مفهوم التيار الكهربائي
التيار الكهربائي
هو عبارة عن نسق تدفق الشحنات الكهربائية عبر سلك ناقل، حيث إن الشحنة الكهربائية قد تكون أيونات أو إلكترونات أو كليهما، ويمكننا التحكم في تدفّق الشحنة الكهربائية عن طريق مكوّنات الدائرة الكهربائية التي تمثل عقدة مغلقة تسمح بتنقل الشحنة من نقطة إلى أخرى، فعند إضاءة المصباح الكهربائي على سبيل المثال فإنّ هذا يعني أنّ تياراً كهربائياً نتج عن انتقال الإلكترونات الحرّة واندفاعها بسرعة هائلة داخل ذرات الأسلاك، ما جعل المصباح يضيء.
وحدة التيار الكهربائي
يقاس التيار الكهربائي تبعاً لنظام الوحدات الدولي بوحدة تسمى وحدة الأمبير أو (Amps)، والتي يمكن تعريفها على أنّها: تدفق الشحنة الكهربائية عبر سطح معيّن بمعدل واحد كولوم في الثانية، حيث إنّ قيمة كل أمبير تساوي تدفّق (6.241×1018) إلكترونات في الثانية، كما يتم قياس التيار الكهربائيّ عن طريق جهاز يسمّى الأميتر، ويرمز للتيار في المعادلات والمخططات الهندسية بحرف i.
أنواع التيار الكهربائي
على الرغم من اعتماد أغلبية شركات العالم نظام التيار المتناوب AC؛ نظراً لفعاليته وقدرته على نقل التيار الكهربائي لمسافات طويلة جداً بالمقارنة مع التيار المستمرّ DC، فإنّه لا زال هناك ثلة من المدافعين عن التيار المستمرّ DC، لذا لا بدّ من معرفة كيفيّة عمل كل نوع، واستخدامات كل منهما على حدة:
- التيار المستمر DC: تنتقل الطاقة الكهربائية داخل الدائرة الكهربائية في اتجاه واحد، حيث تتدفق الإلكترونات من القطب السالب إلى القطب الموجب، ويظل اتجاه التيار ثابتاً مع ثبات الجهد والتيار مهما تغير الزمن، ويستخدم هذا النوع في التطبيقات ذات الجهد المنخفض، مثل التيارات المستخدمة في الخلايا الشمسية أوالبطاريات.
- التيار المتناوب AC: يتغير اتجاه تدفّق الإلكترونات داخل الدائرة الكهربائية عدّة مرّات في الثانية، بسبب تناوب القطبين السالب والموجب، ويستخدم هذا النوع عند توصيل المولدات الكهربائية الضخمة، والمحرّكات.
فرق الجهد الكهربائي
حتى يسري التيار الكهربائي في دائرة ما، يجب أن يكون بين طرفي الدائرة فرق في الجهد الكهربائي بمعنى أن يحمل أحد طرفي الدائرة عدد كبير من الإلكترونات بينما الطرف الآخر يكون لديه نقص في الإلكترونات، ونتيجة لتدفق الإلكترونات ينشأ التيار الكهربائي في الدائرة.
قانون أوم
من أهم القوانين الكهربائية، والذي ينصّ على أنّ التيار المارّ بين نقطتين عبر سلك ناقل يتناسب طردياً مع فرق الجهد الكهربائي، مع إدخال ثابت التناسب، وقيمة المقاومة، ويمكن تمثيل العلاقة رياضياً من خلال المعادلة الحسابيّة التالية:
V = I × R.
