يحتوي التيار الكهربائي على وحدة قياس محددة ومعروفة ويستخدمها العلماء في مجالات علومهم، وكذلك من قبل الطلاب في المدارس والجامعات. في هذا الموضوع سنتعرف على وحدات التيار الكهربائي وأنواع التيارات الكهربائية وسنشرح قانون أوم.

التيار الكهربائي

التيار الكهربائي هو حركة الجسيمات التي تحمل شحنة كهربائية، والتي تشمل الجسيمات المشحونة غير الذرية مثل الإلكترونات سالبة الشحنة، والبروتونات موجبة الشحنة، أو ما يعرف بالأيونات.

والتيارات الكهربائية في السلك، لذا فإن حامل الشحنة عبارة عن إلكترون ؛ إنه مقياس لمقدار الشحنة الكهربائية التي تمر عبر أي نقطة على سلك لكل وحدة زمنية.

في حالة التيار المتردد، تحدث حركة الشحنات في اتجاه واحد. في العديد من السياقات، يتم التعرف على اتجاه التيار في الدوائر الكهربائية من خلال اتجاه تدفق الشحنات الموجبة، وهو الاتجاه المعاكس لما ينجرف فعليًا عن الإلكترون.

أنظر أيضا: مكونات المصباح الكهربائي ودورها

أنواع التيار الكهربائي

يوجد نوعان رئيسيان من التيار الكهربائي، ولكل نوع خصائصه ومصادره، وفيما يلي أنواع التيار الكهربائي:

  • البث المباشر

لها اختصار علمي وهو DC، وهو تدفق شحنة كهربائية في شكل أحادي الاتجاه، حيث تتدفق الشحنات الكهربائية في اتجاه ثابت، وكان اسمًا مستخدمًا في الأوقات السابقة يشير إلى التيار المباشر، وهو عبارة عن تيار كلفاني تيار.

تنتج البطارية والمزدوجة الحرارية والخلية الشمسية تيارًا كهربائيًا مباشرًا كمصدر، ويمكن للتيار المباشر أن يتدفق عبر موصلات مختلفة مثل الأسلاك وأشباه الموصلات والعوازل أو حتى في الفراغ، كما هو الحال في الحزم الإلكترونية أو الحزم الأيونية.

  • التيارات المتناوبة

لها اختصار علمي، وهو التيار المتردد، وهي التيارات التي تغير شحنتها الكهربائية اتجاهها بشكل دوري، على عكس التيارات المباشرة، حيث تتدفق الشحنات الكهربائية في اتجاهها الثابت، والذي لا يتغير.

التيار المتردد هو الكهرباء التي يتم توفيرها للشركات والمنازل، كما أن إشارات الصوت والراديو المنقولة عبر الأسلاك الكهربائية هي أيضًا أشكال من التيار المتردد.

وحدة قياس التيار الكهربائي

يحدد النظام الدولي للوحدات (SI) وحدة قوة التيار الكهربائي، الأمبير، والتي تستخدم في مختلف مجالات العلوم حول العالم.

يعود سبب تسمية وحدة قياس قوة التيار الكهربائي إلى استمرار اسم الفيزيائي أندريه أمبير (حسب الجنسية الفرنسية) لمزاياه الكبيرة في المجالات العلمية المتعلقة بدراسة التيار الكهربائي.

يعبر الأمبير عن قوة التيار الكهربائي الناتج عن مرور شحنة عبر كولوم واحد من موصل في فترة ثانية واحدة.

في عام 2018، وافق المؤتمر العام CGPM للأوزان والمقاييس على تعريف الأمبير على أنه الشحنة الأولية التي تساوي 1.602176634 × 10−19 كولوم.

في وقت سابق، تم تعريف الأمبير على أنه تيار مباشر، إذا مر عبر موصلين متوازيين ومستقيمين بطول لانهائي، على بعد متر واحد في الفراغ، سينتج بين الموصلين قوة تساوي 2 × 10-7 نيوتن لكل متر طول.

قانون أوم للتيار الكهربائي

ينص قانون أوم للتيارات الكهربائية على أن التيار الكهربائي المتدفق عبر الموصل يتناسب طرديًا مع فرق الجهد بين طرفي الموصل ويتناسب عكسياً مع المقاومة.

يمكن التعبير عن قانون أوم بالعلاقة الرياضية التالية: التيار = جهد الموصل ÷ مقاومة الموصل، وأهمية قانون أوم للتيار الكهربائي هي توصيل ثلاثة عناصر (الجهد الكهربائي – التيارات الكهربائية – المقاومة الكهربائية).

وفقًا لهذا القانون، يتم قياس التيار الكهربائي المتدفق عبر قسم من الموصل بالأمبير، بينما يقاس فرق الجهد بين طرفي الموصل بالفولت، لكن المقاومة الكهربائية للموصل تقاس بوحدات فولت. وحدة أوم.

