أساسيات في عالم الإلكترونيات: التيار والجهد والعناصر الساكنة

لربما قادك الفضول يومًا ما إلى فك مقبض لعبة بلاي ستيشن لغاية ما أو حاولت فك جهاز التحكم عن بعد لشاشة العرض في المنزل لتجد الخلل فيه بعد أن جرّبت طريقة "اﻹصلاح بالضرب المتكرر"ولم تفلح! في كلتا الحالتين ستجد لوحة خضراء اللون غالبًا تنتظم عليها قطع مختلفة اﻷحجام واﻷشكال وتنتظم وفق ترتيب محدد تصل بينها خطوط ناعمة محفورة ضمن جسم اللوحة. إنها الدائرة اﻹلكترونية التي تعطي للجهاز وظيفته. وتحتاج معظم التجهيزات الكهربائية واﻹلكترونية إلى هذه الدوائر اﻹلكترونية لتنظيم تغذيتها بالطاقة الكهربائية والربط بين أجزائها المختلفة ونقل اﻹشارات فيما بينها لأداء الوظيفة المطلوبة.

إن الغاية اﻷساسية من الدوائر اﻹلكترونية هو التحكم بجريان التيار الكهربائي ﻹنجاز عمل مفيد أو إرسال نبضات كهربائية (تُدعى إشارات) أو استقبالها. ويُعد علم اﻹلكترونيات أساسًا للكثير من العلوم اﻷخرى مثل الاتصالات وعلوم الحاسب إضافة إلى دوره المحوري في تطوير مختلف أنظمة التحليل والقياس والمراقبة.

سيكون علم اﻹلكترونيات محور مقالنا الذي نحاول فيه توضيح الكثير من المفاهيم اﻷساسية من خلال أمثلة تطبيقية بسيطة مبتعدين قدر اﻹمكان عن التفاصيل المربكة والحسابات الرياضية.

ما تحتاجه لإكمال التمارين العملية في هذا المقال

إليك قائمة بالعناصر الإلكترونية والتجهيزات اللازمة لإكمال التطبيقات العملية:

• بطارية جهدها 5 فولط.
• مقاومات قيمها 1.2، 2.2، 6.8، 10 كيلو أوم
• مؤشرات ضوئية (ليد) تعمل عند جهد 5 فولط أو أقل (ثلاثة ويفضل من ألوان مختلفة).
• لوحة اختبار مثقبة (إن أردت فاﻷمر اختياري)
• مقياس كهربائي متعدد الوظائف AV multi-meter.
• مكثفة سعتها 470 ميكرو فاراد.
• ديودات من طراز 1N4007 (يكفي اثنان).

مفاهيم أساسية في اﻹلكترونيات

نغطي في هذه الفقرة بعض أساسيات الكهرباء الضرورية لفهم عمل مختلف العناصر اﻹلكترونية واختيار المناسب منها لدوائرك.

الشحنات الكهربائية: حركتها وطاقتها

تحمل الطاقة الكهربائية جسيمات دقيقة دُعيت سابقًا بالشحنات charges قبل أن تُكتشف طبيعتها الفعلية وهي اﻹلكترونات (ومن هنا جاءت التسمية علم اﻹلكترونيات). تستمد الشحنات الكهربائية طاقتها من عنصر في الدائرة اﻹلكترونية يُدعى الموّلد أو المنبع الذي يدفع هذه الشحنات إلى الحركة وينقل الطاقة الكهربائية إلى بقية عناصر الدائرة لتؤدي عملًا مفيدًا يستهلك جزءًا من الطاقة ويعود الجزء الباقي إليه فتكتمل الدائرة. تخيّل الأمر كما لو أن الشحنة الكهربائية هي سيارة مخصصة لنقل وجبات غذائية من المطبخ إلى نقاط العمل المختلفة في معمل ما. حيث تستهلك كل نقطة عمل كمية من الوجبات اللازمة للعمال فيها وتعود السيارات إلى المطبخ مع ما تبقى من وجبات.

