شرح قائمة أهم المكونات الإلكترونية
إذا كنت تفكر في القيام بمشروع إلكترونيات، فأنت بحاجة إلى فهم المكونات الإلكترونية الأساسية ووظائفها. بعض المكونات التي من المحتمل أن تواجهها هي المقاومات والمكثفات والمحاثات (المحثات) والترانزستورات والمحركات والصمامات الثنائية (الثنائيات). من المحتمل أيضاً أن تعمل مع بعض المكونات المرافقة الأساسية مثل الأسلاك وألواح التجارب التي يمكنك بناء مشاريعك عليها والبطاريات لتوفير الطاقة.
إذا كنت بدأت للتو في استخدام الإلكترونيات، فابحث عن البرامج التعليمية عبر موقع الكترونيات للجميع؛ عادة ما تبدأ بقائمة المكونات الإلكترونية، تماماً كما تبدأ الوصفات بقائمة المكونات. والشكل التالي يوضح بعض أهم المكونات الالكترونية المستخدمة في عالم الالكترونيات:
المكونات الإلكترونية واستخداماتها
عندما تقوم بفتح الأجهزة الإلكترونية
الحديثة من الداخل، فغالباً ما ترى شرائح دوائر متكاملة تشبه الصناديق السوداء
مثبتة على لوحات الدوائر. ليس من الممكن معرفة الأجزاء الإلكترونية الموجودة داخل
هذه الرقائق بالعين المجردة، لكنها تحتوي على إصدارات مصغرة للعديد من المكونات
نفسها التي يمكنك استخدامها لبناء مشاريعك الخاصة ونمذجتها.
في الأساس، يدور علم الإلكترونيات حول
تدفق جسيمات مجهرية تسمى الإلكترونات عبر دوائر من صنع الإنسان، حيث يتم تسخير
طاقتها للقيام بأشياء مفيدة مثل توليد الحرارة، أو إصدار الضوء، أو تحريك الأشياء،
أو إجراء العمليات الحسابية. توجد مكونات مختلفة للتحكم في متى وأين تتدفق
الإلكترونات أو لتسخير طاقتها للقيام بمهام مختلفة.
تتضمن بعض المكونات التي ستصادفها في
الإلكترونيات المقاومات، والتي تمنع تدفق الكهرباء؛ المحاثات والمكثفات التي تخزن
الطاقة؛ المرحلات والترانزستورات هي أنواع من المفاتيح الإلكترونية؛ والثنائيات
التي تسمح فقط بتدفق الكهرباء في اتجاه واحد. ستصادف أيضاً أجهزة مختلفة للسماح للدائرة
الكهربائية بالتفاعل مع العالم من حولها. وتشمل هذه المستشعرات، التي تسمح للدوائر
بالاستجابة للظروف في العالم المحيط، والمحركات التي تحول الطاقة الكهربائية إلى
طاقة ميكانيكية؛ والصمامات الثنائية الباعثة للضوء، والتي تستخدم الكهرباء لإصدار
الضوء.
غالباً ما يتم رسم الدوائر الكهربائية
بمخططات تُعرف بالمخططات الالكترونية أو المخططات الكهربائية، والتي تستخدم رموزاً
وترميزاً قياسياً للإشارة إلى أنواع المكونات التي يجب تضمينها. إن تعلم قراءة
المخططات مفيد إذا كنت ترغب في بناء أجهزة إلكترونية أو فهم كيفية عملها.
ماذا تفعل المقاومات؟
كما يوحي الاسم، فإن المقاومات تقاوم
تدفق التيار الكهربائي. يمكن استخدامها للحد من كمية الطاقة التي تدخل المكونات
الأخرى إلى مستوى آمن ولا يؤدي إلى إتلاف المعدات الأخرى في الدائرة. عادةً، ما
تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية، لذلك قد تلاحظ تسخين المقاومة أثناء
استخدامها، وارتفاع درجة حرارتها.
