فيديو السؤال: تحديد وجود التيار في مجموعة من المقاومات موصلة على التوازي الفيزياء • الصف الثالث الثانوي

نسخة الفيديو النصية

يوضح الشكل دائرة كهربية تحتوي على عدة دايودات ومقاومات. المقاومات كلها موصلة على التوازي مع البطارية. عبر أي مقاومة يمر تيار لا يساوي صفرًا؟

في هذا الشكل، نلاحظ بطارية موصلة على التوازي مع ثلاث مقاومات؛ وهي ‪𝑅‬‏ واحد، و‪𝑅‬‏ اثنين، و‪𝑅‬‏ ثلاثة. بالإضافة إلى ذلك، موصل بالدائرة الكهربية أربعة دايودات هنا، وهنا، وهنا، وهنا. بوجود كل مقاومة من المقاومات في فرع منفصل موصل على التوازي من الدائرة الكهربية، من المحتمل أن تتدفق الشحنة عبرها جميعًا. نريد أن نعرف الحالات التي يكون فيها هذا صحيحًا، وعبر أي مقاومة لا يساوي التيار صفرًا.

للبدء في معرفة ذلك، نلاحظ أن الطرف الموجب في البطارية موجود بالأسفل، ويوجد الطرف السالب بالأعلى. ونعلم أن التيار الاصطلاحي يمر من الطرف الموجب إلى الطرف السالب. لذا، يمكننا أن نمثل الشحنة وهي تغادر الطرف الموجب للبطارية وتتحرك في هذا الاتجاه حول الدائرة الكهربية. وعندما تصل الشحنة إلى نقطة التفرع الأولى هذه، يمكن أن تصعد الشحنة لأعلى، وتنتقل عبر الدايود، ثم عبر المقاومة ‪𝑅‬‏ واحد.

دعونا نتذكر الآن وظيفة الدايود في الدائرة الكهربية. في الدائرة الكهربية، يعمل الدايود بمثابة صمام أو مفتاح أحادي الاتجاه. فهو يسمح بتدفق الشحنة في اتجاه واحد، وهو الاتجاه الذي يشير إليه رأس السهم هنا، في حين يمنع في الوقت نفسه تدفق الشحنة في الاتجاه المعاكس. بالنظر إلى الدايود الموجود في هذا الفرع الأول من الدائرة الكهربية الموصلة على التوازي، نلاحظ أن رأس السهم يشير لأسفل. هذا يعني أن الشحنة يمكن أن تتدفق عبر الدايود من أعلى إلى أسفل، ولكن ليس من أسفل إلى أعلى. وبالطبع، سيكون المسار من الأسفل إلى الأعلى هو بالضبط المسار الذي سيمر التيار الاصطلاحي عبر الدايود من خلاله، إن أمكن.

ومن ثم، يمنع هذا الدايود تدفق الشحنة في هذا الفرع الأول من هذه الدائرة الكهربية الموصلة على التوازي. فلا تصل أي شحنة إلى المقاومة ‪𝑅‬‏ واحد، ومن ثم فإن التيار في هذه المقاومة يساوي صفرًا. وبما أن التيار لا يمكن أن يمر في هذا الفرع، فسيستمر التيار القادم من البطارية في التحرك حول الدائرة الكهربية حتى يصل إلى نقطة التفرع هذه. مرة أخرى، نريد أن نعرف إذا ما كانت هذه الشحنة المتحركة تستطيع الصعود إلى أعلى ثم المرور عبر المقاومة ‪𝑅‬‏ اثنين. لكننا نلاحظ أن لدينا مجددًا دايودًا يسمح فقط بتدفق الشحنة من أعلى إلى أسفل حسب اتجاهه. وسيمنع هذا الدايود أي شحنة كهربية تتحرك من أسفل إلى أعلى. ومن ثم، لا يمكن للشحنة المتحركة دخول هذا الفرع الثاني في هذه الدائرة الكهربية الموصلة على التوازي. إذن، فالتيار المار بالمقاومة ‪𝑅‬‏ اثنين يساوي صفرًا أيضًا.

سيتبع كل التيار المتدفق في هذه الدائرة الكهربية هذا المسار هنا. لاحظ أن هذا الدايود موجه بحيث يسمح بتدفق الشحنة من أسفل إلى أعلى. لذا، يمكن أن تتدفق الشحنة الكهربية عبر الدايود في هذا الاتجاه ثم تمر عبر المقاومة ‪𝑅‬‏ ثلاثة. لكن لاحظ ما يحدث بعد ذلك. ستواجه الشحنة هذا الدايود. ونلاحظ من اتجاه المثلث، الذي يمكننا أن نعتبره رأس سهم، أن هذا الدايود يسمح فقط بتدفق الشحنة من اليسار إلى اليمين. هذا يعني أنه يمنع الشحنة من التحرك من اليمين إلى اليسار. وبما أن الشحنة المتحركة في هذا الفرع لا يمكنها أيضًا إكمال الدائرة الكهربية، فإننا نعرف أنه فعليًّا لا يوجد تيار في أي مكان في هذا المسار الثالث.

بصفة عامة، في شكل الدائرة الكهربية هذا، ليس لدينا دائرة كهربية مغلقة. ولا يمكن أن يوجد التيار في أي مكان في الدائرة الكهربية، وهذا يوضح لنا إجابة السؤال. من بين المقاومات الثلاثة، ‪𝑅‬‏ واحد، و‪𝑅‬‏ اثنين، و‪𝑅‬‏ ثلاثة، لا توجد مقاومة من المقاومات يمر بها تيار لا يساوي صفرًا.