ولربما سمعت أن هنالك شحنات سالبة وأخرى موجبة، ولأن الموضوع معقد إلى حد ما، دعونا نتفق على أن الشحنة التي تحمل كامل طاقتها موجبة لأنها تساهم في تنفيذ اﻷعمال والشحنة التي استهلكت طاقتها وعادت إلى منبع الطاقة سالبة لأنه تستهلك طاقة المنبع.

وهكذا تكون وظيفة المنبع تزويد الشحنات بالطاقة ثم تحريكها لنقل هذا الطاقة إلى النقاط المختلفة من الدائرة.

مصادر التغذية الكهربائية المستخدمة في الدوائر اﻹلكترونية

يُستخدم في الدوائر اﻹلكترونية نوعان من التيار الكهربائي اﻷول يُدعى تيارًا مستمرًا Direct Current ويرمز له اختصارًا DC واﻵخر هو التيار المتناوب Alternating Current ويرمز له اختصارًا بالرمز AC. يختلف كل من النوعين عن اﻵخر بطريقة توليدهما وانتقالهما في الدوائر لكننا سنتعامل غالبًا مع التيار المستمر في الدوائر اﻹلكترونية، وإن كان ولابد من استخدام المتناوب، ستجد في الدائرة اﻹلكترونية دائرة فرعية لتحويله إلى تيار مستمر أو تزوّد التجهيزة بمحوّل كهربائي خارجي يحوّل التيار المتناوب إلى مستمر ولربما عرفته سابقًا باسم "شاحن charger" عندما تصل الهاتف المحمول به لتشحنه! فالشاحن في الواقع هو محوّل كهربائي لتحويل التيار المنزلي المتناوب إلى مستمر.

نحصل على التيار المستمر لتغذية دوائرنا الكهربائية من مصدرين أساسيين:

• البطاريات: ولها أنواع وأشكال مختلفة وتتراوح جهودها بين 1.5 فولط و 24 فولط (سنتحدث عن الجهد لاحقًا). ومنها ما هو قابل لإعادة الشحن بعد استهلاك طاقتها مثل بطاريات الهواتف المحمولة ومنها ما يستخدم لمرة واحدة مثل بعض بطاريات الألعاب لكن البطاريات القابلة للشحن بدأت تحل محلها تدريجيًا.

للبطارية قطبان اﻷول موجب وتجد بجواره الرمز (+) أو يكون أحمر اللون، واﻵخر سالب وتجد بجواره الرمز (-) أو يكون أسود اللون.

• المحولات: ويستخدمها المحترفون أو الهواة المتمرسون إذ تتصل بتيار المنزل المتناوب وتحوّله إلى تيار مستمر قابل للضبط على القيم المطلوبة وتتميز هذه المحولات باستقرار عملها. وللمحولات مدخلين لتوصيلها مع التيار المتناوب، وتجد بجوارهما رموزًا مثل (~) أو (L) أو (N)، أو قد يأتي مع كابل لوصله مباشرة بمأخذ التيار المتناوب. وله أيضًا مخرجين للتيار المستمر أو أكثر أحدهما موجب واﻵخر سالب.

تنبيه: يُرجى الحذر عند استخدام مصادر الطاقة الكهربائية وخاصة عند استخدام المحولات والبطاريات ذات الجهود المرتفعة. ويمنع اﻷطفال من التعامل معها إلا بوجود اﻷهل أو مدرّب مختص.

الجهد الكهربائي وشدة التيار

الجهد الكهربائي ببساطة هو الفرق بين طاقة الشحنات قبل دخولها إلى العنصر اﻹلكتروني وبعد خروجها ويحدد مصدر التغذية أعلى قيمة لطاقة الشحنات ويُقاس بواحدة الفولط volt ويرمز لها اختصارًا v.

وتحتاج العناصر إلى مقدار معين من الطاقة حتى تعمل وإذا زاد مقدار هذه الطاقة أكثر من الحدود المسموحة ستُخرّب العنصر. لهذا تجد في ورقة مواصفات أية عنصر مجال الجهد الكهربائي الذي يعمل عنده. فالمؤشرات الضوئية تعمل عادة عند جهد يتراوح بين 3.5 إلى 5 فولط، وقد تجد أنواعًا تعمل عند جهد أعلى أو أقل لهذا نستخدم ما يناسب الجهد الأعظمي في الدائرة وهو جهد مصدر التغذية. فلو استخدمت بطارية توّلد طاقة مقدارها 5 فولط سيكون هذا الجهد هو أعلى جهد يمكن قياسه في الدائرة وبالتالي عليك استخدام عناصر إلكترونية قيمة جهودها أقل أو تساوي 5 فولط.

