلید ساده (یا یک گیره کاغذ به عنوان کلید) وصل نمایید.
از سمت دیگر کلید، یک سیم به پایهی لامپ اول وصل کنید. سپس با یک تکه سیم جدید، انتهای لامپ اول را به ابتدای لامپ دوم متصل کنید تا قطعات پشت سر هم قرار گیرند.
در نهایت، سیم خروجی از لامپ دوم را به قطب منفی باتری برگردانید تا مسیر کاملاً بسته شود. حالا با بستن کلید، جریان برقرار شده و لامپها روشن میشوند.
تفاوت مدار متوالی و مدار موازی چیست؟
برای درک بهتر، خوب است بدانید که در کتاب علوم چهارم نوع دیگری از مدار به نام مدار موازی نیز معرفی میشود. این دو مدار تفاوتهای اساسی با هم دارند:
- در مدار موازی، لامپها در کنار هم یا به موازات هم بسته میشوند و جریان برق چند مسیر مستقل برای حرکت دارد؛ برعکس مدار متوالی که فقط یک مسیر دارد.
- در مدار موازی اگر یک لامپ بسوزد یا باز شود، بقیه لامپها روشن میمانند چون مسیرهای دیگر همچنان باز هستند.
- با زیاد شدن تعداد لامپها در مدار موازی، نور آنها کم نمیشود، زیرا هر لامپ به طور جداگانه به جریان اصلی باتری متصل است.
به دلیل همین تفاوتها است که سیمکشی منازل، مدارس و ساختمانها همیشه به صورت موازی انجام میشود تا با خاموش کردن یا سوختن یک وسیله یا یک لامپ، برق کل خانه قطع نشود و بقیه دستگاهها به کار خود ادامه دهند.
جمعبندی درس
خلاصه کلام: مدار متوالی یعنی چیدمان پشت سر هم قطعات. یک مسیر برای برق وجود دارد، با سوختن یک لامپ همه خاموش میشوند و با افزایش تعداد لامپها نور آنها کاهش مییابد.
سوالات متداول
چرا چراغهای ریسهای قدیمی با سوختن یک لامپ کاملاً خاموش میشدند؟
زیرا سیمکشی این ریسهها به صورت مدار متوالی انجام شده بود و سوختن یا جدا شدن یک لامپ کوچک، باعث باز شدن مدار و قطع شدن کل مسیر جریان برق میشد.
اگر در مدار متوالی به جای دو لامپ از دو باتری پشت سر هم استفاده کنیم چه میشود؟
اگر باتریها را به صورت متوالی (پشت سر هم) در جهت درست وصل کنیم، قدرت و ولتاژ جریان الکتریکی بیشتر شده و در نتیجه نور لامپها بسیار روشنتر و قویتر میشود.
آیا در مدار متوالی محل قرارگیری کلید اهمیت دارد؟
خیر، چون در مدار متوالی فقط یک راه برای عبور جریان وجود دارد، کلید را در هر نقطهای از این مسیر واحد که قرار دهید، با باز کردن آن کل جریان قطع شده و تمام مدار خاموش میشود.
نظرات