مفهوم التيار الكهربائي:
التيار الكهربائي من أحد المفاهيم الأساسية في العلوم الإلكترونية والكهربائية وهو جوهر علم الكهرباء، فهو عبارة عن حركة تدفق مجموعةٍ من الإلكترونات بشكلٍ واتجاهٍ محددٍ، وهو حالة تفريغٍ مفاجئ للكهرباء الساكنة كالبرق مثلًا، يتم شحن معظم هذه الشحنة الكهربائية بواسطة الإلكترونات السالبة والبروتونات الموجبة داخل الذرة، حيث تقوم الإلكترونات السالبة بنقل الشحنة في مادةٍ موصلةٍ من مكانٍ لآخرٍ ويمكن أن نشبه تدفق الإلكترونات في سلكٍ معدني بتدفق الماء في أنبوب حيث تبدأ المياه بالسريان لتصل لنهاية فوهة الأنبوب وتخرج من نهايته، وبنفس الطريقة تتدفق الإلكترونات داخل السلك المعدني، وتقاس شدة التيار الكهربائي بوحدة الأمبير.و بمعنى آخر التيار الكهربائي هو كمية الشحنة التي تجتاز السلك خلال 1 ثانية
أنواع التيارات الكهربائية:
هناك نوعان للتيار الكهربائي وهما:
التيار الكهربائي المستمر (Courant continue)
يرمز له بـ DC، وهو تيار يتدفق بشكلٍ منتظمٍ وثابتٍ من الاتجاه السالب للاتجاه الموجب، وهو ثابت الشدة، ويسير باتجاهٍ واحدٍ، ويمكن أن تتغير شدة التيار مع الوقت، ولكن اتجاهه يبقى ثابتًا في كل الأوقات.
يتم توليد هذا التيار بواسطة الخلايا الكهروضوئية غالبًا، وتوفره البطاريات بأنواعها، ويُستَخدم لتشغيل الأجهزة الكهربائية كالثلاجات وغسالات الصحون.
فوائد التيار الكهربائي المستمر:
- قلة عدد التوصيلات المستخدمة فيه.
- مقاومته أقل من مقاومة التيار المتردد (المتناوب).
- انخفاض الجهد بشكل أقلّ نسبيًّا من التيار المتردد.
- قلة التداخل مع دوائر الاتصالات.
- انخفاض الضغط على الموصلات مما يتطلب عزلًا أقل.
- سلبيات التيار الكهربائي المستمر:
- صعوبة توليده مع جهد عالٍ.
- لا يمكن زيادة الجهد الكهربائي (Voltage) لابسهولة لنقل الجهد العالي.
التيار الكهربائي المتردد أو المتناوب (Courant alternetive)
يرمز له بـ AC، وهو التيار الذي يتدفق بشكلٍ متناوبٍ، وهو متغير الشدة والاتجاه بشكل دوري؛ حيث يتغير اتجاهه تارةً من القطب الموجب إلى السالب، وتارةً من القطب السالب للقطب انواع التيار الكهربائي الموجب، وإنّ عدد المرات التي يغير فيها هذا التيار اتجاهه في ثانيةٍ واحدةٍ تسمى بتردد التيار المتناوب.
يمكن تمثيل هذا التيار بواسطة شكل بياني لموجةٍ قد تكون مربعة أو مثلثة، ولكن الأسهل هو الموجة الجيبية، وفي كل دورة كاملة لموجة جيبية نرى نصفًا موجبًا ونصفًا سالبًا.
التردد المعروف 50 هرتز أو 60 هرتز
أي أنه خلال 1 ثانية عدد الموجات الموجبة = 50 وكذلك السالبة
أو = 60 وكذلك السالبة بالنسبة للتردد 60 هرتز
يستخدم هذا التيار لتوفير الطاقة في المنازل والمباني السكنية، ويتم توليده بواسطة مولدات، إما عن طريق الرياح أو البخار أو المياه، يتم استخدامه في المنازل لسهولة نقل وتوليد هذا التيار عبر مسافاتٍ طويلةٍ ففي الفولتية العالية (أكثر من 110 كيلوفولت) تكون خسارة الطاقة أقل في النقل المتناوب، أي أن ارتفاع فرق الكمون يؤدي لانخفاض شدة التيار، مما يؤدي لانخفاض الحرارة المتولدة في خط الطاقة بسبب المقاومة.
فوائد التيار الكهربائي المتردد:
- التوفير الناتج عن رخص تكاليف إنتاج التيار المتردد مقارنةً بالتيار المستمر.
- سهولة صيانة الآلات المستخدمة في التيار المتناوب وبساطة تصميمها.
- استخدامه لنقل طاقة التيار الكهربائي لمسافات طويلة.
- سهولة التحويل من جهدٍ منخفضٍ لجهدٍ عالٍ أوالعكس باستخدام محول، مما يقلل من الخسائر عند النقل لمسافاتٍ طويلةٍ.
-إنتاج عزم دوران أعلى في محركات التيار المتردد من محركات التيار المستمر.
أما سلبيات التيار الكهربائي المتردد:
- خطورة استخدامه دون عزل لارتفاع قيمة الذروة بالنسبة للفولتية.
- يمكن أن يسبب صعقًا كهربائيًّا مؤذيًا عند لمس نواقله غير المعزولة.
- إمكانية تداخله مع إشارات الاتصال.
وحدة التيار الكهربائي :
وحدةالتيار الكهربائي هو أمبير، والذي هو تدفق الشحنة الكهربائيّة عبر سطح بمعدل واحد كولوم في الثانية الواحدة، ويتم قياس التيار الكهربائي باستخدام جهاز يُسمّى مقياس التيار الكهربائي.
قانون أوم:
وينصّ قانون أوم على أنّ التيار المار خلال موصل ما بين نقطتين يتناسب طرديّاً مع فرق الجهد عبر النقطتين، مع إدخال ثابت التناسب، وقيمة المقاومة، ويتم الوصول إلى واحدة من المعادلات الرياضيّة المعتادة التي تصف هذه العلاقة: I= V / R حيث I هو التيار من خلال موصل في وحدات أمبير، V هو فرق الجهد قياس عبر موصل بوحدات فولت، وR هي المقاومة للموصل في وحدات من أوم، وبشكل أكثر تحديداً ينص قانون أوم على أنّ R في هذه العلاقة هو ثابت ومستقل للتيار.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
يمكنك تحميل الملف(بصيغة pdf) : اضغط على الرابط ادناه
أخي الزائر: لاتنسى دعمنا بالإشتراك معنا, وأخيرا نسأل الله النوفيق لنا ولكم وشكـــــــرا...
