التيار الكهربائي Electric Current

التيار الكهربائي, ما هو ؟ وما وحدة قياس التيار الكهربائي ؟ وما هو الامبير ؟ وما هي أجهزة قياس التيار الكهربائي ؟ وما تأثير التيار والكهرباء في جسم الانسان ؟ وما الفرق بين الجهد والتيار ؟ هذه الاسئلة وغيرها ستجد إجاباتها في هذا المقال.

ما هو التيار الكهربائي ؟

بكل بساطة التيار الكهربائي هو عبارة سريان الالكترونات عبر الموصل الكهربي في الدائرة الكهربية المغلقة عند وجود مصدر جهد كهربي.

في الشكل (أ) نلاحظ سريان التيار الكهربي في الدائرة ذلك لان الدائرة مكتملة (اي ان المفتاح مغلق) اما في الشكل (ب) فليس هنالك اي سريان لان الدائرة غير مكتملة.

من الشكل نستطيع ان نستنتج انه طالما هنالك شحنات تسري وتنتقل عبر الموصل فانها تقطع مساحة مقطع الموصل في زمن معين.

لذلك يعرف التيار الكهربائي Electric Current بأنه معدل مرور الشحنات بالنسبة للزمن. وهذا ما تعبر عنة المعادلة التالية:

شدة التيار = الشحنة/الزمن ……. (1)

يرمز للتيار في النظام العالمي للوحدات بالرمز(I) ويرمز للشحنة بالرمز(q) وتقاس بالكولوم، ويرمز للزمن بالرمز (s) ويقاس بالثانية.

اذن, لكي يسري تيار في اي دائرة لا بد من وجود مصدر للجهد وبعض العناصر مثل المقاومة الكهربائية واذا اخذنا ابسط مثال لدائرة كهربائية كما بالشكل السابق مكونة من مصدر جهد ومقاومة علي التوالي فان كمية التيار المار عبر الدائرة تزيد بزيادة فرق الجهد عبر طرفي الدائرة وهذا هو مفهوم قانون أوم للعلاقة التي تربط بين التيار والجهد.

أي أن:

فرق الجهد = التيار × المقاومة ……. (2)

ويرمز لكل من فرق الجهد بالرمز (V) ويقاس بالفولت وللمقاومة بالرمز(R) وتقاس بالأوم (Ω).

دعنا عزيزي القارئ أن نتحدث بعبارات اخرى مبسطة جدا لإيضاح مفهوم التيار الكهربائي من ناحية نظرية:

افرض ان لدينا خزان به ماء وانبوب وصنبور في اخر الانبوب كما بالشكل التالي:

فتح الصنبور في النظام المائي يعادل اغلاق المفتاح في الدائرة الكهربائية بالشكل الأول، مصدر الجهد الكهربي نستطيع ان نمثله بضغط الماء في الخزان اذ ان الجهد يؤدي الي سريان التيار في الدائرة الكهربية والضغط في الخزان يؤدي لسريان الماء عند فتح الصنبور.
معدل انسياب الماء عبر الصنبور سيقاس بالليتر لكل ساعه او بالملي ليتر لكل ثانية وعلي نفس المنوال سيقاس معدل انسياب التيار بالكولوم لكل ثانية.

وحدة قياس التيار الكهربائي وما هو الامبير Ampere ؟

يقاس التيار الكهربائي بوحدة الامبير ويرمز لها بالرمز (A) ويمكن تعريف الامبير بالرجوع الي المعادلة رقم (1) بأنه:

مرور شحنة كهربائية مقدارها كولوم واحد مقطع الموصل خلال زمن مقداره ثانية واحدة:

1 أمبير = 1 كولوم / 1 ثانية

جهاز قياس التيار الكهربائي للدارة البسيطة

يقاس التيار الكهربائي بجهاز القياس وحقيقة فإننا لا نستطيع ان نقيس التيار بذاته ولكن نستطيع ان نقيس الأثر الذي تحدثه كمية معينة من التيار ومن ثم معايرته ليصبح مقروء لنا.