أما شدة التيار الكهربائي فتمثل كمية الشحنات التي تمر في العنصر الكهربائي وكلما احتاج العنصر إلى كمية أكثر من الشحنات المحمّلة بالطاقة زادت شدة التيار التي يستجرها من مصدر التغذية والعكس صحيح. تقدر شدة التيار الكهربائي الذي يستجره العنصر بواحد اﻷمبير Amper ويرمز له اختصارًا A.

يختلف استجرار العناصر للتيار الكهربائي وفقًا لطبيعة عملها فالمؤشر الضوئي مثلًا قد يحتاج إلى 100 ميلي أمبير (أي عُشر الأمبير). ويحاول مصدر التغذية عمومًا تزويدك بشدة التيار التي تحتاجها لكن إلى حد معّين يتعلق بطريقة تصميمه وقد تُذكر شدة التيار العظمى التي يقدمها المنبع أحيانًا وقد لا تذكر، لكن بشكل عام إن كان جهد تشغيل العنصر أقل من جهد مصدر التغذية، سيتدبر مصدر التغذية شدة التيار التي يحتاجها العنصر.

تطبيق عملي: استخدام مقياس اﻵفو متعدد الوظائف AV mutit-meter

يستخدم المقياس الكهربائي متعدد الوظائف لقياس الجهد الكهربائي بين طرفي العناصر اﻹلكترونية لمعرفة استهلاكها من الطاقة، كما يستخدم لقياس شدة التيار الكهربائي في أحد فروع الدائرة إضافة إلى العديد من القياسات اﻷخرى التي نتكلم عنها تباعًا. من أكثر المقاييس شيوعًا في وقتنا الراهن نجد المقاييس اﻹلكترونية التي تقيس قيمة الجهد أو شدة التيار وتعرضه رقميًا على شاشة الجهاز.

يتكون المقياس بأبسط أشكاله من كابلين في نهاية كل منهما مسبر على شكل إبرة ومفتاح قابل للدوران ننقله إلى مجال القياس ونوع القيمة التي نقيسها. فإن أردت أن تقيس جهد التيار المستمر الذي نتوقعه بين 0 إلى 10 فولط، نحرّك المفتاح ليصل إلى مجال قياس الجهد المستمر (قد يكون له لون معين وتجد إلى جواره الرمز ⎓) ثم نحدد مجال القياس من 0-10 ونشغل المقياس. ونضع بعد ذلك نهايتي المسبرين على طرفي العنصر ونقرأ القيمة الظاهرة.

جرّب أن تشكل الدائرة البسيطة التالية:

دائرة إلكترونية على لوحة اختبار مثقبة تضم مقاومة وبطارية ومؤشر ضوئي

نحتاج إلى بطارية جهدها 5 فولط وعنصر مقاومة بقيمة 5 أوم ومؤشر ضوئي يعمل عند جهد 5 فولط ومقياس آفو، أسلاك نحاسية مغلّفة ﻹجراء التوصيلات قطرها 0.5 ميلي متر ولوحة اختبار مثقبة.

صل القطب الموجب للبطارية بسلك ثم اغرس نهايته اﻷخر في إحد المجاري الأفقية للوحة المثقبة وافعل اﻷمر ذاته مع القطب السالب وانتبه إلى عدم توصيلهما إلى نفس المجرى. صل بعد ذلك أحد أرجل عنصر المقاومة إلى المجرى الموجب والرجل اﻷخرى إلى أحد المجاري العمودية ثم صل الرجل الأطول للمؤشر الضوئي إلى نفس مجرى المقاومة وجله اﻷقصر إلى مجرى عمودي جديد ثم صل المجرى الجديد بسلك إلى المجرى السالب. سترى عندها أن المؤشر أصدر ضوءًا.

