ما هو الجهد الكهربائي
أحد المصطلحات الأساسية في الهندسة الكهربائية هو مصطلح ‘الجهد الكهربائي’ في هذه المقالة سوف نجيب عن 5 من الأسئلة أكثر تداولا نبدأها كالتالي ما هو الجهد الكهربائي ماهي معادلته ماهي وحدته وماهو الجهاز المستعمل في قياسه وفي الاخير الاحتياطات اللازمة عند قياسه.
1-تعريف الجهد الكهربائي
ما هو الجهد الكهربائي الجهد هو أحد المعلمات الأساسية المرتبطة بأي دائرة كهربائية أو إلكترونية. يُلاحظ الجهد على نطاق واسع في مواصفات مجموعة من العناصر الكهربائية من البطاريات إلى أجهزة الراديو والمصابيح الكهربائية إلى ماكينات الحلاقة وفوق ذلك يُعد معلمة رئيسية تُقاس داخل الدوائر أيضًا وتُستخدم في حسابات تصميم الدوائر الإلكترونية.
التعريف المقبول عمومًا لمصطلح ‘الجهد الكهربائي’.
فرق الجهد الكهربائي هو فرق الجهد بين نقطتين في مجال كهربائي. إنها القوة الدافعة للشحنة الكهربائية.
2-معادلة
صيغة الجهد الكهربائي U وفقًا لقانون أوم في دائرة كهربائية كيفما كان نوعها يكون على هذا الشكل:
U = R * I
كما يتضح من هذه الصيغة إذا ظل الجهد دون تغيير فكلما زادت المقاومة الكهربائية (R) انخفض التيار (I).
صيغة أخرى:
U = P / I
أي أن الجهد الكهربائي U يساوي القدرة الكهربائية (p) مقسومة على التيار I.
3-وحدة قياس الجهد الكهربائي
الوحدة المتعارف عليها دوليا لقياس الجهد الكهربائي هي Volt والمختصرة بحرف V روماني تكريما للعالم الفيزيائي الإيطالي ألساندرو جيسبي أنطونيو أنستازيو فولتا الذي يرجع له الفضل في اختراع أول بطاريةٍ كهربائية.
الآن يمكنك شرح معنى ملصقات 4.5V أو 9V على بطارية مستديرة. النقطة المهمة هي أنه عندما يتم نقل شحنة مقدارها 1 كولوم من أحد قطبي المصدر إلى الآخر بواسطة قوى المجال الكهربائي يمكن عمل الشغل على التوالي 4.5 ج أو 9 ج.
في الهندسة الكهربائية يمكن أن يختلف الجهد من:
µv ميكرو فولت (1 ميكرو فولت = 1 * 10 -6 فولت)
mv ميلي فولت (1 مللي فولت = 10 -3 فولت) ، إلى كيلوفولت (1 كيلو فولت = 1 * 10 3 فولت)
Mv ميجافولت (1 ميجا فولت) = 10 6 فولت)
يمكنك تحويل الوحدات الفردية على النحو التالي:
1 فولت = 1000 مللي فولت ، 1 مللي فولت = 1000 ميكرو فولت ، 1 مللي فولت = 1000 كيلو فولت ، 1 كيلو فولت = 1000 فولت.
4-جهاز قياس فرق الجهد الكهربائي
يتم دائمًا توصيل أدوات قياس الجهد والتي تسمى أيضًا الفولتميتر بالتوازي مع الجهاز المستقبل مثل: مصباح، ثلاجة، فرن كهربائي… حيث يتم قياس الجهد.
أحد أكثر مقاييس الفولتميتر شيوعًا هو مقياس رقمي متعدد لذلك سنعرض لك إجراء قياس الجهد باستخدامه .
- تحتاج أولاً إلى ضبط نوع الجهد الكهربائي (تيار مستمر أو تيار متردد) بالنسبة للتيار مستمر يجب الانتباه إلى القطبية الصحيحة أي توصيل الموجب بالقطب الموجب والقطب السالب مع السالب.
- الخطوة التالية هي تحديد نطاق القياس الصحيح. إذا لم تتمكن من تقدير حجم القيمة المقاسة فقم بتعيين أكبر نطاق ممكن وانتقل منه حتى تجد النطاق المطلوب.
