يمثل التيار الكهربائي الركيزة الأساسية التي تقوم عليها الحضارة الحديثة وتطبيقاتها التقنية كافة بدءًا من أبسط الأجهزة المنزلية وصولاً إلى أنظمة الصناعات المعقدة، كذلك يعد فهم آلية تدفق الشحنات الكهربائية وتحليل خصائصها أمر حيوي وضروري لأي متخصص أو مهتم بالعلوم الهندسية والفيزيائية.
قانون التيار الكهربائي
- ينص قانون أوم على التناسب الطردي بين شدة التيار المار في موصل وفرق الجهد المطبق عليه، وعكسيًا مع المقاومة عند ثبات الظروف الفيزيائية.
- تعبر العلاقة الجوهرية عن أن الجهد يساوي حاصل ضرب شدة التيار في المقاومة داخل أي دائرة كهربائية بسيطة (V = I x R).
- يعتبر هذا القانون قاعدة أساسية لا غنى عنها في تحليل وتصميم وحساب قيم الدوائر الكهربائية سواء كانت موصلة على التوالي أو التوازي.
- يساعد القانون في تحديد قيم المكونات المناسبة وضمان عمل الدائرة بكفاءة وسلامة ويسري بشكل دقيق على الموصلات الأومية.
اقرأ أيضًا: وحده قياس شده التيار الكهربائي
ما هو التيار الكهربائي؟
- هو معدل تدفق حاملات الشحنة الكهربائية عبر مقطع عرضي موصل في دائرة مغلقة.
- يرمز لشدة التيار بالرمز A وهي كمية فيزيائية أساسية تقاس بوحدة الأمبير حسب النظام الدولي للوحدات.
- شدة التيار تمثل كمية الشحنة بالكولوم التي تعبر نقطة محددة في الموصل خلال فترة زمنية قدرها ثانية واحدة.
- على الرغم من أن الإلكترونات تتحرك من القطب السالب إلى الموجب، فإن الاتجاه الاصطلاحي للتيار اعتمد حركة الشحنات الموجبة أي من الطرف الموجب إلى السالب.
خصائص التيار الكهربائي
- الجهد: يمثل القوة الدافعة الكهربائية أو فرق الإمكانات الذي يحرك الشحنات عبر الدائرة ويقاس بوحدة الفولت.
- المقاومة: هي الممانعة التي يبديها الموصل لتدفق الشحنات الكهربائية الحرة عبر مادته وتقاس بوحدة الأوم.
- شدة التيار: تحدد كمية الشحنة المارة في فترة زمنية معينة، وهي الخاصية الأساسية للتيار نفسه والمقاسة بالأمبير.
- القدرة: هي المعدل الزمني لإنتاج أو استهلاك الطاقة الكهربائية في الدائرة، وهي ناتج ضرب الجهد في التيار وتقاس بالواط.
اقرأ أيضًا: وحدة قياس قوة التيار الكهربائي والتوتر
أنواع التيار الكهربائي
- التيار المستمر: يتدفق في اتجاه واحد ثابت ولا تتغير قيمته مع الزمن، ومصدره هو البطاريات والخلايا الشمسية.
- التيار المتردد: يعكس اتجاه تدفقه بشكل دوري وعادة يكون 50 أو 60 هرتز، وتتغير قيمته باستمرار في موجة جيبية.
- يستخدم التيار المستمر بشكل رئيسي في جميع الأجهزة الإلكترونية التي تعتمد على البطاريات وفي عمليات شحنها وتخزين الطاقة.
- يفضل استخدام التيار المتردد لنقل الطاقة لمسافات طويلة بكفاءة عالية عبر شبكات التوزيع نظرًا لسهولة رفع وخفض جهده.
التمييز الواضح بين خصائص التيار المستمر والمتردد وفهم تفاعلاتها عبر قانون أوم هو ما يحدد فعالية تصميم وتشغيل أي نظام كهربائي، كما يشكل هذا الفهم العميق للتيار الكهربائي حجر الزاوية لجميع الابتكارات الهندسية والتكنولوجية.