اقتباس

إن لم ترد استعمال لوحة مثقبة: صل القطب الموجب للبطارية برجل المقاومة > الرجل الثانية للمقاومة مع الرجل اﻷطول للمؤشر الضوئي > الرجل اﻷقصر للمؤشر الضوئي مع القطب السالب. وبإمكانك الاستعانة بأسلاك إن لم تكن اﻷرجل طويلة بما يكفي

قياس الجهد بين طرفي المؤشر الضوئي

صل الكبل اﻷسود إن لم يكن موصولًا إلى المقياس بالمأخذ اﻷسود وستجد إلى جواره عادة الكلمة "COM"، ثم صل الكابل الأحمر بالمأخذ اﻷحمر وقد تجد إلى جواره الرمز (V). حرّك مفتاح الوظائف حتى يصل إلى مجال قياس الجهد المستمر وهو المجال المعلّم بالرمز (⎓). اختر المجال 10 أو 20 فولط (أي أنك تريد القياس في المجال بين 0 و 10 فولط أو 0 إلى 20 فولط وفقًا لنوع المقياس الذي تستخدمه). اضغط زر تشغيل المقياس.

تظهر عادة على الشاشة القيمة 0.00 ويكون المقياس جاهزًا للعمل. ولقياس الجهد بين طرفي المؤشر ضع مسبري المقياس على رجلي المؤشر مباشرة أو ضمن المجريين الخاصيين بهما في اللوحة المثقبة واقرأ نتيجة المقياس بواحدة الفولط.

قياس شدة التيار الذي يمر في الدائرة

بدل مأخذ الكابل اﻷحمر إلى مأخذ قياس شدة التيار وتجد إلى جواره الرمز (A) أو (mA) وقد تجد مأخذين أحدهما أحمر اللون واﻵخر أسود، اختر المأخذ إن وجد. حرك مفتاح الوظائف إلى حتى يصل مجال قياس شدة التيار المستمر وهو المجال المعلّم بالرمز ثم اختر المجال (10 mA). اضغط زر تشغيل المقياس

لقياس شدة التيار نستخدم أسلوبًا مختلفًا عن قياس الجهد ندعوه الوصل على التسلسل، لهذا عليك فصل رجل اﻷقصر للمؤشر الضوئي عن المجرى السالب ثم وصله بالمسبر اﻷحمر الموجب للمقياس ثم وصل المسبر الأسود السالب للمقياس مع القطب السالب، أي نوصل المقياس وكأنه جزء من تسلسل الدائرة. اقرأ النتيجة اﻵن بواحدة الميلي أمبير

مقياس متعدد الوظائف يقيس إلى اليمين الجهد وإلى اليسار شدة التيار

نظرة أولى إلى العناصر اﻹلكترونية اﻷساسية: العناصر الساكنة

العناصر الساكنة Passive components هي عناصر مهمتها الفعلية استغلال التيار الكهربائي بتحويله إلى ضوء أو حرارة أو تبديده بكل بساطة أو إيقاف جريانه. فيما يلي شرحًا مبسطًا لبعض العناصر اﻹلكترونية الساكنة شيوعًا ومبررات استخدامها

المقاومات

المقاومة resistor هو عنصر تعيق تدفق الشحنات الكهربائية مسببة انخفاضًا في شدة التيار الكهربائي الذي يصلها. وللمقاومات انواع كثيرة تتعلق بطريقة تصنيعها، وتقاس قيمتها بوحدة اﻷوم Ohm.

للمقاومة رجلان تواصلانها مع الدائرة، ولا فرق أين ستل كل رجل وأكثرها شيوعًا في عالم الهواة هي المقاومات السيراميكية التي تظهر على شكل قطعة منفوخة الطرفين وعليها خطوط ملونة تدلك وفق ترتيبها على قيمة هذه المقاومة. لكن إن لم ترد تعلّم قراءة هذه الخطوط حاليًا فاستعن بمقياس آفو.

