هل يمكننا تخيل الحياة بدون كهرباء؟ هل يمكن أن نتخيل أن حياتنا تستمر بدون كهرباء؟ بالطبع لا، لأن التيار الكهربائي من أهم العناصر في حياتنا، لذلك من الضروري التعرف على خواصه الفيزيائية، وسنتحدث في هذا المقال عن الخصائص الفيزيائية للتيار الكهربائي.
ما هو التيار الكهربائي؟
التيار الكهربائي هو أساس الكهرباء وأساس الدائرة الكهربائية. بدونها، لا تعمل الدائرة. لذلك من المهم معرفة التيار الكهربائي، لأنه يعني الآتي.
- هو العنصر الأساسي في تشغيل جميع الأجهزة الكهربائية، مثل جهاز الكمبيوتر، أو الغسالة الكهربائية، أو الهاتف، بالإضافة إلى الثلاجات والأجهزة الأخرى.
- إنه تدفق الشحنة الكهربائية في موقع معين في دائرة كهربائية.
- وحدة قياس التيار الكهربائي هي الكولوم في الثانية، أي ما يسمى أيضًا الأمبير، ويمكننا التعبير عنها برمز محدد، وهو I.
- يمكن أن يحمل معنى آخر، وهو المعنى الأكثر عمومية وشمولية، وهو معدل تدفق الإلكترونات الكهربائية داخل الموصل.
- الإلكترونات هي جسيمات سالبة الشحنة تدخل في تكوين المواد وتحمي تلك الإلكترونات عن طريق إبقائها في جزيئات تلك المواد.
- أيضًا، في بعض الأحيان لا تتحرك تلك الإلكترونات.
- إذا أردنا تدفق التيار الكهربائي، فيجب جعل الإلكترونات تتحرك بشكل موحد في اتجاه واحد بواسطة القوة الدافعة الكهربائية.
- وحدة قياس القوة الدافعة الكهربائية هي الفولت.
أنظر أيضا: ما هي قرارات مجلس النواب الجديدة بشأن عقوبة سرقة الكهرباء؟
الخصائص الفيزيائية للتيار الكهربائي
تعتبر الخصائص الفيزيائية للتيار الكهربائي ذات أهمية كبيرة، لذلك من الضروري معرفتها، وتشمل هذه الخصائص ما يلي:
- لكي يتدفق تيار كهربائي في دائرة كهربائية، يجب أن تتدفق الإلكترونات في اتجاه واحد، كما ذكرنا.
- لكي يحدث هذا، يجب أن يكون هناك عمل لتحريك هذا التيار.
- يُعرف هذا باسم الطاقة الكهربائية لأن الطاقة الكهربائية يتم تحويلها إلى طاقة ضوئية.
- طريقة تدفق التيار الكهربائي، لأن التيار يتدفق في اتجاه واحد فقط، خاصة عند استخدامه في العناصر ذات الجهد المنخفض، مثل البطاريات.
- هناك نوع آخر يسمى التيار المتردد لأن هذا النوع معروف بأنه يتدفق في كلا الاتجاهين.
- يتم تعريف شدة التيار الكهربائي على أنها أمبير، وكل أمبير يعادل كولوم واحد في الثانية.
- اتجاه التيار الكهربائي هو الاتجاه القديم وكان يُعرف باسم تدفق التيار داخل دائرة كهربائية من الجانب الموجب إلى الجانب السلبي.
- لكي يتدفق التيار الكهربائي، من المهم استيفاء عدة شروط، بما في ذلك وجود فرق جهد بين طرفي التيار، مما يعني أن هناك فرقًا بين نقطتي إنتاج الإلكترون.
- عندما يتم استيفاء هذا الشرط، فإن النقطة التي تحتوي على عدد أكبر من الإلكترونات ترسل تلك الإلكترونات إلى نقطة تحتوي على عدد أقل.
- عندما اكتشف العلماء والباحثون أن نسبة الإلكترونات متشابهة، اخترعوا أشياء يمكن أن تخزن الإلكترونات بالداخل.
- على سبيل المثال، بطارية جيدة لأنها يمكن أن تخلق فرقًا في الجهد وتدفق تيارًا كهربائيًا بنجاح.
- المقاومة الكهربائية هذا هو الشرط الثاني الذي يجب استيفاءه للتيار الكهربائي، ومن المعروف أن المقاومة الكهربائية هي المسار الذي تنتقل عبره الإلكترونات.
- هناك أنواع تسمح بنقل الإلكترونات ومن خلالها تعرف بالموصلات، والنوع الآخر لا يسمح بنقل الإلكترونات ويعرف بالغير موصل.
أمثلة على الخصائص الفيزيائية للتيار الكهربائي
هناك بعض الأمثلة التي تعتبر تمرينًا على الخصائص الفيزيائية للتدفق، بما في ذلك ما يلي.
- أوجد التيار إذا مرت كمية من الكهرباء تبلغ حوالي 5400 كولوم عبر السلك لمدة 5 دقائق. الإجابة: الشدة الحالية = 5400 / (60 * 5) = 18 أ.
- أوجد الوقت الذي يستغرقه تدفق حوالي 60 كولوم من الشحنات الكهربائية بين الأسلاك عند 0.25 أمبير؟ الجواب: الوقت = 60 / 0.25 = 240 ثانية.
- أوجد الكمية الكهربائية التي يجب أن تمر عبر السخان إذا كانت الطاقة الحرارية 45000 وفرق الجهد 225 فولت. الإجابة: الكمية الكهربائية = 45000/225 = 200 كيلو وات.
أشكال التيار الكهربائي
التيار الكهربائي هو تدفق الجسيمات المشحونة والتيار الكهربائي له نوعان هما:
- تيار كهربائي مستمر. هذا يعني أن التيار يتدفق في اتجاه واحد من الطرف الأعلى وهذا هو الجانب السلبي إلى الطرف السفلي وهذا هو الجانب الإيجابي.
- أيضًا، لا تتغير الشدة في جميع أنحاء تدفق الجسيمات.
- يعتبر هذا النوع من التيار رقميًا في الإلكترونيات.
- هذا النوع له رمز خاص، وهو DC، ويسمى إما التيار المباشر أو التيار الكهربائي المباشر.
- التيار المتناوب. هذا هو النوع الثاني من التيار الكهربائي الذي تتدفق فيه الإلكترونات في أكثر من اتجاه.
- يتغير كل خمسين مرة في الثانية من الطرف الموجب إلى الطرف السالب أو العكس، باستثناء أن الشدة أيضًا غير ثابتة.
- تستمر هذه الخطوة حتى تنتقل نسبة التيار المتردد من صفر إلى أعلى قيمة ثم تعود إلى الصفر مرة أخرى في اتجاه واحد.
- كرر هذه الخطوة في الاتجاه الآخر.
- إذا قمنا بتمثيل هذه الخطوات على الرسم البياني، فسنجد أن الرسم البياني يشبه إلى حد كبير الموجة، ومن ثم يُعرف باسم الموجة الجيبية.
- هذا النوع له رمز خاص، وهو AC، ويسمى إما التيار المتردد أو التيار المتردد.
اقرأ أيضًا: وحدة قياس شدة التيار الكهربائي
مزايا التيار الكهربائي المستمر
يمكن أن تكون بعض الخصائص والمزايا المختلفة لـ DC، بما في ذلك ما يلي:
- يتم استخدامه في العديد من التطبيقات المختلفة لأن هناك العديد من التطبيقات التي تعمل على التيار المباشر.
- يتم استخدامه في الطاقة الشمسية.
- تُستخدم الخلايا الكهروضوئية في جميع المجالات التي تنحني أسفلها، باستثناء التطبيقات خارج الشبكة.
- يتميز التيار المباشر بأنه غير قطبي، مما يعني أن الموجب والسالب يقابلان السالب.
- يمكننا تغيير التيار المتردد إلى تيار مباشر من خلال دائرة جسر المعدل، ولها مغناطيسية ثابتة في الجهد طوال مجراه.
- التردد دائما صفر.
- موجة التيار المباشر لها شكل مستمر.
خصائص ومزايا التيار المتردد
للتيار المتردد العديد من الخصائص والمزايا، منها ما يلي:
- يمكن الكشف عن اتجاه تدفق الإلكترون، باستثناء أن التردد يتغير بمرور الوقت.
- يتم استخدام التيار المتردد كمعامل.
- عامل طاقة التيار المتردد هو إما صفر أو واحد أو ما بينهما.
- إنه مفيد في حالات انتقال التيارات عبر طرق طويلة.
- عندما يتم توزيع الطاقة الكهربائية، لا يضيع معظمها.
- إنه أرخص مقارنة بالعاصمة.
- هناك أنواع من التيار المتردد، وهذه المعلومات لا يستخدمها كثيرون، وتشمل الأنواع التيار المتردد، والمنشار، والتيار المتردد الجيبي، بالإضافة إلى التيار المتردد رباعي الاتجاهات، وكذلك دلتا.
الأجهزة في منازلنا
لا يوجد منزل بدون أجهزة كهربائية، لذلك من المهم معرفة كيفية تدفق الكهرباء في هذه الأجهزة، على النحو التالي:
- التيار الكهربائي الذي يتدفق عبر الأجهزة المنزلية، مثل التلفاز أو الكمبيوتر، هو التيار المتردد (AC).
- نحتاج إلى تشغيل الأجهزة بطاقة التيار المتردد، وبما أن الألواح الشمسية تنتج تيارًا مباشرًا، يجب أن يكون هناك خيار لتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد.
- بدأ العلماء في البحث عن طريقة لتحويل التيار وتوصلوا إلى العاكس أو ما يعرف بالعاكس.
انظر هنا: موضوع عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربائي
وصلنا إلى نهاية مقالنا، حيث شرحنا الخصائص الفيزيائية للتيار الكهربائي، بالإضافة إلى أنواع التيار وخصائص ومميزات كل نوع، وأخيراً أوضحنا أهمية التيار الكهربائي في حياتنا. . التي بدونها لا نستطيع أن نجد الحياة.