التيار الكهربائي و الشحنة الكهربائية

التيار الكهربائي و الشحنة الكهربائية

التيار الكهربائي: هو حركة الالكترونات باتجاه واحد من القطب الموجب الى القطب السالب.

أي: التيار ذات شدة كبيرة يعني ان عددا من الالكترونات يمر في كل ثانية خلال مساحة المقطع العرضي للموصل.

* في حالة الموصل الفلزي: التيار الكهربائي هو حركة الالكترونات باتجاه واحد.

* في حالة المحاليل: التيار الكهربائي هو نتيجة حركة الايونات الموجبة والايونات السالبة.

شدة التيار الكهربائي

* عبارة عن كمية الشحنة الكهربائية التي تمر عبر مقطع المادة الموصلة خلال وحدة زمن واحدة.

* كلما كانت وتيرة مرور الالكترونات في الموصل (عدد الالكترونات في الثانية) اكبر ازدادت شدة التيار.

* تتعلق شدة التيار بالمصدر (المزود الكهربائي/ البطارية) وايضا بمركبات الدائرة الكهربائية وطريقة توصيلها.

وحدة قياس شدة التيار الكهربائي تدعى ’امبير’ , على اسم العالم الفرنسي اندريه امبير في القرن التاسع عشر. (عالم فيزياء, كيمياء ورياضيات).

اتجاه التيار في الدائرة الكهربائية

من المتبع وصف اتجاه التيار في الدائرة الكهربائية من القطب الموجب الى القطب السالب, أي بعكس اتجاه سريان الالكترونات (من الجهد العالي الى الجهد العالي الى الجهد المنخفض).

القياس النوعي لاتجاه التيار وشدته:

1) اللامبة: شدة الضوء تدل على شدة التيار.

2) البوصلة: اتجاه الابرة يدل على اتجاه التيار, ومدى انحرافها يدل على شدة التيار.

3) الصمام الثنائي (الديودا): يمكن مرور التيار باتجاه واحد فقط.

قانون حفظ الشحنة:

1) لا تتكون الشحنة الكهربائية من فراغ ولا تختفي.

2) الشحنة الكهربائية تحفظ في الدائرة الكهربائية.

3) الالكترونات لا تهدر اثناء السريان, وشدة التيار تبقى نفس الشدة قبل وبعد أي جهاز كهربائي.

العوامل التي تؤثر على شدة التيار في الدائرة الكهربائية

المقاومة الكهربائية: مقاومة المادة لمرور الالكترونات في الموصل في كل ثانية.

*في الموصلات التي مقاومتها صغيرة يكون عدد الالكترونات التي تمر في كل ثانية اكبر ولذلك تكون شدة التيار اكبر.

*يكون توصيل المادة عاليا عندما تكون المقاومة اصغر والعكس صحيح.

المقاوم:

مركب كهربائي صفته الاساسية المقاومة الكهربائية.

*تتناسب شدة التيار الكهربائي في المقاوم الفلزي تناسب طردي مع فرق الجهد بين طرفيه (اذا بقيت المقاومة ثابتة).

أي: عندما يكبر فرق الجهد الكهربائي (التوتر) تكبر شدة التيار الكهربائي (اذا بقيت المقاومة ثابتة).

نستنتج من ذلك ان شدة التيار تتعلق بعاملين:

1)مقاومة الموصل الذي يمر فيه التيار.

2)فرق الجهد الكهربائي بين طرفيه.

تلخيص:

*عندما يكبر فرق الجهد تكبر شدة التيار الكهربائي. (اذا بقيت المقاومة ثابتة).

*عندما تكبر المقاومة الكهربائية تصغر شدة التيار الكهربائي (بالنسبة لفرق جهد ثابت).

أي:

*تتناسب شدة التيار المار في موصل تناسبا طرديا مع فرق الجهد العامل عليه.

*تتناسب شدة التيار المار في الموصل تناسبا عكسيا مع مقاومة الموصل.

اوم: سميت وحدة قياس المقاومة على اسم جورج سيمون اوم العالم الالماني الذي عاش في فترة 1789-1854.

اوم: مقاومة موصل يمر فيه تيار شدته 1 امبير عندما يعمل عليه فرق جهد مقداره 1 فولط.

** قانون اوم لا يتحقق دائما في الاجهزة. مثال:

في لامبة التوهج تتغير المقاومة بشكل ملحوظ مع درجة الحرارة.

كيف يتم ذلك:

مرور التيار في موصل معدني يؤدي دوما الى تسخين الموصل, حيث تصطدم الالكترونات التي تكون التيار الكهربائي بالذرات التي صنع منها الموصل ونتيجة لذلك ترتفع درجة حرارة الموصل.

(الاختلاف في درجة الحرارة ناتج عن اختلاف سمك الموصل-كلما كان السلك دقيقا ازداد ارتفاع درجة الحرارة).

التوصيل الكهربائي:

*تعبر عن قدرة الالكترونات على المرور من خلال المادة.

*كلما كانت الموصلية اكبر استطاعت الالكترونات المرور من خلال المادة بسهولة اكبر ولذلك تكون شدة التيار في الدائرة اكبر.

*موصلية المادة تكون اكبر عندما تكون مقاومتها صغيرة.

*عندما تكون موصلية المادة رديئة كانت مقاومة المادة لمرور الالكترونات اكبر.

البطارية:

*البطارية تستطيع العمل لمدة زمنية محددة.

*تتوقف البطارية عن العمل عند توقف تدفق الالكترونات في الدائرة.

*الالكترونات الحرة موجودة في حركة مستمرة سواء كانت الدائرة مفتوحة او مغلقة.

*الالكترونات الحرة موجودة في الموصلات وليس في البطارية.

**وظيفة البطارية هو جعل الالكترونات الحرة تتدفق باتجاه واحد فقط.

**عندما نوصل البطارية مع الدائرة الكهربائية تتحول الالكترونات غير المنتظمة في الموصلات الى حركة منتظمة في اتجاه واحد.

اللامبة:

*تستخدم لامبة ساطعة البياض (لامبة التوهج).

*عندما يمر التيار الكهربائي في سلك توهج فان السلك يسخن حتى يتوهج وينبعث الضوء.

*سلك التوهج مصنوع من عنصر فلزي وهو التنجستين W. (درجة حرارة انصهاره عالية).

*تحتوي اللامبة على العناصر العازلة مثل النيتروجين والارجون.

*وجود الغازات في فراغ اللامبة يقلل ويبطئ التغيرات المتسببة لسلك التوهج وبذلك يطيل عمر اللامبة.

*كلما كان السلك دقيقا ازداد ارتفاع درجة الحرارة (لذلك يوضع سلك التوهج من سلك دقيق جدا).

* بسبب درجة حرارة سلك التوهج العالية يتطاير قسم من الذرات التي صنع منها السلك ومع مرور الوقت يصبح دقيقا اكثر حتى ينقطع.

المفتاح (القاطع):

*وظيفة المفتاح فتح واغلاق الدائرة الكهربائية.

*يقوم المفتاح فتح الدائرة الكهربائية بشكل اوتوماتيكي عند حدوث تماس.

*مصنوع المفتاح من شريحتان معدنيتان احداهما من النحاس والاخرى من الالمنيوم.

*تسخن الشريحتان عندما يمر عبرها تيار شدته كبيرة.

*تأثير الحرارة على الشريحتان يكون مختلف بسبب اختلاف المواد.