Ένα ηλεκτρικό κύκλωμα είναι μια συσκευή που χρησιμοποιεί ηλεκτρισμό για να εκτελέσει μια εργασία, όπως για παράδειγμα την παροχή ηλεκτρικής σκούπας ή την τροφοδοσία μιας λάμπας. Το κύκλωμα είναι ένας κλειστός βρόχος που σχηματίζεται από μια πηγή ρεύματος, καλώδια, μια ασφάλεια, ένα φορτίο και έναν διακόπτη. Η ηλεκτρική ενέργεια ρέει μέσα από το κύκλωμα και παραδίδεται στο αντικείμενο που τροφοδοτεί, όπως ο κινητήρας κενού ή ο λαμπτήρας, μετά από τον οποίο η ηλεκτρική ενέργεια αποστέλλεται πίσω στην αρχική πηγή. Αυτή η επιστροφή ηλεκτρικής ενέργειας επιτρέπει στο κύκλωμα να διατηρεί το ρεύμα ρεύματος σε ροή. Υπάρχουν τρεις τύποι ηλεκτρικών κυκλωμάτων: το κύκλωμα σειράς, το παράλληλο κύκλωμα και το σειριακό-παράλληλο κύκλωμα. Ανάλογα με τον τύπο του κυκλώματος, μπορεί να είναι δυνατό να συνεχίσει να ρέει ηλεκτρικό ρεύμα εάν ένα κύκλωμα σταματήσει να λειτουργεί. Δύο έννοιες, ο νόμος του Ohm και η τάση πηγής, μπορούν να επηρεάσουν την ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που ρέει μέσα από ένα κύκλωμα, και επομένως, το πόσο καλά λειτουργεί ένα ηλεκτρικό κύκλωμα.
Πως δουλεύει
Οι περισσότερες συσκευές που λειτουργούν με ηλεκτρική ενέργεια περιέχουν ηλεκτρικό κύκλωμα. Όταν συνδέεται σε μια πηγή τροφοδοσίας, όπως π.χ. σε μια ηλεκτρική πρίζα, η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να τρέξει μέσω του ηλεκτρικού κυκλώματος μέσα στη συσκευή και στη συνέχεια να επιστρέψει στην αρχική πηγή τροφοδοσίας, για να συνεχίσει τη ροή του ηλεκτρισμού. Με άλλα λόγια, όταν ενεργοποιείται ένας διακόπτης ισχύος, το ηλεκτρικό κύκλωμα είναι πλήρες και το ρεύμα ρέει από τον θετικό ακροδέκτη της πηγής ισχύος, μέσω του καλωδίου στο φορτίο και, τέλος, στον αρνητικό ακροδέκτη. Κάθε συσκευή που καταναλώνει την ενέργεια που ρέει μέσω ενός κυκλώματος και τη μετατρέπει σε εργασία ονομάζεται φορτίο. Ένας λαμπτήρας είναι ένα παράδειγμα φορτίου. καταναλώνει την ηλεκτρική ενέργεια από ένα κύκλωμα και τη μετατρέπει σε εργασία — θερμότητα και φως.
Τύποι Κυκλωμάτων
Ένα κύκλωμα σειράς είναι το απλούστερο γιατί έχει μόνο μία πιθανή διαδρομή που μπορεί να ρέει το ηλεκτρικό ρεύμα. εάν σπάσει το ηλεκτρικό κύκλωμα, καμία από τις συσκευές φορτίου δεν θα λειτουργήσει. Η διαφορά με τα παράλληλα κυκλώματα είναι ότι περιέχουν περισσότερα από ένα μονοπάτια για τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος, επομένως εάν ένα από τα μονοπάτια σπάσει, οι άλλες διαδρομές θα συνεχίσουν να λειτουργούν. Ένα σειριακό-παράλληλο κύκλωμα, ωστόσο, είναι ένας συνδυασμός των δύο πρώτων: αποδίδει μερικά από τα φορτία σε ένα σειριακό κύκλωμα και άλλα σε παράλληλα κυκλώματα. Εάν διακοπεί το κύκλωμα σειράς, κανένα από τα φορτία δεν θα λειτουργήσει, αλλά εάν ένα από τα παράλληλα κυκλώματα σπάσει, αυτό το παράλληλο κύκλωμα και το κύκλωμα σειράς θα σταματήσουν να λειτουργούν, ενώ τα άλλα παράλληλα κυκλώματα θα συνεχίσουν να λειτουργούν.
Ο νόμος του Ωμ
Πολλοί «νόμοι» ισχύουν για τα ηλεκτρικά κυκλώματα, αλλά ο νόμος του Ohm είναι ίσως ο πιο γνωστός. Ο νόμος του Ohm δηλώνει ότι το ρεύμα ενός ηλεκτρικού κυκλώματος είναι ευθέως ανάλογο με την τάση του και αντιστρόφως ανάλογο με την αντίστασή του. Έτσι, εάν αυξηθεί η τάση, για παράδειγμα, το ρεύμα θα αυξηθεί επίσης, και εάν αυξηθεί η αντίσταση, το ρεύμα μειώνεται. Και οι δύο καταστάσεις επηρεάζουν άμεσα την απόδοση των ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Για να κατανοήσετε τον νόμο του Ohm, είναι σημαντικό να κατανοήσετε τις έννοιες του ρεύματος, της τάσης και της αντίστασης: το ρεύμα είναι η ροή ενός ηλεκτρικού φορτίου, η τάση είναι η δύναμη που οδηγεί το ρεύμα προς μια κατεύθυνση και η αντίσταση είναι η αντίθεση ενός αντικειμένου στο να έχει ρεύμα περνά μέσα από αυτό. Ο τύπος του νόμου του Ohm είναι E = I x R, όπου E = τάση σε βολτ, I = ρεύμα σε αμπέρ και R = αντίσταση σε ohms. αυτός ο τύπος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάλυση της τάσης, του ρεύματος και της αντίστασης των κυκλωμάτων ηλεκτρικής ενέργειας.
Τάση πηγής
Μια άλλη σημαντική έννοια όσον αφορά τα ηλεκτρικά κυκλώματα, η τάση πηγής αναφέρεται στην ποσότητα τάσης που παράγεται από την πηγή ισχύος και εφαρμόζεται στο κύκλωμα. Με άλλα λόγια, η τάση της πηγής εξαρτάται από το πόση ηλεκτρική ενέργεια θα λάβει ένα κύκλωμα. Η τάση της πηγής επηρεάζεται από την ποσότητα αντίστασης εντός του ηλεκτρικού κυκλώματος. Μπορεί επίσης να επηρεάσει την ποσότητα του ρεύματος, καθώς το ρεύμα συνήθως επηρεάζεται τόσο από την τάση όσο και από την αντίσταση. Ωστόσο, η αντίσταση δεν επηρεάζεται από την τάση ή το ρεύμα, αλλά μπορεί να μειώσει τα ποσά τόσο της τάσης όσο και του ρεύματος σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα.