الجهد الكهربائي والفولتية

أسس الكهرباء

تصنيف المواد حسب موصليتها للكهرباء:-

تصنف المواد إلى ثلاث أنواع حسب موصليتها وهي كما يلي

1- المواد الموصلة:- و هي المواد التي تسمح بمرور التيار الكهربائي من خلالها مثل النحاس, الألمنيوم, و غيرها من المعادن الموصلة للكهرباء, و تتراوح المواد في موصليتها حسب المقاومة النوعية لكل مادة.

2- المواد العازلة:- و هي المواد التي لا تسمح بمرور التيار الكهربائي من خلالها, و ذلك بسبب تركيبها الداخلي و الترابط القوي بين ذراتها, مثل الخشب, المطاط, الخزف, و غيرها من المواد العازلة.

3- المواد شبه الموصلة:- و هي مواد تقع بين المواد الموصلة و المواد العازلة من حيث توصيلها للكهرباء, أي بمعنى أخر فالمواد شبه الموصلة تكون عازلة عند درجة الصفر المطلق و تحت تأثير درجة حرارتها تبدأ موصليتها بالزيادة نتيجة تفكك الرابطة القوية بين ذراتها بفعل الحرارة, و من المواد شبه الموصلة الجرمانيوم, السيلكون.

مفهوم التيار و الفولطية و المقاومة الكهربائية

* التيار الكهربائي

إذا تم توصيل سلك من النحاس مع مصدر للطاقة الكهربائية مثل البطارية, فيؤدي ذلك إلى حركة الالكترونات داخل السلك, و من ذلك نستنتج تعريف للتيار الكهربائي.
التيار الكهربائي:- هو كمية الشحنة المارة في موصل تحت تأثير قوة خارجية ناتجة من مصدر كهربائي كالبطارية.
ويكون اتجاه التيار معاكس لاتجاه الالكترونات ( اتجاه التيار من الموجب إلى السالب )


و تمثل المعادلة التالية طريقة حساب قيمة التيار الكهربائي

ت = ك ÷ ن
حيث:-
ت:- التيار ( أمبير )
ك:- الشحنة الكهربائية ( كولوم )
ن:- الزمن ( ثانية )

مثال:- احسب مقدار التيار الكهربائي إذا علم أن مقدار الشحنة الكهربائية المارة في موصل حلال 4 ثواني تساوي 8 كولوم.

الحل:-
المعطيات:- المطلوب إيجاد التيار و المعروف قيمة الشحنة و الزمن حيث الشحنة ( ك ) تساوي 8 كولوم, و مقدار الزمن ( ن ) 4 ثواني

نطبق على قانون التيار ت = ك ÷ ن ت = 8 ÷ 4 ت = 2 أمبير


أنواع التيار الكهربائي
1- التيار المستمر:- هو التيار الذي تبقى قيمته و اتجاهه ثابت مع مرور الزمن, و من مصادر التيار المستمر المركم الرصاصي ( البطارية ) المستخدم في السيارات

2- التيار المتناوب:- هو التيار الذي تتغير قيمته و اتجاهه مع تغير الزمن, ومن التيار المتناوب التيار المتولد من محطة توليد الطاقة الكهربائية و التي يزود المنازل بالتيار الكهربائي.

أشكال موجات التيار المتناوب

1- تيار متناوب شكل موجه مربعة 2- تيار متناوب شكل موجة سن منشار 3- تيار متناوب شكل موجة جيبي

* الفولطية ( فرق الجهد الكهربائي )

يحتاج سريان التيار الكهربائي لوجود قوة تؤثر على الالكترونات, و يمكن أن تكون هذه القوة المؤثرة هي فرق الجهد أو القوة الدافعة الكهربائية أو الفولطية و جميعها تسميات قد تتشابه في المعنى.
ويمكن تعريفها:- بأنها القوة التي تجبر الالكترونات ( الشحنات ) على التحرك في اتجاه معين عبر الموصل, أي تسبب سريان التيار الكهربائي.

و يعرف فرق الجهد:- بالشغل المبذول لتحريك شحنة كهربائية من نقطة اقل جهد إلى نقطة أعلى جهدا.
و يمكن تحقيق ذلك طبقا للمعادلة التالية:-

ف = ش ÷ ك
حيث:-
ف:- فرق الجهد الكهربائي ( بالفولط )
ش:- الشغل المبذول ( بالجول )
ك:- مقدار الشحنة الكهربائية ( بالكولوم )

مثال:- احسب فرق الجهد بين نقطتين في نظام كهربائي إذا كان الشغل المبذول 60 جولا لتحريك شحنة كهربائية مقدارها 20 كولوم.

المعطيات:- ش = 60 جول ك = 20 كولوم

الحل:-

ف = ش ÷ ك ف = 60 ÷ 20 ف = 3 فولط