التيار الكهربائي: ما هو ، أنواعه ، صيغته ، آثاره

ال سلسلةكهربائي انها ال حركة الشحنات الكهربائية, مثل الإلكترونات التي تحدث داخل مواد مختلفة نتيجة لتطبيق فرق الجهد الكهربائي. التيار الكهربائي هو عظمةالفيزياء الذي يتيح لنا معرفة ما هو الكميهفيالشحنة التي تعبر المقطع العرضي للموصل كل ثانية. وفقًا للنظام الدولي للوحدات ، تُقاس الشحنة الكهربية بوحدة A.s (أمبير بالثواني) ، وتسمى هذه الوحدة بدورها الكولوم (C).

نظرةأيضا: كل شيء عن الكهرباء الساكنة

أنواع التيار الكهربائي

يوجد نوعان من التيار الكهربائي: التيار الكهربائي المستمر و التيار الكهربائي المتردد. على الرغم من أن كلاهما يتعامل مع حركة شحنات كهربائية ، إلا أنهما مختلفان اختلافًا جوهريًا.

• التيار الكهربائي المستمر

ال التيار الكهربائي المستمر هو الذي تجبر الإلكترونات على التحرك فيه اتجاه واحد. هذا لا يعني ، مع ذلك ، أن جميع الإلكترونات تتحرك بطريقة منظمة ، لأن حركة الشحنات الكهربائية في الواقع فوضوية وبطيئة للغاية. هذا هو نتيجة العديد من الاصطدامات التي تعرضت لها الإلكترونات مع الشبكة البلورية للموصلات أثناء جرها بفعل a الحقل الكهربائي خارجي.

نظرةأيضا:الدوائر الكهربائية - ما هي ، العناصر ، الأنواع

• التيار الكهربائي المتردد

في سلسلةكهربائيبالتناوب ، الشعور حركة من الإلكترونات دوريامعكوسة بسبب انعكاس في قطبية الجهد المطبق على الموصل. في هذا النوع من التيار الكهربائي ، تظل الإلكترونات تتأرجح حول نفس الموضع ، وهذا يسبب أن هناك فقدان أقل للطاقة بسبب تأثير جول ، وتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حراري. في البرازيل ، يبلغ تردد التذبذب للتيار الكهربائي المتردد 60 هرتز ، أي أن الإلكترونات داخل الأسلاك تتحرك ذهابًا وإيابًا حوالي 60 مرة في الثانية.

صيغة التيار الكهربائي

يمكن حساب التيار الكهربائي كنسبة من مقدار الشحنة الكهربائية التي تمر عبر موصل خلال الفترة الزمنية. أبسط معادلة يتم استخدامها لحساب التيار الكهربائي موضحة أدناه ، تحقق منها:

أنا - التيار الكهربائي (أ)

س - الشحنة الكهربائية (C)

ر - فترات زمنية)

في حالة ما اذا المعادنالموصلات، حيث يتم التوصيل بواسطة حركة الإلكترونات ، يمكننا حساب التيار الكهربائي كدالة لعدد الإلكترونات التي تمر عبرنا كل ثانية. لهذا ، من الضروري أن نتذكر تكميم الشحنة الكهربائية، تخبرنا خاصية المادة هذه أن مقدار الشحنة الإجمالية المخزنة في الجسم مُعطى بواسطة عدد صحيح مضاعف للشحنة الأساسية (e = 1.6.10^-19 ج) موجودة في البروتونات والإلكترونات.

لا - عدد الإلكترونات

و - الشحنة الكهربائية الأساسية

إذا قمنا بدمج المعادلتين الموضحتين ، فيمكننا كتابة الصيغة التالية للتيار الكهربائي:

الصيغ الموضحة مفيدة في حل معظم التمارين التي تتضمن التيار الكهربائي ، ولكنها ليست مفيدة في الحالات التي يكون فيها التيار الكهربائي متغيرًا. في مثل هذه الحالات ، من الشائع تقديم رسم بياني مثل الرسم الموضح أدناه ، ملاحظة:

الرسم البياني النوعي للتيار الكهربائي المتغير.

يوضح الرسم الموضح أعلاه الوحدة النمطية لـ التيار الكهربائي المتغير كدالة للوقت. لاحظ أن حجم هذا التيار الكهربائي آخذ في التناقص. في هذه الحالات ، من المفيد جدًا حساب منطقة الرسم البيانيالذي يتوافق مع كمية البضائع أجريت خلال تلك الفترة الزمنية.

نظرةأيضا:ما هو المجال الكهربائي؟

الخريطة الذهنية: التيار الكهربائي

* لتنزيل الخريطة الذهنية بصيغة PDF ، انقر هنا!

المعنى التقليدي والإحساس الحقيقي للتيار الكهربائي

ا بالمعنى الحقيقي التيار الكهربائي هو الذي تنتقل فيه الإلكترونات نحوإمكانات كهربائية أعلى (موجب) ، لأن شحنته الكهربائية سالبة. ومع ذلك ، لأسباب تعسفية بحتة ، من الممكن افتراض أن للإلكترونات شحنة موجبة وأنها التحرك نحو أدنى جهد كهربائي ، من أجل تسهيل الفهم والحسابات المتعلقة بالتيار كهربائي.

تحقق من الجدول الذي يلخص مفاهيم المعنى الحقيقي والمعنى التقليدي:

بالمعنى الحقيقي	تتحرك الإلكترونات ذات الشحنة السالبة نحو الجهد الموجب
بالمعنى التقليدي	تتحرك الإلكترونات الموجبة الشحنة نحو الجهد السالب

التيار الكهربائي والطاقة

عندما يمر التيار الكهربائي عبر المواد الموجودة المقاومة الكهربائية، ظاهرة تسمى تأثير الجوليحول جزءًا من الطاقة المخزنة في ناقلات البضائع في الحرارة.

من خلال وحدة التيار الكهربائي ، من الممكن حساب ما هو تبدد القوة، أي مقدار الحرارة المتولدة في كل ثانية بسبب مرور تيار كهربائي. تحقق أدناه من الصيغ الرئيسية المستخدمة لحساب الطاقة الكهربائية المشتتة:

ص - الطاقة (W)

ر - المقاومة الكهربائية (Ω)

أنا - التيار الكهربائي (أ)

يو - الجهد الكهربائي أو الجهد الكهربائي (V)

أعلاه ، لدينا ثلاث طرق ممكنة لحساب الطاقة الكهربائية. نسمي U انخفاض الجهد أو الجهد الكهربائي ، الذي يتم إنشاؤه بين أطراف الموصل ، تقيس المقاومة الكهربائية R المقاومة التي تقدمها بعض الوسائل لمرور التيار كهربائي.

آثار التيار الكهربائي

في المصابيح المتوهجة يتم ملاحظة التأثيرات الحرارية والمضيئة للتيار الكهربائي.

التيار الكهربائي قادر على إحداث تأثيرات مختلفة عند توصيله عبر الأجسام. من بينها ، يمكننا تسليط الضوء على:

• التأثيرات الحرارية: عندما يمر التيار الكهربي عبر وسيط له مقاومة كهربائية ، فإن الاصطدام بين الإلكترونات والذرات في الموصل يتسبب في حدوث قدر كبير من التسخين.

• التأثيرات الكيميائية: يمكن إحداث بعض التفاعلات الكيميائية أو حتى تحفيزها عند حدوثها في وجود تيارات كهربائية.

• التأثيرات المغناطيسية: يؤدي مرور التيار الكهربائي في الموصلات إلى ظهور مجال مغناطيسي حولها.

• التأثيرات الفسيولوجية: عندما يمر التيار الكهربائي عبر الكائنات الحية ، يمكن أن تنقبض عضلاتها بقوة. قد تكون بعض قيم التيار الكهربائي قاتلة.

• تأثيرات ضوئية: يمكن أن يولد التيار الكهربائي الضوء عند المرور عبر أنواع معينة من الغازات المتأينة ، مثل تلك المستخدمة في مصابيح الفلورسنت أو مصابيح الزئبق.

من الآثار المذكورة أعلاه ، أحدها ذو أهمية كبيرة لسلامتنا ، منذ التأثيرات الفسيولوجية للتيار الكهربائي يمكن أن تكون شديدة في البشر.

تحقق من جدول يسرد شدة التيار الكهربائي مع العواقب المحتملة لمروره عبر جسم الإنسان:

شدة التيار الكهربائي (A)	التأثير الفسيولوجي الأكثر شيوعًا
0.001 إلى 0.01	وخز صغير
0.01 إلى 0.1	تقلصات العضلات والألم وصعوبة التنفس والسكتة القلبية.
0.1 إلى 0.2	الرجفان البطيني
0.2 إلى 1.0	السكتة القلبية والسكتة القلبية التنفسية.
1.0 إلى 10.0	الحروق الشديدة والسكتة القلبية وربما الموت

بي. رافائيل هيلربروك

مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/corrente-eletrica.htm