ما هو التيار الكهربائي بعبارات بسيطة؟

كل شخص لديه مفهوم مجردة من التيار الكهربائي. بالنسبة للجهاز الكهربائي ، فإن مصدر الطاقة يشبه مصدر الهواء لأي كائن تنفس. لكن في هذه المقارنات ، يكون فهم طبيعة الظاهرة محدودًا ، وفهم المتخصصين فقط الجوهر أعمق.

كلمات بسيطة عن التيار الكهربائي

يصف التعريف المعياري من كتاب مدرسي عن الفيزياء بشكل منطقي ظاهرة التيار الكهربائي. لكن بصراحة ، يمكن فهمه تمامًا إذا كنت تدرس الموضوع بشكل أعمق. بعد كل شيء ، يتم تقديم المعلومات بلغة أخرى - العلمية. من الأسهل بكثير فهم طبيعة الظاهرة المادية ، إذا وصفت كل شيء بلغة مألوفة يمكن لأي شخص فهمها. على سبيل المثال ، التيار في المعدن.

يجب أن نبدأ بحقيقة أن كل ما نعتبره حازما وغير متحرك هو فقط في رأينا. قطعة معدنية ملقاة على الأرض هي جسم مترابط بلا حراك في فهم الإنسان. للقياس ، دعونا نتخيل كوكبنا في الفضاء ، وننظر إليه من سطح المريخ. يبدو أن الأرض كيان كامل ثابت. إذا اقتربت من سطحها ، يصبح من الواضح أن هذه ليست قطعة متجانسة من المادة ، ولكن حركة مستمرة: الماء ، الغازات ، الكائنات الحية ، الألواح الصخرية - كل هذا يتحرك دون توقف ، على الرغم من أن هذا غير مرئي من الفضاء البعيد.

دعنا نعود إلى قطعة معدنية لدينا ملقاة على الأرض. إنه بلا حراك ، لأننا ننظر إليه من الجانب ككائن متجانسة. على المستوى الذري ، يتكون من عناصر أصغر تتحرك باستمرار. إنها مختلفة ، لكن بين الكل ، نحن مهتمون بالإلكترونات ، التي تنشئ في المعادن مجالًا كهرومغناطيسيًا يولد التيار. يجب فهم كلمة "التيار" حرفيًا ، لأنه عندما تتحرك العناصر ذات الشحنة الكهربائية ، أي "التدفق" ، من كائن مشحون إلى آخر ، يحدث "التيار الكهربائي".

بعد تناول المفاهيم الأساسية ، يمكننا استنباط تعريف عام:

التيار الكهربائي عبارة عن تيار من الجسيمات المشحونة ينتقل من الجسم ذي الشحن العالي إلى الجسم ذي الشحن الأقل.

لفهم الجوهر بشكل أكثر دقة ، تحتاج إلى الخوض في التفاصيل والحصول على إجابات للعديد من الأسئلة الأساسية.

إجابات على الأسئلة الرئيسية حول التيار الكهربائي

بعد صياغة التعريف ، تثور عدة أسئلة منطقية.

  1. ما الذي يجعل "التدفق" الحالي ، وهذا هو ، للتحرك؟
  2. إذا كانت أصغر العناصر المعدنية تتحرك باستمرار ، فلماذا لا يتم تشويهها؟
  3. إذا كان هناك شيء يتدفق من كائن إلى آخر ، هل تتغير كتلة هذه الأشياء؟

الجواب على السؤال الأول بسيط. مع تدفق المياه من نقطة عالية إلى نقطة منخفضة ، ستتدفق الإلكترونات من جسم عالي الشحن إلى جسم منخفض ، مطيعًا قوانين الفيزياء. "الشحنة" (أو المحتملة) هي عدد الإلكترونات الموجودة في الجسم ، وكلما زاد عددها - زادت الشحنة. إذا تم إجراء اتصال بين جسمين بشحنات مختلفة ، فإن الإلكترونات من جسم مشحون أكثر سوف تتدفق إلى جسم أقل شحنًا. لذلك سيكون هناك تيار سينتهي عندما تتساوى رسوم هاتين الهيئتين المتصلتين.

لفهم سبب عدم تغيير السلك للهيكل ، على الرغم من حقيقة أنه يتحرك باستمرار ، عليك أن تتخيله كمنزل كبير يعيش فيه الناس. لن يتغير حجم المنزل حول عدد الأشخاص الذين يدخلون ويتركونها ، وكذلك التنقل داخل المنزل. الرجل في هذه الحالة هو تناظرية للإلكترون في المعدن - يتحرك بحرية وليس لديه كتلة خاصة بالمقارنة مع المبنى بأكمله.

إذا كانت الإلكترونات تنتقل من جسم إلى آخر - فلماذا لا تتغير كتلة الأجسام؟ الحقيقة هي أن وزن الإلكترون صغير جدًا لدرجة أنه حتى لو تمت إزالة جميع الإلكترونات من الجسم ، فلن تتغير كتلتها.

