در این فیلم آموزشی با مدار ساده تک حلقه ای و قاعده حلقه نمونه سوالات آن آشنا خواهید شد.
مدار ساده تک حلقه‌ای
مدار ساده تک حلقه‌ای شامل یک باتری آرمانی با نیروی محرکه الکتریکی ℰ، مقاومت الکتریکی R و دو سیم رابط است. شکل زیر نمونه ای از یک مدار تک حلقه‌ای ساده را نشان می‌دهد.
فرض کنید در شکل بالا اگر از یک نقطه دلخواه شروع کرده و مدار را دور می‌زنیم. ضمنا هر جا که اختلاف پتانسیل مشاهده کردیم آن را جمع جبری کنیم. مثلا اگر از نقطه a حرکت کنیم نخست با باتری B مواجه می‌شویم. چون از پایانه منفی به مثبت حرکت می‌کنیم، پتانسیل الکتریکی به اندازه ℰ+ افزایش می‌یابد. در طول حرکت روی سیم اختلاف پتانسیلی وجود ندارد زیرا فرض بر این است که مقاومت سیم‌های مورد استفاده آن قدر ناچیز است که می‌توان از مقدار آن صرف نظر کرد. وقتی از مقاومت عبور می‌کنیم پتانسیل طبق رابطه V = IR∆ کاهش می‌یابد. زیرا از پتانسیل بالاتر به سمت پتانسیل پایین‌تر در حرکت هستیم. بنابراین تغییر پتانسیل هنگام عبور از مقاومت برابر با IR- می‌باشد. در اصطلاح می‌گوییم در مقاومت افت پتانسیل رخ داده است. در ادامه حرکت به سمت نقطه a از مقاومت ناچیز سیم صرف‌نظر می‌کنیم. در نقطه a بار دیگر پتانسیل برابر با پتانسیل اولیه در زمان حرکت در نقطه a خواهد بود.
همانطور که مشاهده می‌کنید در رابطه بالا با حذف پتانسیل اولیه از دوطرف رابطه متوجه خواهیم شد که جمع جبری اختلاف پتانسیل‌ها در این مدار برابر با صفر است.
مدار ساده تک حلقه‌ای از یک باتری آرمانی با نیروی محرکه الکتریکی ℰ، مقاومت الکتریکی R و دو سیم رابط تشکیل شده است.
قاعده حلقه
در قسمت قبل دیدیم که جمع جبری اختلاف پتانسیل در مدار با حرکت از نقطه a برابر صفر می‌شود. اگر جهت حرکت a را عوض می‌کردیم در نهایت رابطه نهایی 0 = IR + ℰ- حاصل می‌شد که باز هم نشان می‌داد جمع جبری اختلاف پتانسیل‌ها در این مدار برابر صفر می‌باشد.
در مدارهای الکتریکی جمع جبری اختلاف پتانسیل‌های اجزای مدار در هر دور زدن حلقه ای برابر با صفر می‌باشد که به آن قاعده حلقه می‌گویند.
قاعده حلقه از قانون پایستگی انرژی پیروی می‌کند.
برای حل مسائل مدارهای تک جلقه باید دو نکته زیر را رعایت نمایید:
1- هرگاه در مدار در جهت جریان از مقاومتی مانند R عبور کنیم، پتانسیل به اندازه IR- کاهش می یابد و هر بار در خلاف جهت جریان حرکت کنیم پتانسیل به همان اندازه افزایش می‌یابد.
2- هرگاه از پایانه منفی به سمت پایانه مثبت یک منبع نیروی محرکه الکتریکی حرکت کنیم پتانسیل به اندازه ℰ افزایش می‌یابد و اگر از پایانه مثبت به سمت پایانه منفی حرکت کنیم پتانسیل به اندازه ℰ کاهش می‌یابد.
با استفاده از جدول بالا به راحتی می‌توانید اختلاف پتانسیل بین دو نقطه از متفاوت از مدار را محاسبه نمایید.
در هر دور زدن کامل حلقه‌ای از مدار، جمع جبری اختلاف پتانسیل‌های اجزای مدار صفر است.
سوالات متداول
مداری که از یک باتری آرمانی با نیروی محرکه الکتریکی ℰ، مقاومت الکتریکی R و دو سیم رابط تشکیل شده است را مدار تک حلقه‌ای ساده می‌گویند.
قاعده حلقه بیان می‌کند که در هر دور زدن کامل حلقه‌ای از مدار، جمع جبری اختلاف پتانسیل‌های اجزای مدار صفر است.
عالی