مقاومة سيراميكية في الأعلى ورمزها في المخططات الإلكترونية في الأسفل

استخدامات عنصر المقاومة

إن الاستخدام اﻷساسي للمقاومة هو تحديد شدة التيار الذي تريده أن يمر في فرع من فروع الدائرة. فلو عدنا إلى تطبيقنا العملي السابق الذي وصلنا فيه الدائرة التي التي تنير المؤشر الضوئي نلاحظ أننا استخدمنا مقاومة قياسها 5 كيلو أوم وذلك لجعل التيار الذي يمر في الدائرة (باعتبارها فرع واحد أو حلقة واحدة) هي 100 ميلي أمبير كي يتناسب مع التيار الذي يحتاجه المؤشر الضوئي لأن أية الشدة الزائدة للتيار ستؤدي إلى تخريب هذا العنصر.

اقتباس

هناك نوع خاص من المقاومات تُدعى مقاومات متغيرة أي تتغير قيمتها إما بتدوير مفتاح موصول بها أو عند تعرضها لعوامل خارجية مثل اﻹضاءة إذ تزيد المقاومة عند تعرضها للضوء وتُعرف بالمقاومات الضوئية.

تطبيق عملي: مقاومات مختلفة وإضاءة مختلفة

استخدم نفس منيع التيار الكهربائي الذي استخدمناه في المثال السابق ونفس اللوحة المثقبة (إن قررت استخدام واحدة) ثم ركب الدائرة البسيطة التالية المكونة من ثلاث مقاومات مختلفة وثلاث مؤشرات ضوئية:

مخطط دائرة إلكترونية لتشغيل مؤشرات ضوئية بمستويات إضاءة مختلفة

صل أولًا أحد أرجل المقاومة 1 كيلو أوم بالمسرى الموجب للوحة المثقبة ثم الرجل اﻷخرى بالرجل الطويلة للمؤشر الضوئي اﻷول والرجل اﻷقصر له بالمسرى السالب. كرر نفس الخطوات مع المقاومة 6.8 والمؤشر الضوئي الثاني ثم المقاومة 10 كيلو أوم والمؤشر الثالث. صل بعد ذلك القطب الموجب للبطارية مع المسرى الموجب والقطب السالب مع المسرى السالب. راقب ما يحدث وسجل النتائج في مذكرتك.

تمرين إضافي: جرّب أن تستخدم مقياس اﻵفو لقياس هبوط الجهد وشدة التيار عند كل مقاومة بنفس أسلوب القياس الذي تعلمناه سابقًا. هل يمكنك ربط قيمة الجهد وشدة التيار وقيمة المقاومة مع بعضها البعض؟

اقتباس

ستجد خلال القياسات السابقة أن قيمة الجهد V (مقدرًا بالميلي فولط) هي: V = R.I حيث R هي قيمة المقاومة (مقدرة باﻷوم) وI شدة التيار (مقدرة بالميلي أمبير).

المكثفات

المكثفات Capacitors هي عناصر إلكترونية مهتمها التخزين المؤقت للشحنات الكهربائية. للمكثفات أشكال وأنواع عديدة ولكل منها استخداماته الخاصة، لكن أكثر ما قد تصادفه كهاوٍ ستجد المكثفات الكهرليتية اﻷسطوانية الشكل والمكثف السيراميكي عدسي الشكل (على شكل حبة العدس).

مكثفتان سيراميكية عدسية إلى اليمين وكهرليتية مستقطبة إلى اليسار في الأعلى ورمز المكثفة في المخططات الإلكترونية في الأسفل

للمكثفة سعة معينة لتخزين الشحنات الكهربائية وتقاس هذه السعة بوحدة الفاراد Farad ولأنها واحد كبيرة سترى أن الوحدات اﻷكثر استخدامًا هي الميكروفاراد (وهو جزء من مليون من الفاراد) والنانو فاراد (وهو جزء من بليون من الفاراد). تكتب قيمة السعة على جسم المكثفة اﻷسطوانية مباشرة وتعطى على شكل رموز على على العدسية.إضافة إلى ذلك لا بد من الانتباه إلى جهد الشن للمكثف ويكتب على غلافها مباشرة ولا يجب أبدًا وصلها إلى جهد أعلى من الجهد الاسمي المحدد لها.

تتميز المكثفات الكهرليتية بأنها مستقطبة أي يجب وصل الرجل ذات القطبية الموجبة مع المسرى الموجب والرجل ذات القطبية السالبة مع المسرى السالب. نميّز الرجل السالب للمكثفة بوجود خط أبيض عريض طولي على جانب جسم المكثفة وبداخله إشارة (-).