ما هي وحدة القياس الحالية

من أجل "حساب" التيار الكهربائي ، يتم استخدام وحدات قياس مختلفة ، سنبحث ثلاث وحدات رئيسية:

  • القوة الحالية
  • الجهد.
  • المقاومة.

إذا حاولت وصف مفهوم القوة الحالية بكلمات بسيطة ، فمن الأفضل تخيل تدفق السيارات التي تمر عبر النفق. السيارات إلكترونات ، والنفق سلك. كلما مر عدد أكبر من السيارات في وقت واحد عبر المقطع العرضي للنفق - زادت القوة الحالية ، التي يتم قياسها بواسطة الجهاز المسمى "ammeter" في Amperes (A) ، وفي الصيغ يشار إليها بالحرف (I).

الجهد هو قيمة نسبية تعبر عن الفرق في شحنات الأجسام التي يتدفق التيار بينها. إذا كان لدى أحد الأجسام شحنة عالية جدًا والآخر منخفض جدًا ، فسيكون هناك جهد عالي بينهما ، لقياس جهاز "الفولتميتر" المستخدم ووحدة تسمى Volt (V). في الصيغ يتم التعرف عليه بواسطة الحرف (U).

تميز المقاومة قدرة الموصل ، تقليديًا الأسلاك النحاسية ، على المرور خلال كمية معينة من التيار ، أي الإلكترونات. يولد الموصل المقاوم الحرارة ، وينفق جزءًا من طاقة التيار المار خلالها ، مما يقلل من قوته. يتم حساب المقاومة بالأوم (Ohms) ، وفي الصيغ استخدم الحرف (R).

الصيغ لحساب الخصائص الحالية

باستخدام ثلاث كميات مادية ، يمكن للمرء حساب خصائص التيار باستخدام قانون أوم. يتم التعبير عنها بواسطة الصيغة:

أنا = U / R

عندما أكون القوة الحالية ، U هي الجهد في قسم الدائرة ، R هي المقاومة.

من الصيغة ، نرى أن القوة الحالية تُحسب بقسمة قيمة الجهد على قيمة المقاومة. من هنا لدينا صياغة القانون:

الحالي يتناسب طرديا مع الجهد ويتناسب عكسيا مع مقاومة الموصل.

من هذه الصيغة ، يمكنك حساب مكوناتها الأخرى حسابيًا.

المقاومة:

R = U / I

الجهد:

يو = أنا * ص

من المهم ملاحظة أن الصيغة صالحة فقط لقسم معين من السلسلة. لدائرة كاملة مغلقة ، وكذلك حالات خاصة أخرى ، هناك قوانين أوم الأخرى.

تأثير التيار على المواد المختلفة والكائنات الحية

العناصر الكيميائية المختلفة تحت تأثير التيار تتصرف بشكل مختلف. بعض الموصلات الفائقة لا تقاوم تحريك الإلكترونات عبرها دون التسبب في أي تفاعل كيميائي. المعادن مع الإجهاد المفرط بالنسبة لهم يمكن أن تنهار ، تذوب. لا تدخل المواد العازلة التي لا تنقل التيار في أي تفاعل معها على الإطلاق ، وبالتالي تحمي البيئة منه. يتم استخدام هذه الظاهرة بنجاح من قبل الرجل في عزل الأسلاك بالمطاط.

بالنسبة للكائنات الحية ، التيار هو ظاهرة غامضة. إنه قادر على الحصول على تأثيرات مفيدة ومدمرة. لقد استخدم الناس منذ فترة طويلة تصريفات خاضعة للرقابة لأغراض علاجية: من الرئتين التي تحفز نشاط الدماغ إلى التصريف ، إلى الصدمات الكهربائية القوية التي يمكن أن تبدأ توقف القلب وإعادة الشخص إلى الحياة. يمكن أن يؤدي الإفراز القوي إلى مشاكل صحية خطيرة وحروق وموت الأنسجة وحتى الموت الفوري. عند العمل مع الأجهزة الكهربائية ، تحتاج إلى اتباع لوائح السلامة.

في الطبيعة ، يمكنك أن تجد الكثير من الظواهر التي تلعب فيها الكهرباء دورًا رئيسيًا: من الكائنات في أعماق البحار (الأشعة الكهربية) ، والقادرة على التغلب عليها بالكهرباء ، وحتى البرق أثناء العواصف الرعدية. لقد أتقن الإنسان هذه القوة الطبيعية لفترة طويلة ويستخدمها بمهارة ، بفضل كل الإلكترونيات الحديثة التي تعمل بها.

يجب أن نتذكر أن ظواهر الطبيعة يمكن أن تكون مفيدة ومضرة للبشر. الدراسة في المدرسة والتعليم المستمر يساعد الناس على استخدام ظواهر العالم بشكل صحيح لصالح المجتمع.

شاهد الفيديو: مفهوم التوتر الكهربائي فيزياء الثالثة متوسط (سبتمبر 2019).

ترك تعليقك