بحث عن التيار الكهربائي وأنواعه وخصائصه

موضوع مقالنا اليوم هو بحث عن التيار الكهربائي ، يزخر التاريخ البشري بالكثير من الاختراعات التي غيرت مجرى الإنسانية، وتُعد الكهرباء واحدة من أهم ما اخترعه الإنسان حتى الآن، حيث وفرت الكثير من الوقت والجُهد الذي كان يُهدر في الكثير من الأعمال التي يتم إنجازها بشكل يدوي، لتأتي الكهرباء وتجعل حياة الإنسان أكثر سهولة، ومن أجل أن يستفيد الجميع من هذا الاختراع الهام، فقد تم إنشاء محطات الكهرباء لتوصيل التيار الكهربائي إلى كافة المنشآت والمصانع والمنازل، ومن خلال السطور التالية على موسوعة سنعرض تعريف التيار الكهربائي وأنواعه وخصائصه ووحدة قياسه.

بحث عن التيار الكهربائي

تعريف التيار الكهربائي

يمكن تعريف التيار الكهربائي بأنه مجموعة من الشحنات الكهربائية التي تمر من خلال سلكاً ناقلاً لها، وقد تكون تلك الشحنات إلكترونات سالبة أو أيونات موجبة أو الإثنين معاً، وتُعد الدائرة الكهربائية هي الأداة التي يتم استخدامها من أجل التحكم في تدفق الشحنات الكهربائية، فهي العقدة التي تسمح بانتقال تلك الشحنات من موضع لآخر.

وأبرز مثال على ذلك عند إصدار أمراً بتشغيل أحد الأجهزة الكهربائية تنتقل الإلكترونات داخل الدائرة الكهربائية عبر الأسلاك، حيث تتفرغ الكهرباء الساكنة بشكل مفاجئ، وهو ما يجعل الأجهزة تعمل.

انواع التيار الكهربائي

يشتمل التيار الكهربائي على نوعين، وهما التيار الكهربائي المتردد أو المتناوب والذي يُرمز إليه بحرفي AC اختصاراً لكلمة Alternating current والتيار الكهربائي المستمر والذي يُرمز إليه بحرفي DC اختصاراً لكلمة Direct current وسنتناول كلاً منهما بالتفصيل:

• التيار الكهربائي المستمر: وهو عبارة عن تدفق الشحنات الكهربائية في اتجاه واحد، وأبرز 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: هذا النوع من التيار يتم التحكم في عدد مرات تحوله حسب النظام الكهربائي المشغل، حيث تتراوح عدد مرات تحوله أو انعكاس اتجاهه من 50 إلى 60 مرة خلال الثانية الواحدة، وذلك نتيجة gتناوب القطبين الموجب والسالب، وأهم ما يميز هذا النوع من التيار هو إمكانية الاستعانة بالمحول من أجل تغيير الجهد الكهربائي بسهولة، حيث يتم الاستفادة منه من أجل توصيل المحركات والمولدات الكهربائية الضخمة.

وحدة التيار الكهربائي

تُستخدم وحدة الأمبير من أجل قياس التيار الكهربائي، والأمبير عبارة عن مقدار التيار الكهربائي الذي نتج بعد مرور شحنة كهربائية تُقدر بـ 1 كولوم في الثانية الواحدة، والأمبير يساوي 1.602176634×19−10 كولوم.

وكان يتم تعريف وحدة الأمبير بأنها التيار الثابت الذي يمكن أن يولد قوة مقدارها 2×10-7 نيوتن إذا سار في موصلين موضوعين بشكل مستقيم ويفصل بينهما متراً واحداً.

آثار التيار الكهربائي

للتيار الكهربائي عدة آثار نوضحها فيما يلي:

• الأثر الضوئي: حيث يمكن للتيار الكهربائي أن يضيء المصابيح التي تعمل بالغازات النبيلة، وأبرز مثال على ذلك مصباح النيون الذي يُضاء بعد مرور التيار الكهربائي فيه دون الحاجة إلى وجود سلك.
• الأثر الحراري: للتيار الكهربائي أثراً حرارياً، حيث يمكن أن يتسبب في احتراق الأسلاك التي يمر بها إذا ارتفعت درجة حرارتها، وقد تم الاستفادة من هذا الأثر في صناعة العديد من الأجهزة الكهربائية مثل المصباح الكهربائي والمدفأة والمكواة وغيرها.
• الأثر الكيميائي: يعمل التيار الكهربائي على تفكك مكونات المحلول إذا مر بين مكوناته، حيث تم إجراء تجربة من أجل التأكد من هذا الأثر، وذلك عن طريق توصيل صفيحتين من البلاتين بالتيار الكهربائي بعد غمسهما في محلول حامض الكبرتيك المركز، حيث ينتج عن ذلك تفكك الماء إلى غازي الأكسجين والهيدروجين اللذان كونا فقاعات منتشرة حول الصفيحتين.
• الأثر المغناطيسي: يتميز التيار الكهربائي بتأثيره المغناطيسي، وقد تم التأكد من ذلك عند وضع سلكاً فوق إبرة بوصلة، ثم توصيل أطراف السلك بإحدى البطاريات الجافة القاطعة، حيث تبين أن الإبرة تحركت من مكانها الأصلي بعد إغلاق القاطع.

مواصفات التيار الكهربائي

• من أجل أن يسير التيار الكهربائي يجب أن تتوفر له عدة ظروف منها وجود جهد كهربائي بين النقطتين، والمقصود بالجهد الكهربائي هو مقدار ما تنتجه الإلكترونات من القوة في مكان واحد، وتكون هذه القوة أكبر من المُنتجة في مكان آخر، وتقوم القوة الأكبر بدفع الإلكترونات من المكان الأول إلى الثاني.
• من أهم العوامل التي يجب أن تتوفر أيضاً لضمان سريان التيار الكهربائي هو وجود ممر لسريان الإلكترونات فيه، وهذا السريان يمكن أن يحدث في مواد دون الأخرى، فهناك مواد تتحرك فيها الإلكترونات بحرية وسهولة، وأخرى تحتوي على الموصلية الكهربائية التي تقاوم حركة الإلكترونات وتعوقها.