ماهو التيار الكهربائي
يُعرَّف التيار بأنه معدل تدفق الشحنات السالبة للموصل. بمعنى آخر ، يسمى التدفق المستمر للإلكترونات في الدائرة الكهربائية بالتيار الكهربائي ، وتتكون المادة الموصلة من عدد كبير من الإلكترونات الحرة التي تنتقل من ذرة إلى أخرى بشكل عشوائي.
وحدة التيار الكهربائي
نظرًا لأن الشحنة تقاس بالكولوم والوقت بالثواني ، فإن وحدة التيار الكهربائي هي كولوم / ثانية (C / s) أو أمبير (A). الأمبيرات هي وحدة SI للموصل. I هو التمثيل الرمزي للتيار.
أنواع التيار الكهربائي
-
التيار المستمر
كانت الطريقة المعروفة التالية لخلق عدم توازن في الشحن هي البطارية الكهرو-كيميائية ، التي اخترعها الفيزيائي الإيطالي أليساندرو فولتا في عام 1800 والذي سميت وحدة القوة الدافعة الكهربية بالفولت (V). تتكون الكومة الفولتية الخاصة به من كومة من ألواح الزنك والنحاس بالتناوب مفصولة بطبقات من القماش مبللة بالماء المالح وتنتج مصدرًا ثابتًا للتيار المباشر (DC). قام هو وآخرون بتحسين وصقل اختراعه خلال العقود القليلة التالية.
وفقًا للمتحف الوطني للتاريخ الأمريكي جذبت البطاريات انتباه العديد من العلماء والمخترعين ، وبحلول الأربعينيات من القرن التاسع عشر كانت توفر التيار للأجهزة الكهربائية الجديدة مثل المغناطيسات الكهربائية لجوزيف هنري وتلغراف صموئيل مورس.
تشمل مصادر التيار المستمر الأخرى خلايا الوقود ، التي تجمع الأكسجين والهيدروجين في الماء ، وتنتج طاقة كهربائية في هذه العملية. يمكن توفير الأكسجين والهيدروجين كغازات نقية أو من الهواء ووقود كيميائي مثل الكحول.
مصدر آخر للتيار المستمر هو الخلية الضوئية أو الشمسية. في هذه الأجهزة ، تمتص الإلكترونات الطاقة الضوئية من ضوء الشمس وتحويلها إلى طاقة كهربائية.
-
التيار المتناوب
تأتي معظم الكهرباء التي نستخدمها في شكل تيار متناوب (AC) من شبكة الطاقة الكهربائية. يتم إنتاج التيار المتردد بواسطة المولدات الكهربائية التي تعمل وفقًا لقانون فاراداي للحث ، والذي من خلاله يمكن للمجال المغناطيسي المتغير أن يحفز تيارًا كهربائيًا في الموصل.
تحتوي المولدات على ملفات دوارة من الأسلاك تمر عبر المجالات المغناطيسية أثناء دورانها. عندما تدور الملفات ، تفتح وتغلق فيما يتعلق بالمجال المغناطيسي وتنتج تيارًا كهربائيًا يعكس الاتجاه كل نصف دورة. يمر التيار بدورة كاملة للأمام والعكس 50مرة كل ثانية ، أو 50 هرتز (هرتز) (60 هرتز في بعض البلدان). يمكن تشغيل المولدات بواسطة توربينات بخارية يتم تسخينها بالفحم أو الغاز الطبيعي أو الزيت أو مفاعل نووي. يمكن أيضًا تشغيلها بواسطة توربينات الرياح أو التوربينات المائية في السدود الكهرومائية.
من المولد يمر التيار عبر سلسلة من المحولات حيث يتم تصعيده إلى جهد أعلى بكثير للإرسال. والسبب في ذلك هو أن قطر الأسلاك يحدد مقدار التيار أو التيار الكهربائي التي يمكن أن تحملها دون ارتفاع درجة الحرارة وفقدان الطاقة ، ولكن الجهد محدود فقط بمدى عزل الخطوط عن الأرض.
من المثير للاهتمام ملاحظة أن التيار يتم حمله بواسطة سلك واحد فقط وليس سلكين. تم تحديد جانبي التيار المباشر على أنهما موجب وسالب. ومع ذلك ، نظرًا لأن قطبية التيار المتردد تتغير 50 مرة في الثانية ، فإن جانبي التيار المتردد يتم تحديدهما على أنهما ساخنان وأرضي. في خطوط نقل الطاقة لمسافات طويلة ، تحمل الأسلاك الجانب الساخن ، وينتقل الجانب الأرضي عبر الأرض لإكمال الدائرة.
كيف يسري التيار الكهربائي
يحدث تدفق التيار الكهربائي لأن لدينا إمكانات عالية من الإلكترونات المجمعة عند الطرف الموجب وإمكانية منخفضة للإلكترونات عند الطرف السالب. لا يتعلق الأمر كثيرًا بالشحنة المرتبطة بكل واحدة كما هو الحال مع حقيقة وجود عدم مساواة بين كميات الإلكترونات المتاحة.
عندما تكمل الدائرة عن طريق تشغيل المفتاح ، تتدفق الإلكترونات بشكل طبيعي من الجهد العالي إلى الجهد المنخفض ، والذي يكون من القطب الموجب إلى القطب السالب. فكر في الأمر بهذه الطريقة: إذا كان لديك تيار من المياه وقمت ببناء سد لكبح المياه فسوف تحصل على تراكم واحتياطي من المياه خلف السد. عندما تفتح بوابة السد فإنك تبدأ في تدفق المياه من المياه الزائدة المتوفرة لديك. تتدفق هذه المياه بسهولة تامة إلى المستويات الدنيا أمام السد ، حيث تكون مستويات المياه منخفضة. إنه نفس الشيء مع تدفق التيار الكهربائي عبر الدائرة.
شدة التيار الكهربائي
انها ناتجة عن الخصائص الفيزيائية للتيار الكهربائي إذا مررت تيارًا كهربائيًا عبر دائرة وأضاء المصباح ، فإن شدة الضوء لا تتحدد بعدد الإلكترونات ولكن بمعدل تدفق الإلكترونات من خلال نقطة محددة في السلك.
و يمكن تعريفها بانها هي الكمية الموجودة في كولوم أو الشحنات الكهربائية المتدفقة عبر مقطع عرضي للموصل في ثانية واحدة ويتناسب التيار المتدفق عبر الموصل في فترة زمنية معينة بشكل مباشر مع كمية الشحنة.
إذا كانت كمية الشحنة (q) كولوم تتدفق عبر موصل في زمن (t) ثانية ، فإن وحدة قياس شدة التيار هي أمبير ، ووحدة قياس كمية الكهرباء هي كولوم ووحدة قياس الوقت هي الثانية.
شدة التيار (I) = كمية الشحنة (q) / الوقت بالثواني (t)
الأمبير هو شدة التيار الذي يمر عبر الدائرة عندما تمر شحنة كولوم واحد عبر المقطع العرضي المحدد في ثانية واحدة يُعرف الكولوم بالشحنة المنقولة بواسطة تيار شدة ثابت واحد أمبير في ثانية واحدة.
الجهاز المستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي يسمى الامبيرمتر وهو متصل على التوالي في الدوائر الكهربائية ، وله الرمز A في الدائرة الكهربائية ، ولا يتم توصيل مقياس التيار الكهربائي مباشرة بالبطارية ، لأن هذا يضر بها.
إقرأ أيضاً:
