بحث حول تعريف التيار الكهربائي ووظائفه

ما هو تعريف التيار الكهربائي، وما هي وظائفه في حياتنا اليومية؟ التيار الكهربائي هو تدفق الشحنات الكهربائية عبر موصل، مثل الأسلاك المعدنية، نتيجة اختلاف الجهد الكهربائي بين نقطتين. من ناحية أخرى يقاس بوحدة الأمبير ويعدّ أساسًا لعمل الأجهزة الكهربائية والإلكترونية. يلعب التيار الكهربائي دورًا محوريًا في تشغيل المنازل، المصانع، وشبكات الاتصالات، من ثم يستخدم في الإضاءة، التدفئة، التبريد، وتشغيل المحركات. بالإضافة إلى ذلك، يعتبر التيار الكهربائي العمود الفقري للتطور التكنولوجي، معتمدًا في التطبيقات الطبية والصناعية الحديثة. فهم هذا المفهوم يعزز استيعابنا للطاقة الكهربائية وكيفية استخدامها بكفاءة لتحقيق التقدم والابتكار.

ما هو تعريف التيار الكهربائي؟

تعريف التيار الكهربائي: التيار الكهربائي هو معدل تدفق الإلكترونات في موصل. بالإضافة إلى أن وحدة قياس التيار الكهربائي في النظام الدولي للوحدات هي الأمبير.

كيف ينشأ التيار الكهربائي

الإلكترونات جسيمات دقيقة توجد داخل البنية الجزيئية للمادة. بينما أحيانًا، تكون هذه الإلكترونات متماسكة بإحكام، وأحيانًا أخرى تكون متماسكة بشكل غير متماسك. بالإضافة إلى أنه عندما تكون الإلكترونات متماسكة بشكل غير متماسك بواسطة النواة، فإنها تكون قادرة على التحرك بحرية داخل حدود الجسم. الإلكترونات جسيمات سالبة الشحنة، وبالتالي عندما تتحرك، يتحرك عدد من الشحنات، ونسمي هذه الحركة تيارًا كهربائيًا. ومن ناحية أخرى تجدر الإشارة إلى أن عدد الإلكترونات القادرة على الحركة يحكم قدرة المادة على توصيل الكهرباء. بالإضافة إلى أن بعض المواد تسمح بمرور التيار بشكل أفضل من غيرها. بناءً على قدرة المادة على توصيل الكهرباء، تصنف المواد إلى موصلات وعوازل.

الموصلات: تسمح هذه المواد بالتدفق الحر للإلكترونات من جسيم إلى آخر. تسمح الموصلات بنقل الشحنات من خلال الحركة الحرة للإلكترونات. يولّد تدفق الإلكترونات داخل المادة الموصلة أو الموصل تيارًا كهربائيًا. تعرف القوة اللازمة لدفع التيار عبر الموصل بالجهد.

أمثلة على الموصلات: جسم الإنسان، المحاليل المائية للأملاح والمعادن مثل الحديد والفضة والذهب.

تعرف أيضاً على: ماهو التيار الكهربائي؟

ما هو التيار الكهربائي؟

من تعريف التيار الكهربائى نجد أنه بمعنى حركة لحاملات الشحنة الكهربائية ، مثل الجسيمات المشحونة دون الذرية (على سبيل المثال، الإلكترونات ذات الشحنة السالبة، والبروتونات ذات الشحنة الموجبة)، والأيونات ( الذرات التي فقدت أو اكتسبت إلكترونًا واحدًا أو أكثر)، أو الثقوب (نقص الإلكترونات التي يمكن اعتبارها جسيمات موجبة).

التيار الكهربائي في سلك ، حيث تكون حاملات الشحنة إلكترونات، هو مقياس لكمية الشحنة المارة بأي نقطة من السلك في وحدة الزمن. في التيار المتردد، تنعكس حركة الشحنات الكهربائية دوريًا؛ أما في التيار المستمر، فلا يحدث ذلك. في العديد من السياقات، يعتبر اتجاه التيار في الدوائر الكهربائية اتجاه تدفق الشحنات الموجبة، وهو الاتجاه المعاكس لانحراف الإلكترونات الفعلي . وعند تعريف التيار الكهربائي على هذا النحو، يسمى التيارالتيار التقليدي.

رمز التيار الكهربائي

من ناحية أخرى يرمز عادةً للتيار بالرمز I. يربط قانون أوم التيار المار عبر موصل بالجهد V والمقاومة R ؛ أي أن V = I R. هناك صيغة بديلة لقانون أوم وهي I = V / R.

التيار الكهربائي في الغازات والسوائل

يتكون التيار في الغازات والسوائل عمومًا من تدفق أيونات موجبة في اتجاه واحد ، مع تدفق أيونات سالبة في الاتجاه المعاكس. ولتحليل التأثير الكلي للتيار، يؤخذ اتجاهه عادةً في اتجاه حامل الشحنة الموجبة. يعادل تيار الشحنة السالبة المتحرك في الاتجاه المعاكس تيار شحنة موجبة بنفس المقدار تتحرك في الاتجاه الاصطلاحي ، ويجب إضافته إلى التيار الكلي. يتكون التيار في أشباه الموصلات من حركة الفجوات في الاتجاه الاصطلاحي والإلكترونات في الاتجاه المعاكس.

تعرف أيضاً على: الطاقة الكهربائية: توليد واستخدام الكهرباء

ما هو تعريف شدة التيار الكهربائي؟

بعد تعريف التيار الكهربائى يمكننا تحديد تعريف شدة التيار وفرق الجهد، حيث أن شدة التيار الكهربائي بكمية الشحنة المارة عبر موصل في وحدة زمنية أما فرق الجهد يعادل الجهد الشغل اللازم لكل وحدة شحنة لنقل شحنة اختبار موجبة من النقطة الأولى إلى الثانية.تقاس الشدة بوحدة كولوم في الثانية (C/s)، أي ما يعادل أمبيرًا واحدًا (A) . وأهم أجهزة قياس التيار الكهربائي هي الجلفانومتر والأمبيرمتر.[1]

تعرف أيضاً على: دراسة لأهم قوانين نيوتن

ما هو التيار الكهربائي وأنواعه؟

يمكن تصنيف التيار الكهربائي حسب طبيعته إلى:

تعريف التيار الكهربائي المستمر

يتكون من إزاحة الشحنات الكهربائية التي لا تغير اتجاه انتقالها بمرور الوقت ورمز التيار الكهربائى المستمر (DC).

وفي التيار المستمر اتجاه التيار الكهربائي تتدفق الشحنة الكهربائية، بعكس النوع الاخر وهو التيار المتردد. ويظهر التيار المستمر في العديد من التطبيقات المنخفضة الجهد، خصوصا تلك التي تعمل بالبطاريات، التي تولد تيارًا مستمرا فقط، أو أنظمة الطاقة الشمسية، حيث أن الخلايا الشمسية بإمكانها توليد تيارات مسمترة فقط. اذا فنظام توليد الطاقة الكهربائية من الخلايا الشمسية يقوم بتوليد تيار كهربائي مستمر.

التيار الكهربائي المتردد ورمزه(AC)

تعريف التيار الكهربائى المتردد: يتغير اتجاه التيار ومستوى حركته دوريًا، على عكس التيار المستمر. وهو تيار فعال، لذا يستخدم عادةً في المنازل والشركات.

والتيار المتردد له عده انواع منها التيار المتردد الجيبي والتيار المتردد المنشاري والتيار المتردد المثلثي والتيار المتردد الرباعي، وكل نوع له خصائص ومميزات. واكثر الانواع المستخدم هو التيار المتردد الجيبي.

نحن اليوم وفي عالمنا هذا نستخدم التيار المتردد لكل استخدامات نقل الطاقة الكهربية لأنه ملائم أكثر من التيار المباشر عند النقل لمسافات طويلة ولا يفقد نسبه كبيرة من طاقته لأغراض توزيع ونقل الطاقة الكهربائية وقلة تكلفت نقلة مقارنة بالتيار المستمر إلا أن التيار المستمر ذو الجهد العالي ايضا يستخدم  لنقل الطاقة من نقطة لأخرى لمسافات طويلة وللكابلات التي تمر تحت الماء، وقد تكون قيمة الجهد بضعة كيلوفولت إلي حوالي واحد ميجافولت.

التيار ثلاثي الطور

يتكون من ثلاث تيارات متناوبة لها نفس التردد والسعة تسمى الأطوار .

التيار أحادي الطور

يتم الحصول على هذا النوع من التيار من طور واحد للتيار ثلاثي الطور وكابل محايد مما يجعل من الممكن استخدام طاقة الجهد المنخفض.

الاجهزة في بيوتنا تستخدم التيار الكهربائي المتردد AC

حاليا ، أغلب الاجهزة الكهربائية المستخدمه في البيوت تستخدم تيارا كهربائيا مترددا AC وكما ذكرت بما أن الخلايا الشمسية تقوم بانتاج تيار كهربائي مستمر DC فلهذا حتى نستطيع تشغيل الاجهزة الكهربائية التي تعمل بتيار كهربائي متردد AC فلا بد لنا من تحويل التيار التردد إلى مستمر عن طريق جهاز يسمى  Inverter (انفيرتر) او العاكس.

من خلال تعريف التيار الكهربائي المستمر يتوضح لنا أنه لو اردنا تحويل التيار المتردد AC الى التيار المستمر DC فاننا نستخدم جهازا يسمى Rectifier (ريكتيفير).[2]

تعرف أيضاً على: وحدة قياس الكثافة في الفيزياء

وختاماً، أول ما يجب أن نعرفه عند بناء نظام توليد طاقة كهربائية من الطاقة الشمسية اننا سوف نحتاج انفرتر Inverter لتحويل التيار الكهربائي من تيار مستمر DC الى تيار متردد AC إن كنا نود تشغيل أجهزة المنزل الكهربائية المعتادة كالتلفزيون والكمبيوتر والإضاءة التي تعمل في المنزل، ومن أهم التعريفات فى الفيزياء هو تعريف التيار الكهربائي فالتيار الكهربى لاغنى عنه فى كل مكان حولنا.

• Britannicaelectric current-بتصرف
• FerrovialWhat is electric current?-بتصرف

مشاركة المقال

وسوم