بحث عن التيار الكهربائي وأنواعه وخصائصه

موضوع مقالتنا اليوم هو دراسة التيار الكهربائي، وقد شهد التاريخ البشري العديد من الاختراعات التي غيّرت مجرى الحياة، وتعد الكهرباء واحدة من أهم الاختراعات التي ابتكرها الإنسان حتى الآن، حيث أدت إلى توفير الكثير من الوقت والجهد الذي كان يضيع في الأعمال التي كانت تنجز بشكل يدوي، وجعلت حياة الإنسان أسهل. ولكي يستفيد الجميع من هذا الاختراع الهام، تم إنشاء محطات الكهرباء لتوصيل التيار الكهربائي إلى جميع المنشآت والمصانع والمنازل، وفي هذه المقالة سنقدم تعريفًا للتيار الكهربائي وأنواعه وخصائصه ووحدة قياسه.

بحث عن التيار الكهربائي

تعريف التيار الكهربائي

يمكن تعريف التيار الكهربائي على أنه مجموعة من الشحنات الكهربائية التي تتدفق في سلك ناقل، ويمكن أن تكون هذه الشحنات إلكترونات سالبة أو أيونات موجبة أو كلاهما معًا، وتستخدم الدائرة الكهربائية للتحكم في تدفق الشحنات الكهربائية، حيث تعد العقدة التي تسمح بانتقال تلك الشحنات من مكان لآخر.

عندما يتم إصدار أمر لتشغيل جهاز كهربائي، تنتقل الإلكترونات داخل الدائرة الكهربائية عبر الأسلاك، وتتفرغ الكهرباء الساكنة بشكل مفاجئ مما يجعل الجهاز يعمل.

انواع التيار الكهربائي

يتكون التيار الكهربائي من نوعين، وهما التيار الكهربائي المتناوب أو المتردد الذي يرمز له بـ AC وهو اختصار للتيار الكهربائي المتردد (Alternating current)، والتيار الكهربائي المستمر الذي يرمز له بـ DC وهو اختصار للتيار الكهربائي المستمر (Direct current)، وسنتناول كلاً منهما بالتفصيل:

• التيار الكهربائي المستمر: التيار المستمر هو تدفق الشحنات الكهربائية في اتجاه واحد، ويمثل أبرز مثال على ذلك تدفق التيار الكهربائي الدائم من المحطة الموجبة إلى المحطة السالبة داخل البطاريات. ويتم إنتاج هذا التيار من خلال عدة مصادر مثل العاكس الكهربائي والخلايا الشمسية، ويمكن لهذا النوع من التيار أن يتدفق عبر المواد العازلة والشبه موصلة، أو الموصلات الكهربائية مثل الأسلاك.
• التيار الكهربائي المتردد: يتم التحكم في عدد مرات تحول التيار الكهربائي هذا حسب النظام الكهربائي المستخدم، حيث يتم تحويله من 50 إلى 60 مرة في الثانية الواحدة نتيجة تناوب القطبين الموجب والسالب. ويميز هذا النوع من التيار بإمكانية استخدام المحول لتغيير الجهد الكهربائي بسهولة، ويتم استخدامه في تشغيل المحركات والمولدات الكهربائية الكبيرة.

وحدة التيار الكهربائي

تستخدم وحدة الأمبير لقياس التيار الكهربائي، وتعني أن مقدار التيار الكهربائي الناتج بعد مرور شحنة كهربائية تقدر بـ 1 كولوم في الثانية الواحدة، ويساوي 1 أمبير 1.602176634×19−10 كولوم.

تعرف وحدة الأمبير بأنها تيار كهربائي ثابت يمكن أن يولد قوة مقدارها 2×10-7 نيوتن عندما يمر عبر موصلين موضوعين بشكل متوازٍ ويفصل بينهما متر واحد.

آثار التيار الكهربائي

للتيار الكهربائي عدة آثار نوضحها فيما يلي:

• الأثر الضوئي: تشير هذه الجملة إلى أن التيار الكهربائي قادر على إضاءة المصابيح التي تعمل بالغازات النبيلة، والمثال الأبرز لذلك هو مصباح النيون الذي يضيء بعد مرور التيار الكهربائي فيه بدون الحاجة إلى وجود سلك.
• الأثر الحراري: يحمل التيار الكهربائي تأثيرا حراريا، ويمكن أن يسبب احتراق الأسلاك التي يمر بها إذا ارتفعت درجة حرارتها، وقد استفادت من هذا التأثير في تصنيع العديد من الأجهزة الكهربائية مثل المصابيح الكهربائية والمدافئ والمكاوي وغيرها.
• الأثر الكيميائي: يمكن للتيار الكهربائي أن يفكك مكونات المحلول إذا مر بين مكوناته، وتم إجراء تجربة للتحقق من هذا التأثير عن طريق توصيل صفيحتين من البلاتين بالتيار الكهربائي بعد غمسهما في محلول حامض الكبريتيك المركز، حيث يتم تفكيك الماء إلى غازي الأكسجين والهيدروجين اللذين يتشكلان على شكل فقاعات حول الصفيحتين.
• الأثر المغناطيسي: تتميز التيار الكهربائي بتأثيره المغناطيسي، وتمت تجربته عند وضع سلك فوق إبرة بوصلة، ثم توصيل أطراف السلك ببطارية جافة مفصولة، حيث تبين أن الإبرة تحركت من موضعها الأصلي بعد إيقاف التيار.

مواصفات التيار الكهربائي

• لكي يتدفق التيار الكهربائي، يجب أن تتوفر العديد من الظروف، بما في ذلك وجود جهد كهربائي بين نقطتين، ويتمثل المقصود بالجهد الكهربائي في مقدار القوة التي تنتجها الإلكترونات في مكان ما، ويكون هذا المكان أقوى من المكان الآخر، وتدفع القوة الأقوى الإلكترونات من المكان الأول إلى المكان الثاني.
• من بين العوامل الأساسية التي يجب توافرها لضمان تدفق التيار الكهربائي هو وجود ممر لتدفق الإلكترونات، ويمكن أن يحدث هذا التدفق في بعض المواد وليس في البعض الآخر، فبعض المواد تتحرك فيها الإلكترونات بحرية وسهولة، بينما تحتوي بعضها على مقاومة كهربائية تعيق حركة الإلكترونات.