معلومات عن التيار الكهربائي

بواسطة: - آخر تحديث: ١١:٤٦ ، ١٣ سبتمبر ٢٠١٩
معلومات عن التيار الكهربائي

الكهرباء

تُعبّر الكهرباء عن مجموعةٍ من الظّواهر الفيزيائيّة المرتبطة بوجود المواد التي تمتلك خاصيّة الشّحنات الكهربائية وحركتها؛ حيث يسهم وجود الشّحنات الكهربائية سواء أكانت موجبة أم سالبة بإنتاج المجال الكهربائي، وينتج عن حركة هذه الشّحنات التيار الكهربائي والذي ينتج عنه مجال مغناطيسيّ، وعمليًّا تُعدّ الكهرباء هي قلب العديد من التّقنيات حيث إنّها تُستخدم على شكل طاقةٍ كهربائيّةٍ بالإضافة إلى استخدامها في الإلكترونيات.[١]

التيار الكهربائي

يُعبّر مصطلح التيار الكهربائي عن حركة الشّحنات الكهربائية، وغالبًا ما تكون هذه الشّحنات محمولة عن طريق الإلكترونات والبروتونات في الذّرة؛ حيث تحمل البروتونات شُحنات كهربائيّة موجبة أمّا الإلكترونات فتحمل شُحنات كهربائيّة سالبة، وعند ذكر التيار الكهربائي غالبًا ما يتم الإشارة إلى أشكال الطّاقة الكهربائية التي يُمكن التحكّم بها والتي تتولّد عن طريق البطاريّات أو الخلايا الشّمسية أو خلايا الوقود، بدلًا من التيار الكهربائي الذي يتّخذ شكل التّفريغ المُفاجىء للكهرباء السّاكنة كصاعقة البرق أو الشّرارة وغيرها.[٢]

أنواع التيار الكهربائي

يُوجد نوعان رئيسان من التيار الكهربائي، ويُرمز لهما غالبًا بالحروف الإنجليزيّة AC وDC اختصارًا للكلمات التي تُعبّر عن كل من التيار المتردد والتيار المستمر، وفيما يأتي توضيح لنوعي التيار الكهربائي:

التيار الكهربائي المستمر

يُعبّر التيار الكهربائي المُستمر "Direct current" عن التدفّق أحادي الاتّجاه للشحنة الكهربائية؛ حيث تتدفّق الشحنة باتجاهٍ ثابتٍ بخلاف التيار المُتردد أو غير المُستمر،[٣] فعلى سبيل المثال ينتج التيار المستمر عبر البطاريّات؛ وتكون المحطّات السالبة والموجبة للبطاريّة مُتعاقبة دائمًا من الموجبة إلى السّالبة؛ حيث يتدفّق التيار دائمًا في نفس الاتجاه بين المحطتين،[٤] وقد أُطلق على هذا التيار سابقًا اسم التيار الجلفاني، ويُنتج من قِبل العديد من المصادر بالإضافة للبطاريات كالخلايا الشمسيّة والمزدوجات الحراريّة أو العاكس الكهربائي؛ وهو أحد أنواع الآلات الكهربائية من نوع الدينمو، وقد يتدفّق التيار المستمر عبر مُوصل كهربائيّ كالسّلك كما أنّه قد يتدفّق عبر المواد شبه الموصلة والمواد العازلة بالإضافة لإمكانيّة تدفّقه بالفراغ على شكل إلكترون أو حزم أيونيّة.[٣]

التيار الكهربائي المتردد

يُعبّر التيار الكهربائي المتردد أو المتناوب " Alternating Current" عن التيار الذي ينعكس اتجاهه أو يتحوّل من 50 مرّة في الثانية إلى 60 مرّة في الثانية الواحدة بحسب النظام الكهربائي المُستخدم؛ فعلى سبيل المثال فإنّه يتذبذب 60 مرة في الثانية بحسب النظام المُستخدم في الولايات المتحدة الأمريكية و50 مرة في الثانية الواحدة بحسب النظام المستخدم في أوروبا، ويصدر هذا التيار عن طريق محطّات توليد الطّاقة، وإنّ الفائدة الرئيسة من هذا النّوع هي سهولة تغيير الجهد الكهربائي باستخدام جهاز يُسمّى المحوّل؛ حيث تسهم هذه الميزة بتوفير الشركات لقدرٍ كبيرٍ من الأموال عن طريق نقل الطّاقة عبر المسافات الطويلة باستخدام الجهود العالية.[٤]

حساب التيار الكهربائي

يعدّ التيار الكهربائي في السّلك الذي تحمل به الإلكترونات الشّحنات الكهربائية هو مقياس لكميّة الشحنة المارّة عند أي نقطة من السّلك في وحدة الوقت، وفي العديد من الحالات يتمّ اعتبار اتجاه التيار في الدّوائر الكهربائية باتّجاه تدفّق الشحنة الموجبة وهو الاتجاه المُعاكس للسريان الفعليّ للإلكترون؛ ويُطلق عليه اسم التيار التّقليدي، وعادةً ما يُرمز للتيّار بالحرف I باللغة الإنجليزيّة، ويُمكن حسابه عن طريق قانون أوم الذي يربط بين تدفّق التيار الكهربائي خلال الموصل والجهد الكهربائي والمقاومة كالآتي؛ V=IR أو I=V/R، وتٌشير الرّموز السّابقة لما يأتي:[٥]

  • V: الجهد الكهربائي أو الفولتيّة.
  • I: التيار الكهربائي.
  • R: المقاومة الكهربائية.

كيفية تدفق التيار الكهربائي

يُعدّ سريان التيار الكهربائي مهم جدًا في الحياة العمليّة حيث إنّه يُستخدم في تشغيل العديد من الأدوات التي تستهلك الطّاقة الكهربائية للتمكّن من العمل، وهُناك العديد من الخصائص والميّزات الخاصّة بالتيار، وينتج التيار الكهربائي من تدفّق الإلكترونات؛ إلّا أنّ هذه الإلكترونات لا تقفز مباشرة من النّقطة الأصليّة للتيّار إلى الاتجاه الأخير، فالطريقة تتم بعكس ذلك؛ حيث يتحرّك كل إلكترون بمسافةٍ قليلةٍ إلى الذّرة التالية محوّلًا طاقته إلى إلكترون آخر في تلك الذّرة الذي يقفز بدوره إلى الذّرة الأخرى وهكذا، وعلى الرّغم من عدم تحرّك الإلكترونات نفسها بسرعةٍ إلّا أنّ التيار الكهربائي يتحّرك بسرعة الضّوء، حيث يُسخّن التيار الموصل الذي يتدفّق عبره، وتسهم هذه العمليّة في إنتاج الضّوء في المصابيح الكهربائية أو الحرارة في المواقد الكهربائية،[٦] كما قد يتكوّن التيار من تدفّق الجسيمات المشحونة بالشحنة الموجبة في بعض الحالات؛ ويُطلق على هذه الجسيمات اسم الأيونات الموجبة؛ حيث تُعبّر عن الذّرة أو مجموعة الذّرات التي تحمل الشحنة الموجبة.[٧]

خصائص التيار الكهربائي

يتميّز التيار الكهربائي بالعديد من الخصائص التي تميّزه، وتدخل هذه الخصائص بالقانون الفيزيائيّ الخاص بحساب قيمة التيار السارية في السلك أو الموصل الكهربائي، وفيما يأتي ذكر لهذه الخصائص:[٧]

  • فرق الجهد الكهربائي: يجب أن تُوجد عدّة ظروف لتمكين عمليّة سريان التيار، ومنها يحب أن يوجد جهد كهربائي بين نقطتين، ويُشير مصطلح الجهد الكهربائي إلى القوة المُنتجة من مجموعةٍ من الإلكترونات في مكانٍ واحدٍ أكبر من قوّة الإلكترونات في مكانٍ آخرٍ، وتدفع القوّة الأكبر الإلكترونات من المكان الأول باتّجاه المكان الثّاني.
  • المقاومة الكهربائية: يُعدّ الممر الذي تسير فيه الإلكترونات ضروريًا أيضًا لسريان التيار، حيث توفّر بعض المواد إمكانيّة هذا السريان في حين لا يسري في بعض المواد الأخرى، وتعتمد الموصلية الكهربائية وهي إحدى الخصائص الطبيعيّة على مقاومتها لحركة الإلكترونات، حيث تُربط الإلكترونات في بعض المواد بروابط كيميائيّة لا تتوفّر لإجراء تيار كهربائي، وفي بعض المواد الأخرى تكون أعداد الإلكترونات حرّة الحركة وتتدفّق بسهولة.

المراجع[+]

  1. "Electricity", en.wikipedia.org, Retrieved 25-08-2019. Edited.
  2. "What Is Electric Current?", www.livescience.com, Retrieved 26-08-2019. Edited.
  3. ^ أ ب "What Is an Electrical Current?", www.thoughtco.com, Retrieved 26-08-2019. Edited.
  4. ^ أ ب "How Electricity Works", science.howstuffworks.com, Retrieved 26-08-2019. Edited.
  5. "Electric current", www.britannica.com, Retrieved 26-08-2019. Edited.
  6. "Types of Electric Current", sciencing.com, Retrieved 26-08-2019. Edited.
  7. ^ أ ب "Electric Current", www.encyclopedia.com, Retrieved 26-08-2019. Edited.