|
|||||||
|
|
|
|||||
|
|
|||||||
دائرة إنذار
الغرض منها
تدريب عملى على تصميم الدوائر
الإلكترونية واستخداماتها فى الحياة
To gain a practical understanding of electronic circuits and one of
their applications.
الفكرة النظرية
الكهرباء ببساطة عبارة عن سيل من الإلكترونات المتحركة
. ولكى ندرك عمل الدوائر الكهربية لا بد
من معرفة ثلاث مفاهيم أساسية هى :- الفولت (V) والمقاومة الكهربية (R) و التيار الكهربى(I) .
What is
electricity? It is simply the movement of electrons. There are three terms or
concepts that are basic to understanding how electronic circuits work. They are
voltage (V), resistance (R), and current (I).
ويمكن مقارنة كمية الكهرباء المختزنة فى
البطارية بكمية الماء المختزنة فى خزان مملوء بالماء. البطاريات مثلا تعطى فروق جهد مختلفة 3فولت و 6فولت و 9فولت
الخ........ يقيس فرق الجهد كمية الطاقة المختزنة فى البطارية ، فالبطارية ذات
الجهد العالى مثل الخزان المملوء بالماء
فتندفع منه المياة بقوة على حسب ارتفاع الماء به . وكذلك البطارية ذات الجهد الكهربى الأقل مثل الخزان
الذى يحتوى على كمية قليلة من المياه ، فالمياه تندفع منه ضعيفة وتأخذ وقتا أطول
.
Electricity can be
compared to water. In a battery, you have a certain amount of energy stored up.
To use our water analogy, a battery is like a big water tank. Batteries come in
different voltages, 3V, 6V, 9V. etc. This voltage is a measurement of how much
potential energy is stored in the battery. A battery with a high voltage is
like a water tank that's really tall, so the water is ready to come pouring out
with a lot of force. A battery with a low voltage is like a long, low water
tank - the water will come out slowly and will take a long time.
المقاومة الكهربية تقيس مدى
سهولة تولد التيار الكهربى من البطارية مثل قطر الأنبوبة
الخارجة من الخزان . كلما قل قطر الأنبوبة كلما كان خروج المياه صعبا وقليلا و يأخذ فترة أطول (أى تكون
المقاومة عالية) . أما إذا كان قطر الأنبوبة واسع فإن ذلك يجعل تدفق الماء أسهل
وأسرع (المقاومة صغيرة) .
Resistance is a
measure of how easy it is for the electricity to leave the battery - like the
size of a pipe leaving the water tank. If it's a small pipe, it will be harder
for the water to come out and the tank will empty more slowly - a large
resistance! If it's a large pipe, then it will be easier for the water to leave
and the tank will empty in a hurry - a small resistance!
التيار الكهربى يعبر عن معدل
تدفق التيار الكهربى من البطارية ( بمعنى آخر معدل سرعة تفريغ خزان المياه) .
ويمكن التعبير عن الفولت (ف) (V) والمقاومة
(م) (R) وشدة التيار الكهربى (ت) (I) بالعلاقة :-
ف= تx م
(V=IR)
.
Current
is the rate at which electricity leaves the battery, i.e. how fast the water
tank empties.
Voltage (V),
resistance (R), and current (I) are all related by the equation V=IR.
فى
مثال خزان الماء السابق ، فإن اتساع قطر
الأنبوبة (المقاومة صغيرة) معناه أن الماء ستدفق بسرعة (شدة التيار كبيرة) . ولكن
مياه الخزان أو الطاقة الكهربية المختزنة فى البطارية تحتاج إلى موصل لكى تنتقل خلاله
(الأنابيب ) أو( الأسلاك) . ينتقل الماء فى الأنابيب والتيار الكهربى ينتقل فى الأسلاك . فإذا أغلقت أنبوبة التوصيل أو قطعت
السلك فإن تدفق الماء أو التيار الكهربى سيتوقف . ونقول أن الدائرة فى تلك الحالة
مفتوحة والعكس صحيح . فعندما نغلق الدائرة فإننا نسمح للماء أو للتيار الكهربى
بالتدفق . ويمكنك عمل دائرة كهربية بسيطة
عندما تصل طرفى سلك بقطبى بطارية . لا حظ مايحدث؟ ارتفعت حرارة السلك وفرغت
محتويات البطارية . إن ذلك يشبه مايحدث عندما تحطم جدار خزان المياه . تجد أن كل
المياه تخرج دفعة واحدة و فى حالة البطارية تحصل على أعلى تيار .
Consider our water
example. A big pipe, (low resistance) means the water will leave fast (high
current). Electricity and water don't just leap out of a battery or a water
tank - they need a path to follow. Water uses pipes, and electricity uses
wires. If you block a pipe or break a wire then the water or electricity cannot
flow. This is called an open circuit. The opposite of an open circuit is a
closed circuit. Closed circuits allow electricity to flow through them. A short
circuit occurs when you attach a wire between the two terminals of the battery.
What happens? The wire gets hot, and the battery goes dead. It's like removing
the wall from your water tank - all the water leaves at once and you get a huge
current.
الأدوات المستخدمة
1 piece of
corrugated cardboard (about 5 cm x 5 cm) 1- لوحة من الورق المقوى طول ضلعها 5سم .
2 elastic
bands
. 2 – شريطين مطاطين (2 أستيك)
1 metal
paperclip
3- مشبك ورق معدنى
1 9 volt battery
4 –
بطارية 9 فولت
1 9 volt battery
connector 5 – سلك توصيل
2 pieces of phone
wire (30 cm)
6- قطعتى
سلك سميك طولها 30سم أو سلك تليفون .
masking tape 7-
شريط لاصق
1 9 volt electric
buzzer (3V - 12V) 8- جرس كهربى 9 فولت
wire strippers or
scissors 9- مقص
تصميم النموذج
انزع طبقة البلاستيك الموجودة على السلك السميك حوالى 5سم من طرفيه ومن الطرف الآخر حوالى 3سم .
. Strip the wire;
that is, remove 2-3 cm of plastic at one end and 5-6 cm at the other end on
each of the wires.
ضع الطرفين الطويلين منهما ( 5سم ) بجانب بعضهما
وبالقرب من إحدى حافتى االورق المقوى . ثبت السلكين بالشريط اللاصق بالقرب من
طرفيهما على اللوحة الورقية . لف الشريطين المطاطين على طرفى الوحة الورقية بحث
يكونا متوازيين مع السلكين . تعمل
اللوحة الورقية والسلك والشريط اللاصق لهما وكذلك شريطى المطاط كجزء من مفتاح التحكم فى الدائرة .
Arrange the longer
exposed lengths of each wire parallel to one another, and close to one edge of
the cardboard. Hold the wires in place by placing a piece of tape at the very
ends of the exposed wire and another piece of tape closer to the opposite end
of the cardboard.
Twist elastic bands
parallel to the wires, around the cardboard, so that they are tight (about 3
times). One elastic needs to be on each side of the wires. This cardboard,
wire, tape, and elastic portion is the beginnings of the switch.
صل
أحد أقطاب البطارية بطرف من أطراف
السلك المثبت على اللوحة ، والقطب الاخر مع أحد طرفى الجرس ثم صل الطرف
الآخر للجرس مع السلك الآخر المثبت على اللوحة الورقية . وبهذا تكون الدائرة
مكتملة فعند توصيل السلكين المثبتين فإن الجرس يرن. وبهذا يأتى دور المشبك المعدنى .
To attach wires
together, conducting material must be touching. Wires can be connected by
twisting them together or by securing them in place on the desk with tape.
Attach the black wire of the battery adapter to the black wire of the buzzer.
This leaves a red
wire on the battery adapter and a red wire on the buzzer. If these were
connected and the battery were connected, it would ring indefinitely. We need
to add our switch to prevent this. The red wire from the battery adapter must
be attached to one wire from the
switch (the shorter
exposed end), and the red wire from the buzzer must be attached to the other
wire from the switch (the longer exposed end).
It appears we
almost have a complete circuit. However, we do not. If you place one finger on
one exposed wire on the cardboard and follow the connections that this wire
makes, you will end up with your finger on the other exposed wire. Thus we do
not have a complete circuit. Brainstorm ways to complete the circuit.
اثنى المشبك المعدنى بحيث يكون زاوية أكبر من 90 درجة
. أدخل المشبك بحيث يكون تحت الشريط
المطاطى و فوق السلكين بحيث يلامس السكين المثبتين وبذلك تكتمل الدائرة ويعمل المشبك المعدنى كمفتاح تحكم فى الدائرة .
Bend the paperclip
until it forms an angle bigger than 90 degrees.
Insert the
paperclip under the elastics and over the wires so that the elastics are
holding the paperclip onto the wires, thus completing the circuit.
عندما
يلامس المشبك السلكين يرن الجرس وعنما يرتفع
عنهما تفتح الدائرة ولا نسمع صوت الجرس .
Now what is
missing? The battery. Once the battery is attached to the battery adaptor, the
buzzer
will sound. Use the paper
clip to act as a switch. When the paper clip is touching the wires, the alarm
will sound. When the paper clip isn't touching the wires, you have an open
circuit so the alarm doesn't sound.
ثبت
جهاز الإنذار على باب حجرتك فعندما تغلق الباب ستدفع المشبك بعيدا عن السلكين
وتصبح الدائرة مفتوحة ( لانسمع انذار) .
ولكن عند فتح الباب سيتصل المشبك مع السلكين وتغلق الدائرة ويرتفع صوت الجرس . كما
بالشكل
Install the alarm
system in your doorway so that when the door is closed it pushes on the exposed
tip of the paperclip and holds it above the wires. (Circuit open, no buzzing.)
When the door opens the paperclip is released, it falls onto the wires, closes
the circuit, and the buzzer sounds.
الخلاصة
هذا النظام سينذرك عند دخول شخص ما حجرتك . وتعتبر تلك الدائرة البسيطة مثال لنفس الدائرة التى
تغلقها عندما تضيئ المصباح الكهربى بالضغط على مفتاحه. ويمكنك ذكر أمثلة كثيرة
لدوائر كهربية بسيطة أخرى ...........
Your alarm is a
very useful application of a simple circuit (now you'll be warned before
someone comes into your room!) There are many other applications of simple
circuits such as this one. A light goes on in your house when you flip the
switch on, completing a circuit. A doorbell rings when you complete a circuit
by pushing the buzzer. A toaster heats your bread when you complete a circuit
by pushing down the button. Can you think of other examples of simple circuits?