الفرق بين التوصيل على التوالي والتوازي: المسار والتيار والجهد

التوالي: ما الذي يبقى متساويًا؟

إذا اضطر التيار إلى المرور عبر مقاومة أولى ثم ثانية دون تفرع بينهما، فهما على التوالي. يمر في كلتيهما التيار نفسه، وتتجمع قيم المقاومات عند حساب المقاومة المكافئة: R = R₁ + R₂. أما جهد المصدر فيتوزع على العناصر، ولا يلزم أن تكون حصة كل مقاومة متساوية. ^[1]

في المقاومات التي تتبع قانون أوم، يكون هبوط الجهد V = I × R. ومع ثبات التيار في التوالي، تأخذ المقاومة الأكبر هبوط جهد أكبر. هذا يفسر توزيع الجهد باستخدام العلاقة نفسها، بدل حفظ قاعدة منفصلة لكل مثال. ^[2]

التوازي: ما المقصود بالنقطتين نفسيهما؟

تكون المقاومتان على التوازي حين يُوصل طرف من كل واحدة بالنقطة نفسها، والطرف الآخر من كل واحدة بنقطة مشتركة ثانية. يصبح فرق الجهد على كل فرع متساويًا، ويتوزع التيار بحسب قيمة مقاومة الفرع. يتساوى تيارا الفرعين إذا تساوت مقاومتهما، وليس لمجرد أنهما على التوازي. ^{[1] [2]}

تُحسب المقاومة المكافئة من مجموع المقلوبات: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂. وعندما تكون المقاومات موجبة ومحدودة، تكون النتيجة أقل من أصغر مقاومة في الفروع. لذلك يجب قلب مجموع المقلوبات في الخطوة الأخيرة؛ ذلك المجموع ليس قيمة المقاومة نفسها. ^[1]

مقارنة في جدول

تخص هذه القواعد النموذج البسيط للمقاومات والأسلاك المثالية. لا يجوز نقل قانون جمع المقاومات إلى المكثفات، مثلًا، اعتمادًا على اسم التوالي أو التوازي وحده. ^[1]

مثال محلول: المقاومتان نفسهما بتوصيلين

لنفترض مصدرًا مثاليًا جهده 12 فولت، ومقاومتين قيمتاهما 4 أوم و8 أوم. على التوالي تصبح المقاومة المكافئة 4 + 8 = 12 Ω، ومن قانون أوم يكون التيار 12 ÷ 12 = 1 A. يصبح هبوط الجهد على الأولى 4 فولت، وعلى الثانية 8 فولت؛ والمجموع 12 فولت.

على التوازي: 1/R = 1/4 + 1/8 = 3/8، ومن ثم R = 8/3 Ω، أي نحو 2.67 أوم. الجهد على كل فرع 12 فولت؛ فيمر 12 ÷ 4 = 3 A في الأول و12 ÷ 8 = 1.5 A في الثاني. تيار المصدر 4.5 أمبير، وهو مجموع تياري الفرعين.

تغيير طريقة الربط وحدها غيّر التيار المسحوب من المصدر؛ لذلك لا يعني الحفاظ على العناصر نفسها الحفاظ على سلوك الدائرة نفسه. هذه أرقام تعليمية محسوبة، وليست تعليمات لتوصيل مقاومات فعلية بمصدر دون مراجعة قدراتها.

طريقة سريعة لقراءة الرسم

تتبّع نقاط الاتصال قبل النظر إلى ترتيب الرموز. قد يرسم المصمم عنصرين بجانب بعضهما وهما على التوالي، أو فوق بعضهما وهما على التوازي. السؤال الحاسم: هل يمر التيار نفسه تباعًا، أم أن طرفي كل عنصر يعودان إلى النقطتين المشتركتين؟ وإذا كانت الدائرة مركبة، افحص كل مجموعة على حدة. ^[1]