- أخيرًا ما عليك سوى ‘قراءة’ القيمة الظاهرة في الجهاز.
5-احتياطات قياس الجهد
يعد قياس جهد التيار الكهربائي عملية ضرورية للغاية ولكنها خطيرة وتتطلب الاحتياطات التالية:
يجب تنفيذ جميع الأعمال باستخدام الفولتميتر والمقاييس المتعددة الصالحة للخدمة.
يجب أن تُظهر الأدوات القيمة الدقيقة للخصائص المقاسة ضمن حدود الخطأ المسموح بها.
لا يُسمح باستخدام أدوات القياس المعيبة والتي لم يتم التحقق منها في الوقت المناسب.
بغض النظر عما إذا كانت هذه الخاصية سيتم قياسها للتيار المباشر أو المتردد يتم توصيل الفولتميتر المتعدد بجزء من الدائرة بالتوازي.
عند قياس خصائص الجهد الحالي لشبكات الطاقة عالية التردد يلزم الحصول على تصريح خاص. هناك حاجة لأن العمل بمثل هذا الجهد العالي يتطلب مهارات وخبرات خاصة.
في حالة عدم وجود مثل هذه الوثيقة قد يؤدي الأداء غير المصرح به للعمل في التركيبات الكهربائية إلى مسؤولية إدارية.
من الضروري أيضًا استخدام معدات الحماية: قفازات خاصة ، وقوارب عازلة للكهرباء ، وأدوات كهربائية ، وأدوات يدوية بمقابض مطاطية ، وحصائر مطاطية.
أمثلة على قيم الجهد النموذجية
بالنسبة لبعض التطبيقات يمكن العثور على الجهد المقابل في الجدول أدناه.
| الصمام الثنائي الباعث للضوء | 1.2 – 1.5 فولت |
| شاحن USB | 5 فولت |
| جهد بطارية السيارة | 12.4 – 12.8 فولت |
| مأخذ التيار | 230 فولت |
| خطوط الكهرباء عالية الجهد | 60 كيلو فولت – 1 ميغا فولت. |
يمكنك أن ترى أن هناك جهدًا كهربائيًا يصل إلى ميغا فولت على خطوط الجهد العالي. تستخدم مثل هذه الفولتية العالية لتقليل الخسائر في الخطوط الطويلة.
العامل الحاسم للمستهلك هو القدرة P والتي يمكن حسابها لجهد ثابت باستخدام الصيغة:
P = U * I
هذا يعني أن التيار I مهم للمستهلك مثل الجهد الكهربائي. وفقًا لقانون أوم فإن العلاقة بين التيار والجهد هي:
U = R * I
إذا ظل الجهد ثابتًا ، فإن المقاومة تحدد مقدار التيار. لتوضيح ذلك تخيل ما يلي:
لديك ثلاث برك مختلفة مملوءة بنفس كمية الماء. يحتوي كل حوض على استنزاف يختلف في المقطع العرضي أي أن أنبوب التصريف في أحد البركة صغير جدًا وفي الآخر كبير جدًا.
يمكن تحديد جهد التيار المستمر من خلال حقيقة أن جميع الحاويات مملوءة بنفس الارتفاع. إذا كان الصرف ضيقًا في الأسفل فإنه يمثل مقاومة كبيرة. يمكن للتيار أن يتدفق هنا ببطء فقط. إذا كان المقطع العرضي لأنبوب التصريف أكبر تكون المقاومة أقل وبالتالي يمكن أن يتدفق المزيد من التيار.
و نكون بذلك قد استوفينا مقالنا هذا الذي كان حول ما هو الجهد الكهربائي نتمنى أن تكونوا قد استفدتم من المعلومات التي قدمناها لكم.
إذا أعجبك هذا المحتوى، فلا تَقْرَأْ وتَرْحَل تَـعْلِيقَـاتُكَ تَـشْجِيعٌ لَـنَـا لِنَسْتَمِرَّ فِــي الْبَحْثِ وَالْعَطَـاء. وإِذَا كنت تعتقد أنه قد يكون مفيداً لأشخاص آخرين، فشَارِكْهَ على الشبكات الاجتماعية.
مقالات مميزة:
