الدوائر المنزلية

لاشك أننا متعادلون على وجود الدوائر الكهربية الممتدة داخل منازلنا. فشركات توزيع القوى الكهربية تقوم بمد سلكين على الأقل إلى كل منزل لإمداده بفرق للجهد مقداره نحو 120 V. ويكون لأسلاك التوصيل هذه عادة قطر كبير حتى تحمل تياراً كبيراً دون أن ترتفع درجة حرارتها. ( كلما كانت مساحة المقطع المستعرض للسلك كبيرة كلما قالت مقاومته. وحيث أن الحرارة المتولدة تتناسب معI² R  ، فإن المقاومة المنخفضة تضمن تبدداً أقل للحرارة).

وفي معظم البيوت الأحدث تصنع الأسلاك بحيث تتحمل تيارات تصل إلى 20 A دون حدوث تسخين غير مطلوب على انه للوقاية من التيارات الكبيرة يوصل مصهر ( فيوز) او قاطع للدائرة على التوالي مع السلك. وتكون مهمته فصل السلك تلقائياً عن مصدر الجهد لو سحب تيار اكبر من المسموح به من المصدر.

وتتكون دائرة منزل تقليدية من سلكين متوازيين ممتدين خلال المنزل من المصدر ذي الجهد 120 V والذي يصل إلى المنزل عن طريق الأسلاك " الواصلة" ( الشكل ((1). ويتصل أحد أطراف كل بصيلة إضاءة أو جهاز ما أو غيرها بالسلك ذي الجهد العالي ، أما الطرف الآخر فيتصل بالسلك ذي الجهد المنخفض. وعندما يغلق مفتاح جهاز ما فإن الشحنات يمكنها التدفق خلال الجهاز. والسلك ذو الجهد المنخفض يتصل عادة بالأرض.

ولكثير من الأجهزة التي تعمل بجهد مقداره 120 V أصبع ثالثة بالقابس تقوم بالتوصيل بين سلك الأرضي والإطار المعدني للجهاز. فإذا مس سلك الجهد المرتفع الإطار المعدني بالصدمة لحدث اتصال مباشر بالأرض وهنا يمر تيار كبير من خلال سلك الجهد المرتفع إلى الأرض وتكون النتيجة أن ينقطع سلك المصهر (الفيوز) المتصل بسلك الجهد المرتفع. اما إذا لمم يكن هناك سلك أرضي فإن هذا الخلل يؤدي إلى أن يصبح الجهاز "طافياً" عند جهد مرتفع. حتى إذا مس أي شخص الإطار المعدني فإنه يصاب بصدمة.

الشكل (1)

سنحسب الآن مقدار التيار الذي تسحبه بصيلة شدتها 60 W كالمبينة في الشكل (1) عند إضاءتها. بما ان القدرة تساوي VI وبما ان P = 60 W وكان فرق الجهد في هذه الحالة 120 V فإن التيار المار في البصيلة I = 0.500 A وبالمثل ، عندما تدار محمصة الخبز فإنها تسحب تياراً مقداره 10.0 A ، ويسحب جهاز الراديو 0.167 A  أما البصيلة التي شدتها 120 W فإنها تسحب 1.00 A. وإذا اديرت كل هذه الأشياء معاً فإن مجموعه 11.667 A من التيار سيمر خلال المصهر. وتتصل دائرة المنزل عادة بمصهر لا يقل عن 15 A ولذا لن يكون هناك خطر في هذه الحالة.

والمنزل الذي به العديد من الأجهزة الكهربية ، يحتاج إلى أكثر من دائرة. ولأغلب المنازل دوائر عديدة منفصلة عن بعضها البعض ، ولكل دائرة مصهرها الخاص بها يشبه الموضح في الشكل ((1.

ومن الشيق حساب مقاومة بصيلة إضاءة. عندما تكون البصيلة باردة فإن مقاومتها لا تكون كبيرة جداً. على أنها إذا وصلت بمصدر الجهد المقرر وهو عادة 120 V فإن عنصر المقاومة يصبح ساخناً إلى درجة الابيضاض. وكما درسنا من قل فإن مقاومتها تزداد بشكل ملموس كلما ارتفعت درجة حرارتها ، وعندما تكون البصيلة ساخنة فإنها عندئذ تعمل عند نفس قيمة بالوات المسجلة عليها. فإذا فرضنا أن لدينا بصيلة مطبوعاً عليها 60 W ، 120 V ، فإننا نعرف أن :