ما هو التيار الكهربائي

ما هي الكهرباء

الكهرباء بلا شك معلومة للجميع فهي حجر الأساس للحضارة الإنسانية في وقتنا الحاضر، والمستقبل القريب يعتمد علي مدي تطوير الاستفادة من الكهرباء ،ولكن قد يكون من الصعب تعريف الكهرباء بتعريف محدد لأن الكهرباء تعرف بتأثيراتها ولا تعرف كشيء محدد يمكن وضع تعريف له.

لأنه لم يرى إنسان الشحنة الكهربائية كما لم يستطع أي احد أن يرى الجاذبية الأرضية . لكن كلاهما يمكنك أن تحس به وتشاهد تأثيراته .وتقاس الشحنة الكهربائية بوحدة تسمى الكولوم وهي تنسب إلى العالم الذي استطاع قياسها.

لكن يمكننا القول أن الكهرباء عبارة عن تلازم بين قوة كهربائية نسميها ( الجهد أو الفولتية voltage ) وحركة الكترونات نسميها ( التيار current ) حيث أن الالكترونات عبارة عن أجسام صغيرة جدا غير مرئية ومشحونة بشحنة سالبة كما سنوضح في السطور القادمة، وأيضا ستجد الدرس الأول من دورة الالكترونيات العملية في نهاية الموضوع لتحقيق اكبر استفادة.

لنعلم ما هي الكهرباء يجب أولا ان نعرف اكثر عن النظرية الذرية

النظرية الذرية

تعتبر النظرية الذرية ذات أهمية خاصة في علم الكهرباء، حيث تستخدم في تفسير الخصائص الكهربائية للمواد ومرور التيار الكهربائي وتأثيراته المختلفة، ولفهم هذه النظرية فهما كاملا يجب علينا التعرف أولا علي بعض خصائص المادة.

المادة

هي أي جسم موجود في الطبيعة يدركه الإنسان بحواسه، وتكون المواد على شكل أجسام صلبة كالمعادن، أو سائلة كالماء، أو غازية كالهواء. وتتكون المادة من أجزاء متناهية في الصغر تسمى الذرات ( Atoms )، وقد تبين أن الذرة تتكون جسيمات أصغر منها وهي دقائق متناهية في الصغر.

فالذرة هي وحدة بناء المادة، ولكل عنصر ذرة خاصة به تختلف في تركيبها عن ذرات العناصر الأخرى. و تتكون الذرة من نواه ثقيلة نسبيا تدور حولها الإلكترونات في مدارات علي شكل طبقات.

تركيب الذرة

تتكون الذرة من جسيمات صغيرة سالبة الشحنة تدور حول نواة الذرة بسرعة عالية جدا ، تدعى هذه الجسيمات المتحركة بالإلكترونات كما تحتوي النواة على نيترونات Neutrons متعادلة الشحنة ، وعلى بروتونات protons موجبة الشحنة.

ويختلف تركيب الذرة من مادة إلى أخرى ويختلف تبعا لذلك عدد الإلكترونات الموجودة بها وعدد المدارات فمثلا تتكون ذرة الهيدروجين (أخف العناصر ) من نواة تحوي بروتونا واحدا يدور حولها إلكترون واحد.

ولكن لنا هنا سؤال من الذي ينقل الكهرباء الالكترونات ام النيترونات ام البروتونات؟

المسئول عن نقل التيار الكهربائي هي الالكترونات الحرة Free Electons.

بمعني أن الكهرباء ما هي الا انتقال لمجموعه من الالكترونات من نقطه الي أخري.

كيف تنتج الكهرباء

البروتونات توجد في نواة الذرة، والإلكترونات تدور حول النواة في مداراتها الخارجية متأثرة بقوى الجذب من النواة (الناتجة من التجاذب بين الإلكترونات السالبة الشحنة والبروتونات الموجبة الشحنة) وقوى الطرد(الناتجة عن دورانها السريع حول النواة) وهنا يجب أن تتساوى القوتان حتى تتزن الذرة، ولكن في وجود قوى شد خارجية (ذرات أخرى أو جهود موجبة) فإن الإلكترونات تترك النواه وتسير مكونة الكهرباء، أو ما يسمى بالتيار الكهربائي.