يتم قياس مقدار المقاومة التي توفرها تبديها تلك المقاومة الكهربائية بالأوم. عندما تشتري مقاومات كهربائية، فإنك تحدد المقاومة التي تريدها، وإذا كنت بحاجة إلى معرفة مقاومة المقاومة الكهربائية في مجموعتك، يمكنك عادة العثور عليها من خلال النظر إلى الأشرطة الملونة المطبوعة على سطحها. احفظ ما تشير إليه الألوان المختلفة وانظر إلى الرسم البياني عبر الموقعالتالي (اضغط هنا)، أو قم باستخدام حاسبة المقاومات الكهربائية عن طريق الانترنت (اضغط هنا).
أيضاً تصنف وتحدد معظم المقاومات الكهربائية
بحسب الطاقة بالواط، مما يشير إلى مقدار الطاقة الكهربائية التي يمكن تشغيلها
بأمان من خلالها. ويجب أن لا تتجاوز هذا الرقم وإلا فقد تتلف المقاومة أو تتسبب في
نشوب حريق.
بعض المقاومات هي مقاومات متغيرة يمكن
تعديلها لتوفير مقاومة أكثر أو أقل بحسب الطلب. فمثلاً، عادةً ما تتحكم الأقراص
الموجودة في أجهزة الراديو التقليدية في المقاومات المتغيرة.
كيف تعمل المكثفات والمحاثات؟
يتم استخدام المكثفات والمحاثات
لتخزين الطاقة في دائرة كهربائية. يتكون المكثف عادة من لوحين معدنيين موضوعتين
قريبين للغاية من بعضهما البعض، ولكن لا يتلامسان. عندما يمر تيار كهربائي عبر
المكثف، تتراكم الإلكترونات على إحدى الصفيحتين، بينما تنفذ الإلكترونات من اللوح
الآخر. عند التفريغ، تندفع الإلكترونات لتحقيق التوازن بين الصفيحتين، ويتم تسخير
طاقتها المخزنة في مكان ما في الدائرة.
يمكن استخدام المكثفات لتخزين الطاقة
عند الحاجة إلى اندفاع سريع للطاقة، مثل إنشاء وميض ساطع في الكاميرا. يمكن
استخدامها أيضاً لموازنة تقلبات الطاقة من مصادر أخرى، مثل البطاريات أو مآخذ
الحائط. كن حذراً عند العمل باستخدام المكثفات القوية؛ إذا لمست واحدة مشحونة،
يمكن أن تصاب بالصدمة إذا مرت الطاقة المخزنة عبر جسمك.
تخزن المحثات الكهربائية الطاقة
باستخدام المجال المغناطيسي. عادة ما تتكون من أسلاك صغيرة ملتوية في ملف، وهو شكل
مفيد لتوليد مثل هذا المجال. إنها تقاوم بشكل طبيعي التغيرات في كمية التيار
الكهربائي المتدفق من خلالها، والتي يمكن استخدامها لتصفية الضوضاء في الدوائر
الكهربائية، مثل تذبذب الفولتية من الطاقة أو الضوضاء في إشارة الراديو.
تُقاس قدرة المكثف على تخزين الطاقة،
أو السعة، بوحدات تسمى الفاردا Farad، بينما تُعرف قدرة المحث الكهربائي على القيام بذلك باسم المحاثة
والوحدات المقاسة للمحاثة تسمى هنري Henry.
ما هي المرحلات والترانزستورات والأنابيب المفرغة؟
غالباً ما تريد استخدام جزء واحد من
الدائرة للتحكم في إمكانية تدفق الكهرباء عبر جزء آخر من الدائرة. على سبيل المثال،
قد ترغب في استخدام مستشعر حرارة أو ضوء لتشغيل أو إيقاف تشغيل ضوء تحذير في مواقف
معينة، أو قد ترغب في عرض الإخراج على الشاشة بناءً على نتائج عملية حسابية.
مثلما يمكنك تشغيل الضوء أو إيقاف
تشغيله باستخدام مفتاح ميكانيكي، يمكنك أيضاً القيام بذلك باستخدام مفتاح كهربائي.
يُطلق على أحد أبسط أنواع المفاتيح الكهربائية مرحل كهروميكانيكي. يستخدم المرحل مغناطيساً
كهربائياً يولد مجالاً مغناطيسياً عندما يمر التيار عبره لفتح أو إغلاق المفتاح.
يؤدي تطبيق الكهرباء على المغناطيس الكهربائي إلى فتح أو إغلاق المسار للكهرباء في
أي مكان آخر في الدائرة المربوطة بذلك الطرف (المفتاح).
تخدم الترانزستورات غرضاً مشابهاً للمرحلات
باستثناء العمل المعتمد على المغناطيسات الكهربائية. بل تعمل على أساس الخصائص
الكيميائية والفيزيائية على المستوى المجهري للمواد المستخدمة في صنعها. يمكن
استخدام الترانزستورات إما كمفاتيح لفتح أو إغلاق دائرة بناءً على الجهد المطبق
على مكان معين أو استخدامها كمكبرات صوت، لتحل بشكل أساسي محل التطبيقات التي تعمل
بواسطة تيار وفرق جهد قليل جداً لتشغيل تطبيقات أكبر منها في التيار والجهد.
اليوم،
تتواجد الترانزستورات في كل مكان في
الإلكترونيات، وهي إحدى اللبنات الأساسية لأجهزة الحوسبة الحديثة. قبل اختراعها
وإتقانها، تم استخدام أجهزة تسمى الأنابيب المفرغة بدلاً من ذلك. الأنابيب المفرغة
أكبر بكثير وأكثر تكلفة وأقل موثوقية من الترانزستورات.
يُطلق على أحد أشهر الملاحظات حول
تطور التكنولوجيا المعاصرة قانون مور Moor’s Law، الذي سمي على اسم المؤسس المشارك لشركة إنتل جوردون مور، الذي
لاحظ أنه كل 18 شهراً تقريباً، عدد الترانزستورات التي يمكن للمهندسين وضعها في
شريحة كمبيوتر بحجم معين يتضاعف، في حين تنخفض التكاليف إلى النصف.
أجهزة الإدخال والإخراج
الدوائر الكهربائية مفيدة في النهاية
فقط لتفاعلها مع العالم الخارجي. تساعدنا الأجهزة الإلكترونية على التواصل، وتوليد
الضوء في الظلام، وتوليد الحرارة عندما يكون الجو بارداً، ونقل الأشياء من مكان
إلى آخر. غالباً ما نريده من تلك الدارات أيضاً أن تستجيب للتغييرات في بيئاتهم
دون أن يحتاج الإنسان إلى التدخل مباشرة.
المصابيح والثنائيات الباعثة للضوء، هما
مكونان شائعان لتحويل الطاقة الكهربائية إلى ضوء. غالباً ما تكون الثنائيات
الباعثة للضوء أكثر كفاءة من المصابيح الكهربائية لأنها تنبعث منها حرارة أقل
وتستمر لفترة أطول. يمكنك التسوق لشراء المصابيح الكهربائية ومصابيح LED التي تعطي كمية الضوء
التي تحتاجها باللون الذي تريده.
تستخدم المحركات الكهربائية لتحويل
الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. إنها شائعة في كل شيء من لعب الأطفال إلى
السيارات الكهربائية. يعمل معظمها باستخدام المغناطيسات الكهربائية لتحريك الجسم
الى حركة دورانية.
تتوفر أيضاً مجموعة متنوعة من أجهزة
الاستشعار الإلكترونية لتغيير تدفق الكهرباء في الدائرة بناءً على ظروف مختلفة.
تقوم الميكروفونات بتحويل الطاقة الميكانيكية في الصوت إلى طاقة كهربائية (إشارات
كهربائية)، وتولد أجهزة استشعار الضوء طاقة كهربائية أو تسمح للتيار بالتدفق عند
وجود الضوء، وأنواع أخرى من أجهزة الاستشعار تؤثر على الدوائر بناءً على الرطوبة
أو الحرارة أو عوامل بيئية أخرى.