أمثلة على قانون القوة الدافعة الكهربائية

بواسطة: - آخر تحديث: ١٢:٣٨ ، ٩ يوليو ٢٠١٩
أمثلة على قانون القوة الدافعة الكهربائية

القوّة الدّافعة الكهربائية

هي الطّاقة اللّازمة لكل شحنةٍ كهربائيةٍ يتم نقلها بواسطة مصدر للطّاقة، فالطّاقة تتحوّل من شكلٍ إلى أخرٍ حيث يبذل الجهاز شغلًا على الشّحنة الكهربائيّة والتي تبدأ بالانتقال داخل الجهاز نفسه، والقطب الأوّل للجهاز يصبح مشحونًا بالشّحنة الموجبة، أمّا القطب الثّاني مشحون بالشّحنة السّالبة، فالقوة الدافعة الكهربائية هي خاصية لمصدر طاقة قادر على تحريك الشّحنات الكهربائيّة داخل الدّارة الكهربائيّة، وهي تقاس بوحدة الفولت أي أنّها جهد وليست قوّة، ومن الأمثلة على قانون القوة الدافعة الكهربائية: البطاريّة والموّلد الكهربائي، كما أنه يوجد العديد من أنواع القوى الدّافعة الكهربائيّة؛ فمنها ما يزوّد بتيارٍ كهربائيٍّ ثابتٍ، ومنها ما يزوّد بتيارٍ كهربائيٍّ متناوبٍ.[١]

مفهوم قانون القوة الدافعة الكهربائية

في حوالي عام 1830 أثبت العالم مايكل فاراداي وجودًا لمفهوم القوة الدافعة الكهربائية ووضع العديد من الأمثلة على قانون القوّة الدّافعة الكهربائيّة، وعرف بأنّ الشّغل المبذول على الشّحنة الكهربائيّة أو الطّاقة التي تكتسبها تلك الشّحنة بالقوّة الدّافعة الكهربائيّة، أي أنّ القوّة الدّافعة الكهربائيّة هي عبارة عن فرق جهدٍ كهربائيٍّ، وتعبّر القوّة الدّافعة الكهربائيّة عن أكبر فرق جهدٍ مبذولٍ يمكن للبطاريّة توليده بين طرفيها، ويمكن التّفكير بمصادر القوّة الدّافعة الكهربائيّة على أنها مضخّات للشّحنات الكهربائيّة، حيث إنها تقوم بضخ الشّحنات الكهربائيّة من المنطقة ذات الجهد المنخفض إلى المنطقة ذات الجهد المرتفع، كما يحدث في البطاريّة فهي تقوم ببذل شغلٍ على الشّحنات الكهربائيّة حتى تنقلها من القطب السّالب ذي الجهد المنخفض إلى القطب الموجب ذي الجهد المرتفع، وهذه هي حركة الشّحنات داخل البطاريّة.[٢]

أمثلة على قانون القوة الدافعة الكهربائية

يمثّل قانون القوة الدافعة الكهربائية مقدار الشّغل الّذي يبذله المصدر على وحدة الشّحنة الكهربائيّة، والعلاقة الرياضيّة هي:[٣]

القوة الدافعة الكهربائية = مقدار الشّغل المبذول/ الشّحنة الكهربائيّة. حيث يقاس الشّغل بوحدة الجول والشّحنة بوحدة الكولوم، وبالتّالي تقاس القوة الدافعة الكهربائية بوحدة جول/كولوم وهي تمثل الفولت، ومن الأمثلة على قانون القوة الدافعة الكهربائية ما يأتي:

  • إذا كان الشّغل المبذول من قبل بطاريّة مقداره 900 جول وكانت كميّة الشّحنة المنقولة 30 كولوم،وطُلب إيجاد مقدار القوّة الدّافعة الكهربائيّة، فإنها توجد تطبيقًا على القانون:

القوّة الدّافعة = الشّغل/ الشّحنة، القوّة الدّافعة = 900/ 30، فتكون القوّة الدّافعة= 30 جول/ كولوم أو فولت.

  • إذا كان مقدار القوة الدافعة الكهربائية 100 فولت وكانت قيمة الشّحنة المنقولة من قبل البطاريّة 10 كولوم، وطلب إيجاد الشغل المبذول، فإنه وتطبيقًا على القانون:

القوّة الدّافعة = الشّغل/ الشّحنة. 100 = الشّغل/ 10 وبتطبيق الضّرب التّبادلي تصبح المعادلة: الشّغل = القوّة الدّافعة الكهربائيّة * الشّحنة. الشّغل = 100 * 10، الشّغل = 1000 جول.


ومن التّطبيقات على قانون القوة الدافعة الكهربائية البطاريّة، هي عبارة عن خلية كهروكيميائيّة جلفانيّة حيث تقوم بتحويل الطّاقة الكيميائيّة إلى طاقة كهربائيّة وتنتج الكهرباء عن طريق تفاعلات الأكسدة والاختزال بحيث تنتقل الإلكترونات من قطب لأخر أي إنتاج فرق جهدٍ كهربائيٍ، وهذه البطاريّات يوجد لها نوعان فمنها الجافّة مثل بطاريّات الرّيموت وأقطابها من الكربون والزّنك وتحتوي على كلوريد الأمونيوم وعند إنتهاء شحنها لا يمكن إعادة شحنها مرّة أخرى، ويوجد نوع آخر قابل لإعادة الشّحن مثل بطاريّة الرّصاص التي تستخدم في السيّارات وأقطابها من الرّصاص وتحتوي على حامض الكبريتيك المخفّف.[٣]

ومن التطبيقات الأخرى المولّد الكهربائي أو الدّينامو، يقوم المولّد الكهربائي بتحويل الطّاقة الميكانيكيّة إلى طاقة كهربائيّة، حيث يتكوّن المولّد من مجموعة من الحلقات السّلكية الموضوعة داخل مجالٍ مغناطيسيٍ قويٍّ، وخلال حركة الحلقات السّلكية التي تعرف بإسم الملف تقطع المجال المغناطيسي فتتولّد قوّة دافعة تحرّك الملف وتولّد طاقة كهربائيّة، وكلما زادت عدد لفّات الملف ازداد طول السّلك وازدادت القوّة الدّافعة الكهربائيّة.[٤]

المراجع[+]

  1. "Electromotive force", www.britannica.com, Retrieved 07-07-2019. Edited.
  2. "Electromotive Force", phys.libretexts.org, Retrieved 07-07-2019. Edited.
  3. ^ أ ب "Applications of electromagnetic induction", physics.bu.edu, Retrieved 07-07-2019. Edited.
  4. "How Does a Generator Work?", sciencing.com, Retrieved 07-07-2019. Edited.