تعريف التيار الكهربائي

التيار الكهربائي هو سيل من الالكترونات الذي يسير عبر موصل .

ولكن علمنا ما هي الالكترونات والسؤال هنا ما هو الموصل وهل هناك مواد موصله ومواد غير موصله ؟وما الذي يدفع الالكترونات للتحرك؟ وهل الالكترونات الموجودة في ذرات جميع العناصر مسموح لها بالحركة؟

أولا هناك مواد تمنع حركه الالكترونات ومن ثم هناك مواد موصله ومواد عازله ومن هنا جاء تصنيف المواد من حيث التوصيلية للكهرباء فكان لدينا ثلاث أنواع وهم

مواد موصله : أي المواد التي تمتلك عدد كبير من الالكترونات وتسمح لهم بالتحرك من ذرة لأخري لتنشئ تيار كهربائي مثل النحاس والذهب والومنيوم.
المواد العازلة: هي المواد التي تمنع إلكتروناتها من الانتقال وبالتالي تكون مواد غير موصله للتيار الكهربائي مثل الخشب والزجاج والبلاستيك والمطاط.
اشباه الموصلات : وهي مواد وسط ما بين المواد الموصلة والعازلة وهي ذات أهمية بالغة في الالكترونيات الحديثة وسياتي الحديث عنها عند الحديث عن الدايود والترانزستور وغيرهم من أشباه الموصلات.

ما الذي يدفع الالكترونات للتحرك ؟ولماذا لا تتحرك الالكترونات من تلقاء نفسها لتكون تيار كهربائي ؟

لنفترض ان هناك خزان للمياه ولكن قوه المياه في الخزان لا تسمح له بالوصل الي حنفيه المياه في المنزل ما العمل حينها بالطبع سنقوم بتركيب مضخة لسحب الماء من الخزان وضخه عبر المواسير ومن ثم تصل الي حنفيه المياه في المنزل.

المضخة هي البطارية وبمجرد توصيلها في الدائرة تدفع الالكترونات الموجودة في السلك فتكون دائرة مغلقه يمكن الاستفادة والبطارية هنا هي مصدر للجهد الكهربي .

حيث أن البطارية لها طرفان طرف موجب وطرف سالب (الكترونات) والموجب والموجب والسالب والسالب يتنافروا ومن ثم عند توصيل البطارية بسلك ستندفع الالكترونات الي السلك متجه الي الطرف الموجب مما يسبب تيار كهربائي

فالجهد الكهربي هو الذي ينشئ فرق في الشحنات بين طرفي موصل ليجعل احدهم ملئ بالإلكترونات والأخر فقير بالإلكترونات .

التيار الاصطلاحي

اصطلاحي تعني ما اتفق عليه علماء الكهرباء وهو عبارة عن أتجاه التيار الكهربائي التقليدي ويكون عكس اتجاه حركه الالكترونات بمعني ان التيار الاصطلاحي يسري من القطب الموجب إلى القطب السالب بينما اتجاه تيار الإلكترونات الحقيقي أو الفعلي من القطب السالب إلى القطب الموجب للبطارية.

كما يمكنك التعرف على الفرق بين التيار الفعلي والتيار الاصطلاحي من هنا

دورة الالكترونيات العملية: ما هي الكهرباء؟

فيما يلي شرح في غاية الروعة للرائع وليد عيسي يوضح بشكل ميسر ومبسط ما هي الكهرباء وهو شرح مناسب لغير المتخصصين وللمتخصصين أيضا والمعلومات فيه مجرده دون أي تعقيدات لا داعي منها.

للذهاب الي فهرس دروس دورة الالكترونيات العملية للمهندس وليد عيسي من هنا.

إلكترون باشا