نتحدث في هذا التقرير عن كيفية عمل الجرس الكهربائي إذ أن الله خلق الكائنات الحية ومن بينها الإنسان، وميزه عن غيره بأن جعل لها عقلًا الذي يستعمله من أجل أن يسخر مكونات الحياة لصالحه، فتراه يحاول أن يصل إلى الأشياء التي يريدها والتوصل إلى المزيد من الإختراعات والإكتشافات، ومع التطور الهائل مجال صناعة الأجهزة والآلات ومع اختراع الكهرباء، تمكن الإنسان من ان يتوصل إلى أن يخترع وطور العديد من الأجهزة التي تعمل على الكهرباء، مثل، التلفاز، المذياع، الحاسوب، الثلاجة، الأفران الكهربائية وغيرها الكثير الكثير من الأجهزة.
كيفية عمل الجرس الكهربائي
أساسيات “المغناطيس الكهربي”
يعد المغناطيس الكهربي الجزء الأساسي في تركيب الجرس، حيث أنه يتشكل من سلك ملفوف حول قطعة من الحديد، إذ أنه عند مرور تيار كهربي في سلك فإن مجال مغناطيسي بسيط يتشكل حول السلك في صورة حلقات محيطة به، ولكي يجرى تكبير ذلك المجال المغناطيسي نلف السلك في شكل لولبي حول قطعة من الحديد فيتم إكساب قطعة الحديد خواص المغناطيس طالما استمر التيار في عملية المرور في السلك ولكن عندما يتوقف التيار الكهربي ترجع قطعة الحديد إلى وضعها الطبيعي وتفقد الخاصية المغناطيسية.
وعندما يجرى تشغيل قطعة الحديد في حالتها المغناطيسية فإنه يكون له قطبان جنوبي وشمالي مثل المغناطيس الدائم، ويتمكن المغناطيس الكهربي من استقطاب قطع الحديد، عندما نضغط على زر الجرس الكهربي فإننا نغلق دائرة كهربية تعمل على تمرير التيار الكهربي في دائرة كهربية تشتمل على محول كهربي لكي يجرى خفض فرق الجهد من 220 فولت إلى 10 فولت ويمر التيار الكهربي بعد هذا في السلك المحيط بقطعة الحديد التي تشكل المغناطيس كهربي.
يعمل المجال المغناطيسي الذي جرى توليده في المغناطيس الكهربي على أن يحرك الجزء المسؤول عن ظهور الصوت الصادر عن الجرس، وتوجد أكثر من طريقة تستعمل في تركيب الجرس لإصدار الأصوات المتنوعة التي نسمعها.
أولا الجرس ذو الرنة المتصلة المزعجة “Buzzer”
عندما تضغط على زر الجرس فإن الدائرة الكهربية تغلق ويتحول المغناطيس الكهربي إلى مغناطيس يقوم باستقطاب ذراع التوصيل إلى الناحية العلوية، فتقوم بفصل الدائرة الكهربية فيرجع المغناطيس الكهربي إلى حالته الطبيعية ولا يكون قادرا على استقطاب الذراع فتعود الذراع إلى وضعها الرئيسي فترجع وتغلق الدائرة الكهربية مرة أخرى وتتكرر العملية وعندما يجرى تحريك ذراع التوصيل للأعلى وللأسفل تصطدم بقطعة معدنية لتحدث الصوت المتصل.
ولكي تفهم كيفية إصدار ذلك الجرس الصوت المتصل سنشرح الذي يحدث بالتفصيل خطوة تلو الأخرى، عندما يمر التيار الكهربي في دائرة الجرس يعمل على أن يكسب المغناطيس الكهربي ميزة المغناطيس في عملية استقطاب ذراع التوصيل بقوة إلى الناحية العلوية فيحدث ذلك صوتاً ناجما عن الاصطدام وفي نفس الوقت حركة الذراع للأعلى تفصل الدائرة الكهربية، ما يسبب في فقدان المغناطيس الكهربي خاصية الاستقطاب فترجع الذراع إلى مكانها مصطدمة في قطعة معدنية تحدث صوتا آخرًا ولكن عودة الذراع تعمل على توصيل الدائرة الكهربية مرة أخرى فتُستقطب الذراع مرة أخرى للأعلى وبعدها ترجع إلى مكانها وفي كل مرة يحدث صوت الجرس وهذا يتكرر بشكل سريع ومستمر ضغطك على زر الجرس.
