الخصائص الفيزيائية للتيار الكهربي
هل نستطيع أن نتخيل الحياة بدون تيار كهربي؟ هل يمكن تصور أن حياتنا تستمر دون كهرباء؟ بالطبع لا، حيث إن التيار الكهربي من أهم العناصر في حياتنا، لذا من الضروري أن نتعرف على الخصائص الفيزيائية له، وفي هذا المقال سوف نتحدث عن الخصائص الفيزيائية للتيار الكهربي.
محتويات المقال
[ عرض ]
ما هو التيار الكهربي؟
إن التيار الكهربي هو أساس الكهرباء وأساس الدائرة الكهربائية، حيث بدونه لا تعمل الدائرة، لذا من المهم التعرف على التيار الكهربي، حيث يعني ما يلي:
- هو العنصر الأساسي في تشغيل جميع الأجهزة الكهربائية، على سبيل المثال الحاسب الآلي أو الغسالة الكهربائية أو الهاتف، بالإضافة إلى الثلاجة وغيرها من أجهزة أخرى.
- هو سريان الشحنة الكهربائية في مكان محدد داخل دائرة كهربائية.
- إن وحدة قياس التيار الكهربي هي الكولوم لكل ثانية، أي فيما يطلق عنه أيضًا الأمبير ويمكن أن نعبر عنه برمز معين ألا وهو I.
- يمكن أن يحمل معنى أخر وهو الذي يعتبر المعنى الأعم والأشمل وهو معدل سريان الإلكترونات الكهربية داخل موصل.
- والإلكترونات تعني جسيمات سالبة الشحنة تدخل في تركيب المواد وتحمي تلك الإلكترونات بواسطة حفظها في جزيئات تلك المواد.
- بالإضافة إلى أن تلك الإلكترونات لا تتحرك أحيانًا.
- إذا أردنا سريان تيار كهربي لابد من جعل الإلكترونات ذات حركة منتظمة في جهة واحدة، وذلك من خلال القوة الدافعة الكهربية.
- إن القوة الدافعة الكهربية وحدة قياسها الفولت.
شاهد أيضا: ما هي قرارات البرلمان الجديدة حول عقوبة سرقة التيار الكهربائي؟
الخصائص الفيزيائية للتيار الكهربي
إن للخصائص الفيزيائية للتيار الكهربي أهمية كبيرة، لذا لابد من التعرف عليها، ومن تلك الخصائص ما يلي:
- لكي يمر التيار الكهربي في الدائرة الكهربية لابد من سريان الإلكترونات في جهة واحدة كما ذكرنا.
- ولكي يحدث ذلك لابد من تواجد شغل لكي يحرك هذا التيار.
- وذلك يعرف باسم الطاقة الكهربائية، مثل تقوم الطاقة الكهربائية بالتحويل إلى طاقة ضوئية.
- طريقة سريان التيار الكهربائي بما أن التيار يسرى في جهة واحدة فقط، خاصة أنه يستعمل في الأشياء التي تمتلك جهد قليل أي على سبيل المثال البطاريات.
- وهناك نوع أخر يسمى بالتيار المتردد، حيث هذا النوع معروف بأنه يسرى في اتجاهين.
- شدة التيار الكهربائي ويعرف وحدة قياسه بالأمبير وكل أمبير يعادل واحد كولوم في الثانية.
- اتجاه التيار الكهربي وهو اتجاه قديم وكان يعرف بسريان التيار داخل الدائرة الكهربية من الجهة الموجبة إلى الجهة السالبة.
- لكي يمر تيار كهربي من المهم أن تتوفر عدة شروط منهم توافر فرق جهد بين طرفين التيار ومعنى ذلك أنه هناك اختلاف بين نقطتين المنتجين للإلكترونات.
- وعندما يتوافر ذلك الشرط تقوم النقطة المحتوية على إلكترونات أكبر ببعث تلك الإلكترونات إلى النقطة المحتوية على أقل.
- عندما وجد العلماء والباحثين أن نسبة الإلكترونات متشابهة، قاموا باختراع أشياء تستطيع تراكم الإلكترونات بداخلها.
- على سبيل المثال البطارية وذلك الأمر جيد، حيث يستطيع بذلك تكوين فرق جهد وسريان تيار كهربي بنجاح.
- المقاومة الكهربائية ويعتبر هذا الشرط الثاني الذي يجب أن يتوفر حتى يسري تيار كهربي ويعرف يأن المقاومة الكهربائية هي المسار الذي يسرى فيه الإلكترونات.
- وهناك أنواع يمكن السماح لانتقال الإلكترونات من خلالها ويعرف باسم الموصلات والنوع الأخر لا يسمح بنقل الإلكترونات ويعرف بغير موصل.
أمثلة على الخصائص الفيزيائية للتيار الكهربي
هناك بعض الأمثلة التي تعتبر تدريبًا على الخصائص الفيزيائية للتيار، ومنها ما يلي:
- أوجد شدة التيار إذا مرت مقدار من الكهرباء تتراوح نحو 5400 كولوم، في سلك لمدة 5 دقائق؟ الإجابة: شدة التيار= 5400/ (60*5)= 18A.
- أوجد الزمن لكي يسرى شحنة كهربائية تقدر نحو 60 كولوم، بين سلك شدة تياره 0.25 A؟ الإجابة: الزمن= 60/0.25= 240 ث.
