وحدة قياس التيار الكهربائي
لقد وجدنا أن الكثير من الناس يبحثون عن وحدة قياس لقوة التيار الكهربائي، تلك الكلمة التي تتكون من 7 أحرف فقط، وتساهم في منح حياة لا تعد ولا تحصى، وحدة قياس التيار، قوة الكهرباء التيار الأمبير، وفي اللغة العربية يعبر عنه بالرمز (أ)، وسمي على اسم العالم العظيم الذي اخترعه.
فما الذي نعرفه عن هذه الوحدة إذن؟ ما هو التيار الكهربائي؟ وما هي أشكاله؟ وأين يمكن توليده والحصول عليه؟
أولاً: ماذا نعرف عن وحدة قياس التيار الكهربائي؟
الأمبير هو الوحدة المستخدمة لقياس التيار الكهربائي، وفقًا للنظام العالمي لوحدات القياس المعروف باسم SL، ويعتمد عليه جميع الباحثين والمتخصصين والطلاب في جميع أنحاء العالم.
سميت وحدة قياس شدة التيار الكهربائي على اسم عالم الفيزياء العظيم أندريه أمبير، الذي كان من فرنسا، وكان له إسهامات كبيرة في مجال دراسة وأبحاث التيار الكهربائي.
يُعرَّف الأمبير بأنه: قوة التيار الكهربائي المتكون بعد تدفق الطاقة عبر موصل كهربائي، ومعدلها 1 كولوم، ويتم تطبيقها في وقت يساوي ثانية واحدة.
شهد عام 2024 إجماع المؤتمر العام للمقاييس والأوزان المسمى “CGPM” للموافقة على مفهوم الأمبير وهو: “الطاقة الأولية تقدر بـ 1.602176634 × 10-19 كولوم.
في الماضي، كان يُشار إلى الأمبير على أنه تيار كهربائي معين عندما يمر بين موصلين كهربائيين، أحدهما موازٍ للآخر، ويمتد مباشرة إلى مسافة لا نهائية، والمسافة بينهما 100 سم في الفراغ، لذلك هذا سوف تنتج شحنة من خلال هذه الموصلات 2 × 10-7 نيوتن لكل 100 سم طول.
ثانيًا: ما هو التيار الكهربائي؟
يمثل التيار الكهربائي أي شكل من أشكال انتقال الأجسام التي تحمل طاقة كهربائية، ويشمل أجسام طاقة غير ذرية، على سبيل المثال: الإلكترونات التي لها طاقة سالبة، والبروتونات التي لها طاقة موجبة، وقد تسمى أيضًا أيونات.
عندما يتم توليد تيار كهربائي في موصل، بحيث تكون الجسيمات التي تحمل الطاقة، والتي تُعرف بالإلكترونات، هي تعبيرات عن كمية الطاقة الكهربائية التي تنطبق في أي جزء على الموصل لكل فترة زمنية محددة، وفي في حالة مرور التيار الكهربائي عبر تيار متناوب، فإن اتجاه نقل الطاقة الكهربائية يأخذ مسارًا مخالفًا بشكل دوري، إما إذا كان التيار الكهربائي المار عبارة عن تيار مباشر، فإن الطاقة الكهربائية التي تمر عبرها لا تغير مسارها.
في العديد من الأطر، يتم تحديد مسار التيار الكهربائي الذي يمر عبر الدوائر الكهربائية وفقًا لمسار حركة الجسيمات الموجبة، والتي تمثل المسار المعاكس لمسار الإلكترون الحقيقي.
ثالثًا: ما هي أشكال التيار الكهربائي؟ ما هي مصادرها؟
هناك نوعان من التيار الكهربائي يمكن التمييز بينهما بوضوح، وهما التيار الكهربائي المباشر والتيار الكهربائي المتردد.
- التيار الكهربائي المباشر: هذا النوع من التيار الكهربي يرمز له برمز DC.
إنه يمثل التيار الكهربائي الذي يتدفق في اتجاه واحد فقط ولا يغير مسار تدفقه، لأن جزيئات الطاقة الكهربائية فيه تأخذ مسارًا محددًا وثابتًا، وفي الماضي كان التيار الكهربائي المباشر يُعرف باسم التيار الكهربائي الجلفاني.
يمكننا أن نجد تيارًا كهربائيًا مباشرًا في الخلايا الشمسية والمزدوجات الحرارية والبطاريات الجافة.
أيضا، يمكن للتيار الكهربائي المباشر أن يتدفق في المواد التي توصل الكهرباء والمعروفة باسم الموصلات، مثل الأسلاك، وكذلك في المواد المعروفة باسم العوازل وأشباه الموصلات، وكذلك التيار الكهربائي المباشر قد يتدفق في الفراغ، والمثال المباشر على هذه هي الجسيمات الأيونية وأشعة الإلكترون.
- التيار المتردد: يُعرف أيضًا بالتيار الكهربائي المتردد، ويرمز له بالرمز AC.
هو التيار الكهربائي الذي يأخذ بشكل دوري المسار المعاكس لمساره، مما يعني أن الطاقة الكهربائية المتدفقة في هذا النوع تنتقل في مسارات متعاكسة بشكل دوري، بعضها منتظم وبعضها ليس كذلك.
يمثل التيار المتردد نوعًا من الشحنات الكهربائية التي تعمل بها كل من المنازل والشركات. كما أن الإشارات الصوتية والإذاعية الموجودة في الأسلاك الكهربائية تعتبر من أشكال التيار الكهربائي المتردد.
رابعًا: ما هو قانون أوم للتيار الكهربائي؟
عندما يصل عالم إلى اكتشاف ما، فإنه يخلد هذا الاكتشاف بقانون ثابت يشرح آلية عمل هذا الاكتشاف أو هذه الظاهرة، مثل قوانين العالم المندلية الشهيرة في علم الوراثة، أو قوانين نيوتن في علم الجاذبية، وغيرها. .
أحد هذه القوانين التي تشرح قواعد عمل التيار الكهربائي هو قانون أوم.
إذن ما هو قانون أوم؟
يقول قانون أوم: “إن التيار الكهربائي الذي يتدفق في جزء من الموصل يتناسب طرديًا مع فرق الجهد بين طرفي الموصل، بينما يتناسب عكسًا مع مقاومة التيار الكهربائي”. بنفس الطريقة، بالنسبة للتناسب العكسي، فهذا يعني أنه عندما يزداد التيار الكهربائي في الموصل، تنخفض المقاومة، وعندما ينخفض التيار الكهربائي، تزداد المقاومة، وهكذا.
يمكننا التعبير عن نص قانون أوم رياضيًا على النحو التالي:
التيار الكهربائي = الجهد المقاومة.
تكمن أهمية قانون أوم في أنه يرسم الرابط الرياضي الأبرز بين العناصر الثلاثة، عنصر التيار الكهربائي، ومكون الجهد، ومكون المقاومة الكهربائية.
في هذا القانون، تُستخدم وحدة الأمبير للتعبير عن التيار الكهربائي الذي يتدفق عبر الموصل، بينما يستخدم الجهد للتعبير عن فرق الجهد الكهربائي بين طرفي الموصل، بينما تُستخدم وحدة أوم للتعبير عن المقاومة الكهربائية .
وفقًا لقانون أوم للتيار الكهربائي، فإن مسار الشحنات الكهربائية المتدفقة عبر طرفي الموصل هو ما يبدأ من الطرف السالب نحو النهاية الموجبة، ويمكننا قياس هذه الشحنات عن طريق توزيع الجهد الناتج عند طرفي الموصل على مقدار المقاومة الكهربائية للموصل، على النحو التالي:
- كلما زادت قيمة المقاومة الكهربائية للموصل، قلت الشحنات الكهربائية المتدفقة عبر الموصل.
- كلما قلت قيمة المقاومة الكهربائية للموصل، زادت الشحنة الكهربائية المتدفقة عبر الموصل.
خامساً: ما هي الوحدات الرئيسية الأخرى المعتمدة من قبل النظام العالمي للوحدات غير وحدة الأمبير؟
بعد أن تناولنا وحدة قياس شدة التيار الكهربائي “الأمبير”، اعتبرنا أنه من الضروري ذكر الوحدات الرئيسية الأخرى في نظام الوحدات العالمي، حيث يشتمل النظام العالمي للوحدات على 7 وحدات رئيسية، منها:
- وحدة المتر: الوحدة الرئيسية لقياس الطول.
- كيلوغرام: وحدة تقدير كتلة الجسيمات الرئيسية.
- كلفن: وحدة درجة الحرارة الرئيسية.
بهذا، قدمنا لك وحدة قياس للتيار الكهربائي. لمزيد من التفاصيل يمكنك ترك تعليق في اسفل المقال وسنقوم بالرد عليك حالا.