عند وصل رجلي المكثفة إلى مصدر تغذية كهربائي تبدأ بتجميع الشحنات خلال فترة زمنية محدد تتعلق بسعة المكثفة وجهد مصدر التغذية، لهذا يرتفع الجهد بين طرفيها وصولًا إلى جهد الشحن (جهد مصدر التغذية). تحتفظ المكثفة بشحنتها طالما لا تتصل بعناصر إلكترونية تستنزف شحنتها، لكن عند ربطها مع مقاومة مثلًا أو مؤشر ضوئي ونظرًا لكونها تمثل منبع تغذية ضعيف جدًا تستهلك تلك العناصر طاقتها (الشحنة المختزنة فيها) تدريجيًا ونقول أن المكثفة عندها في مرحلة تفريغ الشحنة.

اقتباس

تنبيه: تخزن المكثفة شحنة كهربائية وتفرغها إذ وصل بين رجليها وقد ينتج عنها تيارات كهربائية مؤذية وخاصة إن كان جهد الشحن مرتفعًا وسعة المكثفة كبيرة، فلا تحاول لمس طرفي المكثفات الكبيرة الحجم بيديك.

أين تستخدم المكثفات؟

تمنع المكثفات مرور التيار الكهربائي في دوائر التيار المستمر أو في فرع منها وذلك عندما تصل إلى كامل شحنتها. لكنها في المقابل لا تمنع مرور التيار المتناوب لطبيعتها الخاصة. لذلك ستجد أن استخدامها بالنسبة لك كهاوٍ أو مبتدئ ينحصر في عدة أعمال فقط:

• تزويد المفاتيح اﻹلكترونية (مثل الترانزستورات التي نتكلم عنها لاحقًا) بتارات أو جهود صغيرة خلال فترة وجيزة ومحسوبة كي تعمل هذه المفاتيح خلال هذه الفترة الصغيرة. لهذا اﻷمر عدد كبير جدًا من التطبيقات العملية.
• تنعيم التيار المستمر الناتج عن محوّلات تحويل التيار المتناوب إلى تيار مستمر.
• ترشيح الضجيج الناتج عن مصادر التغذية وخاصة المحوّلات، فالضجيج يشبه في طبيعته التيار المتناوب لهذا نستخدم المكثفة في تمريرها خارج الدائرة.

تطبيق عملي: مراقبة تفريغ المكثفة

استخدم المكثفة والمقاومتين والمؤشر الضوئي لتشكل الدائرة البسيطة التالية، واستخدم أسلاك التوصيل إن أردت:

لوحة اختبار مثقبة المسرى السالب في الخط الأفقي الأول والموجب في الثاني مع مكثفة ومقاومة ومؤشر ضوئي وبطارية

• صل الرجل الأولى للمقاومة 2 كيلو أوم مع المسرى الموجب للوحة المثقبة ثم صل الرجل الثانية مع الرجل اﻷطول للمؤشر الضوئي.
• صل الرجل الثانية للمؤشر الضوئي.
• صل الرجل الأولى للمقاومة 10 كيلو أوم إلى الرجل الموجبة للمكثفة والرجل الثانية للمقاومة إلى المسرى الموجب.
• صل الرجل السالبة للمكثفة مع المسرى السالب.
• صل بعد ذلك القطب الموجب للبطارية بسلك مع المسرى الموجب والقطب السالب للبطارية مع المسرى السالب وراقب كيف يضيء الموشر مباشرة.
• اسحب السلك القادم من البطارية من المسرى الموجب، ماذا تلاحظ؟

عند تزويد الدائرة بالتغذية الكهربائية يضيء المؤشر الضوئي وتبدأ المكثفة بالشحن حتى تمتلئ، وبمجرد فصل القطب الموجب للتغذية عن الدائرة تفرّغ المكثفة شحنتها في الدائرة، لهذا لا ينطفئ المؤشر مباشرة بل ببطئ حتى تنفذ شحنة المكثفة.