- أوجد الكمية الكهربية إلى تمر في سخان إذا كانت الطاقة الحرارية 45000، وكذلك فرق الجهد 225 V؟ الإجابة: الكمية الكهربية= 45000/225= 200 ك.
أشكال التيار الكهربي
إن التيار الكهربي عبارة عن سريان جسيمات ذات شحنة، ويمتلك التيار الكهربي نوعان ألا وهما ما يلي:
- تيار كهربائي مستمر: يعني أن يمر التيار في جهة واحدة من طرف أعلى ويكون هذا الجهة السالبة إلى طرف أقل ويكون هذا الجهة الموجبة.
- بالإضافة إلى أن الشدة لا تتغير طوال سريان الجسيمات.
- يعتبر هذا النوع من التيارات مناسب في الإلكترونيات الرقمية.
- ويمتلك هذا النوع رمز معين ألا وهو DC ويطلق عليه إما تيار كهربائي مستمر إما تيار كهربائي مباشر.
- التيار الكهربائي المتردد: يعتبر هذا النوع الثاني من أنواع التيار الكهربي ويسرى فيه الإلكترونات في أكثر من اتجاه.
- ويقوم بالتغيير كل خمسين مرة في الثانية من الطرف الموجب إلى السالب أو العكس، إلى جانب أن الشدة أيضًا تكون غير ثابتة.
- تستمر تلك الخطوة حتى تصبح نسبة التيار المتردد تنتقل من الصفر إلى أعلى قيمة ثم تعود مرة ثانية إلى الصفر وذلك في اتجاه واحد.
- مع تكرار تلك الخطوة في الاتجاه الأخر.
- وإذا قمنا بتمثيل تلك الخطوات على رسم بياني نجد بأن الرسمة أصبحت أشبه بالموجة ولذلك تعرف باسم موجة الجيب.
- يمتلك هذا النوع رمز معين ألا وهو AC، ويطلق عليه إما تيار كهربائي متردد إما تيار كهربائي متناوب.
اقرأ أيضا: وحدة قياس قوة التيار الكهربائي
مميزات التيار الكهربي المستمر
قد تتوفر بعض الخصائص والمميزات المختلفة للتيار المستمر، ألا ومنها ما يلي:
- يستعمل في العديد من التطبيقات المتنوعة، حيث هناك الكثير من التطبيقات التي تعمل على تيار كهربي مستمر.
- يستعمل في الطاقة الشمسية.
- يستخدم في الخلايا الكهروضوئية جميع المجالات التي تنحدر تحتها، بالإضافة إلى التطبيقات التي لا تتصل بالشبكة.
- يتميز التيار المستمر بأنه غير عاكس لقطبيته، وذلك يعني بأن الموجب بقابله موجب وكذلك السالب يقابله سالب.
- نستطيع تغيير التيار المتردد إلى تيار مستمر عن طريق دائرة تقويم جسرية، بالإضافة إلى أنه ذات مغناطيسية غير متغيرة طوال سريانه في السلك.
- التردد دائمًا يتساوى بصفر.
- موجة التيار المستمر ذات شكل مستمر.
خصائص ومميزات التيار الكهربي المتردد
إن للتيار المتردد خصائص ومميزات كثيرة منهم ما يلي:
- يمكن التعرف على اتجاه سريان الإلكترونات، بالإضافة إلى أن التردد يتغير كلما اختلف الزمن.
- يستعمل التيار المتردد على بارامتر.
- إن معامل القوة للتيار الكهربي المتردد يكون قيمته إما صفر أو واحد أو بينهما.
- مفيد في حالات نقل التيارات في طرق طويلة.
- عندما يوزع الطاقة الكهربائية لا يهدر الكثير منها.
- ذات ثمن أرخص مقارنة بالتيار الكهربي المستمر.
- إن للتيار المتردد أنواع وتلك المعلومة لا يعملها كثير من الأشخاص، ومن الأنواع تيار متردد منشاري وتيار متردد جيبي، بالإضافة إلى تيار متردد رباعي وكذلك مثلثي.
الأجهزة في بيوتنا
لا يوجد منزل يخلو من الأجهزة الكهربائية، لذا من المهم أن نتعرف على طريقة سريان التيار في تلك الأجهزة وذلك فيما يلي:
- إن التيار الكهربي المار في أجهزة المنزل على سبيل المثال التليفزيون أو الحاسب الآلي هو تيار كهربائي متردد (AC).
- نحن نحتاج أن نجعل الأجهزة تعمل على تيار كهربي متردد، وبما أن الخلايا الشمسية تنتج تيار مستمر لذا لابد من توافر طريقة تحول التيار الكهربي المستمر إلى تيار متردد.
- أخذ العلماء يبحثون عن طريقة لتحويل التيار وتوصلو إلى الانفيرتر أو فيما يعرف باسم العاكس.
شاهد من هنا: موضوع عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي
لقد وصلنا إلى نهاية مقالنا، حيث أوضحنا الخصائص الفيزيائية للتيار الكهربي، بالإضافة إلى أنواع ذلك التيار وخصائص ومميزات كل نوع، وختامًا نوضح أهمية التيار الكهربي في حياتنا الذي من دونه لا نجد حياة.