كما أن ذراع التوصيل يصنع من معدن خفيف ورقيق وموصل للكهرباء ليستطيع التحرك بين طرفي فتح الدائرة الكهربية وغلقها وفي نفس الوقت يجرى توصيل التيار الكهربي عبر الدائرة ولهذا سمي بذراع التوصيل، ومن ثم نستنتج أن الصوت المتصل الذي نسمعه للجرس عندما تضغط بشكل مستمر على زر الجرس، ويكون ناتجًا عن حركة ذراع التوصيل بسرعة إلى الأسفل والأعلى مصطدمة بنقطتي التوصيل وينتج الصوت عن ذلك الاصطدام المتكرر بمعدل يبلغ حوالي 12 مرة في الثانية.
ثانيا الجرس ذو الرنة المتصلة الموسيقية “Bell”
يجرى إصدار صوت موسيقى في الكثير من أنواع الأجراس؛ مثل جرس المنبه المستعمل في الساعة، وفكرة عمل ذلك الجرس هي نفسها المستعملة في النوع الأول ولكن ذراع التوصيل في ذلك النوع متصل بذراع طويلة لتبلغ ناقوس معدني. وعندما يتحرك ذراع التوصيل بسبب غلق وفتح الدائرة الكهربية فإن الجزء الممتد من ذراع التوصيل يتعرض للإصطدام بالسطح الخارجي للناقوس المعدني محدثا صوتا موسيقيا بنغمة معينة.
وذلك النظام من الأجراس ليس جديدًا وقد أُستعمل في أجراس المدارس وأنظمة الحماية والأمان لأنه يحدث صوتا عاليًا وصاخبًا وفق نوع الناقوس المعدني المستعمل، ويعمل ذلك النوع من الأجراس على إحداث صوت موسيقي بنغمة منتظمة، وكلما اصطدم الذراع الممتد من ذراع التوصيل بالناقوس المعدني في أيامنا تلط قد يكون من النادر جداً أن تعتمد على هذين النوعين من الأجراس وذلك بسبب انتشار النوع الثالث، الذي سنتطرق إليه في الموضع المقبل من المقال.
ثالثا جرس الرنين Chime
يستعمل ذلك النوع في مغناطيس كهربي على شكل ملف حلزوني يحيط بمكبس يقبل الحركة إلى الاتجاه الأمامي والاتجاه الخلفي تحت تأثير المجال المغناطيسي الذي ينشأ عن الملف الحلزوني وفي كل مرة يتحرك فيها المكبس للأمام يضغط زنبرك يعمل على أن يزود المكبس بطاقة حركة ليرجع إلى وضعه الأصلي، وفي كل مرة يتحرك المكبس يصطدم بحاجز معدني رقيق للغاية فينجم عنه صوتاً موسيقياً.
عندما تضغط على زر الجرس يمر التيار الكهربي في الملف الحلزوني وينشئ في مركزه مجال مغناطيسي، يجذب المكبس في اتجاه اللوح الموسيقي على اليمين وعندما ترفع الضغط عن زر الجرس يرجع المكبس تحت تأثير انضغاط الزنبرك إلى الخلف (لليسار) ليصطدم بلوح موسيقي أخر ويحدث صوتا.
في ذلك النوع يمكنك أن تلحظ أن صوت الجرس يصدر فقط عندما تضغط على زر الجرس وعندما تترك الزر، ففي الحالة العادية يضغط الزنبرك الخلفي للمكبس على الزنبرك الموجود على اللوح الموسيقي الشمال، أما عندما تضغط على زر الجرس يمر التيار الكهربي فيتحول الملف الحلزوني إلى مغناطيس يعمل على تزويد المكبس بقوة تعمل تحركه في اتجاه اللوح الموسيقي الأيمن محدثا صوتا.
وفي نفس الوقت يضغط الزنبرك ويبقى المكبس في مكانه إلى أن يجرى رفع زر الجرس فينقطع التيار الكهربي ويعمل الزنبرك على أن يزود المكبس بالطاقة الكافية لكي يقوم بالتحرك بقوة كبيرة في اتجاه اللوح الموسيقي الأيسر محدثا صوتاً وفي كل مرة تضغط على زر الجرس تتكرر تلك العملية.