ثنائي المساري (الديود)

ثنائي المسار اﻹلكتروني أو الديود diode وهو الاسم اﻷكثر شيوعًا هو عنصر إلكتروني ذو طبيعة خاصة يمرر التيار الكهربائي باتجاه واحد فقط ومن النقطة ذات الجهد اﻷعلى إلى النقطة ذات الجهد اﻷقل ولا يمرر التيار بشكل معاكس.

صورة واقعية لديود في الأعلى وتمثيله في المخططات الإلكترونية في الأسفل

ومن الميزات المهمة التي ينبغي الانتباه إليها عند استخدام الديود هو الجهد اﻷعظمي الذي يمكن تطبيقه بين طرفية فلا يجب أن تتجاوز قيمة الجعد القيمة العظمى المسموحة فقد يتعرض للاحتراق أو الانفجار.

تُدعى رجل الديود التي توصل إلى النقطة اﻷكثر إيجابية بالمصعد Anode والرجل التي توصل إلى النقطة اﻷقل سلبية مهبطًا cathode، وبإمكانك تمييز المهبط من الخط اﻷبيض المجاور له على جسم الديود. ويشبه الدود في شكله شكل المقاومة لكنه أسود اللون دون انتفاخات في طرفيه.

اقتباس

يُكتب على جسم الديود عادة أحرف وأرقام تبدأ (وفق الترميز اﻷميركي) بالرمز 1N مثل 1N4004

أين يُستخدم الديود

للديود وظيفة واحدة هو منع التيار الكهربائي من المرور في أحد فروع الدائرة، ولهذه الوظيفة تطبيقات عملية كثيرة مثل:

• الحماية من عكس القطبية أي وصل القطب الموجب لمنبع التغذية بالخطأ إلى المسرى السالب للدائرة.
• تخفيض الجهد في أحد فروع الدائرة فكل ديود يخفض الجهد بحدود 0.6 فولط تقريبًا.
• تطبيقات خاصة بالتيار المتناوب وهي خارج إطار هذا المقال.

اقتباس

ثنائي مساري زينر أو ديود زينر وهو ديود يمنع مرور التيار الكهربائي عند عكس القطبية لكنه ينهار عندما يزيد فرق الجهد المطبق بين قطبيه عن قيمة محددة خاصة بكل زينر ويمرر التيار الكهربائي. كما أن المؤشر الضوئي هو نوع خاص من الديودات يصدر الضوء.

تطبيق عملي: منع مرور التيار الكهربائي

استخدم المقاومتين والديودين والمؤشرين الضوئيين لتنفيذ الدائرة البسيطة التالية:

لوحة اختبار مثقبة تضم ديود ومؤشر ضوئي ومقاومة وبطارية

• صل مصعد الديود مع المسرى الموجب والمهبط مع طرف المقاومة، ثم صل طرفها اﻵخر مع الرجل اﻷطول للمؤشر الضوئي والرجل اﻷقصر مع المسرى السالب.
• صل مهبط الديود مع المسرى الموجب والمصعد من طرف المقاومة، ثم صل طرفها اﻵخر مع الرجل اﻷطول للمؤشر الضوئي والرجل اﻷقصر مع المسرى السالب.

صل البطارية إلى مساري الدائرة، ولاحظ كيف يضيء أحد المؤشرين ولا يضيء اﻵخر، هل يمكنك تفسير ذلك؟

الخلاصة

تعرفنا في هذا المقال على بعض أساسيات علم الكهرباء وألقينا نظرة علمية وعملية على بعض العناصر اﻷساسية الهامة في تكوين الدوائر اﻹلكترونية. سنتابع في الجزء الثاني من هذا المقال التعرف على أمور هامة في تكوين الدوائر اﻹكترونية ونتعرف على مزيد من العناصر المهمة.

اقرأ أيضًا

• المقال السابق: دليلك الشامل إلى تعلم أساسيات التحكم وقيادة اﻵلات
• برمجة الروبوت: الدليل الشامل
• تجميع راسبيري باي والتحضير لاستخدامه
• تصميم وتنفيذ لعبة حسية تفاعلية باستخدام لوحة راسبيري باي بيكو
• تصميم وتنفيذ آلة موسيقية باستخدام لوحة راسبيري باي بيكو