على سبيل المثال يمكننا جعل المجال الكهربائي الناتج من سريان التيار في الموصل ان يتنافر مع مجال اخر معلوم وعند اتزان المجالين يمكننا قراءة شدة التيار عن طريق معرفة مقدار المجال المسلط من عندنا ليوازن المجال الناتج من التيار ومن ثم وضعها في علاقات مناسبة لمعرفة مقدار هذا التيار.

أيضا هنالك طرق عدّة مثل هذه الطريقة كإيجاد مقدار التيار عن طريق قياس الأثر الحراري الذي تولده كمية معينة من التيار وغيرها من الطرق.

1- قديما كان التيار يقاس بـ جهاز دارسونفال D’Arsonval او جهاز متحرك الملف ذو المغناطيس الدائم ويظهر فيه مباشرة مفهوم المبدأ المذكور أعلاه لقياس التيار. انظر إلى الشكل التالي:

يتنافر المجال الناتج من التيار عبر الطرفين الموجب والسالب للملف مع المجال الناتج من المغناطيس، موضع استقرار المؤشر علي التدريج يوضح مقدار شدة التيار المارة في الموصل.

2- جهاز الأميتر Ammeter لقياس التيار الكهربائي

يَستخدم هذا النوع وهو الشائع في وقتنا الان دوائر الكترونية داخلية ومعالج رقمي يقوم بمعايرة التيار والجهد وغيرهما من الكميات الكهربية وهو نوع متطور جدا مزود بشاشة لتقرأ قيمة التيار منها مباشرة. انظر الصورة التالية:

يوصل الأميتر علي التوالي في الدائرة المراد قياس التيار المار فيها كما بالشكل التالي:

تاثير التيار والكهرباء في جسم الانسان

يتمثل الخطر الكهربائي في جسم الانسان في الاثار التي تتركها الكهرباء على الجسم بعد الإصابة بالصدمة او الصعقة الكهربائية من حروق وكدمات التي قد تؤدي أحيانا الي الوفاة.

وتحدث الصدمة الكهربية عن طريق وجود تلامس بين الجسم ومصدر الطاقة الكهربية بشكل مباشر او عند وجود التماس بين الجسم وجهاز كهربي به خلل في نظام العزل ونلاحظ هذه الظاهرة أحيانا في الغسالات او الثلاجات القديمة.

ووجد ان التيار المتردد الذي تزود به منازلنا عند تردد 50 او 60 هيرتز يمثل خطر كبير جدا علي الجسم لقيم صغيرة من هذا التيار تترك آثارا مبالغ فيها والجدول التالي يوضح الخطر المحتمل مع قيمة التيار المار بالجسم:

الفرق بين الجهد والتيار

الجهد الكهربائي والتيار هما متلازمان في الدوائر الكهربائية اذ انه أينما وجد التيار فهذا يعني ان هنالك جهد ادى الي مرور هذا التيار والعكس غير صحيح. أي انه يمكن ان يكون هنالك جهد ولا يوجد تيار كما هو الحال عندما نقوم بنزع جهاز من مقبس الكهرباء، فالجهد موجود على منافذ التوصيل ولكن ليس هنالك اكتمال للدائرة لذلك لن يسري أي تيار.

يتضح لنا من هذا المفهوم ان الجهد هو القوة التي تقوم بتحريك الالكترونات ودفعها داخل الموصلات وكلما كانت هذه القوة كبيرة زاد معدل سريان الالكترونات وبالتالي زادت شدة التيار وهذا بالأساس هو عبارة عن قانون أوم الممثل بالمعادلة رقم (2).

هكذا يكون المقال قد انتهى فلا تتردد في طرح أسئلتك داخل التعليقات ولا تنس الاشتراك بالبريد ليصلك الجديد.