إذا وصلنا سلك معدني بقطبي بطارية مثلا، فإن الإلكترونات الحرة  تنجذب إلى القطب الموجب (+) و يدفعها القطب السالب (-) و ذلك تبعا لقانون التجاذب و التنافر (الشحنات المتشابهة تتنافر و الشحنات المختلفة تتجاذب) وبذلك تنشأ حركة للإلكترونات داخل السلك. تسمى هذه الحركة بالتيار الكهربائي.

charges_rep_attra


إذا قمنا بقطع السلك بين طرفي البطارية فإن التيار الكهربائي يتوقف لأن الهواء أصبح بين الطرفين و كما رأينا فإن الهواء عازل و لا ينقل الكهرباء في الظروف العادية.


conduction70

الإلكترونات تمت حركتها بفعل قوة كامنة ، أنشأتها البطارية و ذلك عن طريق التفاعلات الكيميائية داخلها. هذه القوة هي الفرق في الجهد المبذول بين دفع القطب السالب و جذب القطب الموجب، و تسمى: الفرق في الكمون (أو الفرق في الجهد) (U) و تقاس بالفولط (Volt). و يستمر تيار الإلكترونات في الحركة إلى أن تتعادل الشحنة بين الطرفين فينقطع التيار الكهربائي.

يجب الملاحظة أن الفرق في الكمون يقاس دائما بين نقطتين (أو طرفين).

 

كلما كان الفرق في الكمون كبير تزيد كمية تدفق الإلكترونات عبر نفس الناقل أي تزيد شدة التيار الكهربائي. تقاس شدة التيار I  الكهربائي بالأمبير(A).

هناك وحدة قياس للكهرباء لا تقل أهمية و هي الكولون  نسبة إلى العالم  كولومب (Coulomb)  و التي تقيس كمية الكهرباء لعدد من الإلكترونات. واحد كولون يساوي 6.250.000.000.000.000.000 إلكترون و يرمز إليه بالحرف Q

و قد تم برهان أن شدة تيار واحد أمبير تساوي واحد كولون من الإلكترونات المارة من نقطة ما خلال واحد ثانية.

إذن فالتيار الكهربائي هو سرعة تدفق الشحنات عبر سلك معدني.

تتعرض الإلكترونات أثناء تنقلها عبر السلك إلى مضايقات تكون كبيرة أو صغيرة حسب طبيعة و نوع المادة المكونة له. تسمى هذه المضايقة بمقاومة السلك.

هذه المقاومة يمكن حسابها، و وحدة قياسها هي الأوم (Ω) كما يرمز لها بالرمز (R).

مثل مقاومة السلك كمثل صنبور الماء و الذي كلما فتحته (مقاومة صغيرة) كلما زاد تدفق الماء عبره (تيار كبير) و كلما زاد إحكامه (مقاومة كبيرة) قلت نسبة تدفق الماء (شدة تيار ضعيفة).

توجد علاقة بسيطة و مهمة بين شدة التيار ، المقاومة و فرق الكمون في دارة ما. يجب فهم معناها جيداً.

 

 قانون أوم

 ينص قانون أوم على أن التيار في دارة متناسب مباشرة مع فرق الكمون و يكون متناسب عكسا مع المقاومة.

هذا يعني أنه إذا زاد فرق الكمون فإن التيار يزداد و العكس صحيح ، و كذلك إذا زادت قيمة المقاومة فإن التيار ينقص و العكس.

فيما يلي معادلة قانون أوم.

Latex formula

إذن الأوم هي مقاومة سلك يمر فيه تيار 1 أمبير بين طرفيه فرق في الكمون يساوي 1 فولط.

يمكن حساب أي من فرق الكمون، التيار الكهربائي أو المقاومة بعد إعادة صياغة المعادلة السابقة كما يلي:

Latex formula

أو

Latex formula

 

يتبين مما سبق أنه يمكن التحكم في شدة التيار بتثبيت فرق الكمون و تعديل قيمة المقاومة.

 

الطاقة الكهربائية

إن عمل المقاومة يصحبه هدر للطاقة تنطلق على شكل حرارة ، يعبّر عنها بالعلاقة التالية.

Latex formula

أو

Latex formula

وحدة الطاقة هي الواط(watt)

 

الدارة الكهربائية

لا يمكن للتيار الكهربائي أن يمر إلا إذا غلقنا المسار بين القطبين و نقول أننا أنشأنا دارة كهربائية و بذلك تتحرك الإلكترونات من القطب السالب إلى القطب الموجب أما التيار الكهربائي فقد أصطلح لأسباب تاريخية على أنه يكون من القطب الموجب إلى القطب السالب.

current_dir

تُظهر الدارة الكهربائية كيفية إرتباط مختلف العناصر المكونة لها.

 

remark

يجب مراعاة دائما عدم وصل طرفي البطارية بسلك مباشرة (ما يعرف بقصر في الدارة ) لأن ذلك سيعمل على تفريغها سريعا أو إتلافها. كما يمكن للسلك أن يسخن بسرعة ما يمكّن من حصول حوادث.

 

الوصل المرجعي أو الأرضي


كلمة فرق الكمون أو الجهد تعني أن القياس في الكمون يكون دائما بالنسبة إلى مرجع معين أو الصفر فمثلا في بطارية 9 فولط يكون القطب الموجب يحمل 9 فولط بالنسبة إلى القطب السالب الذي يحمل 0 فولط و بذلك يكون هذا الأخير هو المرجع. 

في الدارة التالية نقيس في (A) قيمة موجبة بينما نقيس في النقطة (B) قيمة سالبة للكمون. 

reference

نشير إلى المرجع بأحد الرموز التالية و التي تمثل الوصلة الأرضية:

masses


لتسهيل رسم الدارات و خاصة إذا كانت معقدة، نوصل كل النهايات المرجعية، كل على حدة إلى الوصلة الأرضية.