باستخدام قانون أوم، يكون اتجاه التيارات الكهربائية التي تمر عبر الموصل من القطب السالب إلى القطب الموجب، ومن الممكن حساب التيار الكهربائي عن طريق قسمة الجهد الكهربائي الناتج بين طرفي الموصل على المقاومة الكهربائية له .

تحدد المقاومة الكهربائية أيضًا مقدار التيار المتدفق عبر الموصل، حيث تسمح المقاومة ذات القيم العالية بتدفق التيار ولكن بكميات صغيرة، وعلى العكس من ذلك، فإن المقاومة ذات القيم المنخفضة تسمح للتيار بالتدفق ولكن بكميات كبيرة من التيار الكهربائي.

أجهزة قياس كهربائية

يستخدم الفني أو المهندس الكهربائي بعض الأجهزة التي يقيس بها الكهرباء حتى يتمكنوا من تحديد التوصيلات الكهربائية وكفاءتها أثناء قياس الخصائص المختلفة للكهرباء.

يعتمد تشغيل أدوات القياس الكهربائية على الاستخدام المحدد للحركات الميكانيكية الناتجة عن الطاقة الكهرومغناطيسية، والتي بدورها تعمل على تحريك مؤشر لإعطاء نتائج لكمية الكهرباء المراد قياسها، ومن أشهر أدوات القياس الكهربائية ما يلي:

  • مقياس التيار الكهربائي

في اللغة الإنجليزية، يُعرف باسم مقياس التيار، والذي يستخدم لقياس التيارات الكهربائية التي تمر عبر أجزاء من الدائرة الكهربائية، ويجب أن يبدأ الجهاز في قياس الكهرباء من خلالها حتى يتدفق التيار الكهربائي خلالها.

  • الفولتميتر

يُعرف في اللغة الإنجليزية باسم الفولتميتر، والذي يقيس الفرق في الجهد الكهربائي بين نقطة ونقطة أخرى في الدائرة الكهربائية، ويتم توصيل العداد بالتوازي مع أجزاء من الدائرة الكهربائية.

  • الأومتر

هو مقياس الأومتر الذي يقيس المقاومة الكهربائية في دائرة كهربائية ومتصل في سلسلة مع الدائرة.

لذلك، سينخفض ​​التيار الكهربائي مع زيادة مقاومته، ويمكن توصيله بالتوازي، وبالتالي سيزداد التيار الكهربائي مع زيادة مقاومته، حيث يقيس الجهاز النسبة بين جهد الكهرباء والتيار المار عبر مقاومة.

شاهدي أيضاً: من اخترع وحدة قياس سرعة التيار الكهربائي

وحدات SI

هناك وحدات قياس أساسية يحددها النظام العالمي للوحدات، موحدة في مختلف الدراسات العلمية والرياضية، وتتكون من 7 وحدات، وهي:

  • متر

إنها الوحدة الأساسية لقياس الطول، وتُعرَّف على أنها طول مسار الضوء الذي يسافر في فاصل زمني قدره 1 / 299،792،458 ثانية.

  • كيلوغرام

إنها وحدة قياس لكتلة جسم ما وتساوي معيار الكتلة الأساسي للكيلوغرام، والذي حدده المؤتمر العام للأوزان والمعايير.

  • المضخم

هذه هي الوحدة الأساسية لقياس قوة التيار الكهربائي. إذا مر تيار كهربائي من خلال موصلين بطول لانهائي، وكان كل منهما على بعد متر واحد في الفراغ، فسيخلق قوة كهربائية مقدارها 2 × 10- 7 نيوتن لكل متر بين الموصلين.

  • كلفن

إنها الوحدة الميكانيكية الأساسية لدرجة الحرارة، والتي تساوي 1 / 237.16 من درجة حرارة النقطة الثلاثية للماء.

  • الثاني

إنها الوحدة الأساسية لقياس الوقت، وهي ستون جزءًا من الدقيقة، بالإضافة إلى ثلاثة آلاف جزء من مائة من الساعة.

  • مركز التسوق

إنها وحدة قياس لمادة أساسية، وتمثل عدد العناصر الأولية الموجودة في الكتل المحددة، والتي يمكن تمثيلها بجزيئات أو أيونات أو إلكترونات أو ذرات أو جزيئات أخرى.

  • كانديلا

هي وحدة طاقة الضوء لمصدر يصدر إشعاعًا أحادي اللون، تردده 540 × 10 12 هرتز، ويحمل إشعاعًا بكثافة 1/683 واط لكل سيترودي.

شاهدي أيضاً: ما هي قرارات مجلس النواب الجديدة بشأن عقوبة سرقة الكهرباء؟

في نهاية الموضوع وبعد التعرف على التيار الكهربائي وأنواعه ووحدات قياسه وقانون أوم للتيار الكهربائي وأدوات قياس الكهرباء والوحدات الرئيسية في النظام العالمي للوحدات، ما عليك سوى مشاركة هذا الموضوع على جميع الشبكات الاجتماعية.