كل شخص لديه مفهوم مجردة من التيار الكهربائي. بالنسبة للأجهزة الكهربائية ، يعد مصدر الطاقة نوعًا من مصدر الهواء لأي كائن تنفس. لكن في هذه المقارنات ، يكون فهم طبيعة الظاهرة محدودًا ، ولا يفهم سوى المتخصصين جوهر المشكلة بعمق أكبر.
في المناهج الدراسية ، يأخذ الجميع دورة في الفيزياء ، والتي تصف المفاهيم الأساسية وقوانين الكهرباء. لا يسبب المنهج العلمي الجاف الاهتمام بالأطفال ، لذا فإن معظم البالغين ليس لديهم أي فكرة عن ماهية التيار الكهربائي ، ولماذا ينشأ ، وكيف يحتوي على وحدة قياس ، أو كيف يمكن لأي شيء أن ينتقل عبر أسلاك معدنية غير منقولة ، وحتى جعل الأجهزة الكهربائية تعمل.
بكلمات بسيطة عن التيار الكهربائي
يصف التعريف القياسي لكتاب الفيزياء المدرسية بإيجاز ظاهرة التيار الكهربائي. لكن بصراحة ، يمكنك فهم ذلك تمامًا إذا كنت تدرس الموضوع بعمق أكبر. بعد كل شيء ، يتم تقديم المعلومات بلغة أخرى - العلمية. من الأسهل بكثير فهم طبيعة الظاهرة الجسدية إذا وصفت كل شيء بلغة مألوفة ومفهومة لأي شخص. على سبيل المثال ، الحالية في المعدن.
يجب أن يبدأ بحقيقة أن كل ما نعتبره صلبًا وبدون حراك هو في نظرنا فقط. قطعة معدنية ملقاة على الأرض هي جسم مترابط بلا حراك بالمعنى الإنساني. تشبيهًا ، تخيل كوكبنا في الفضاء ، وننظر إليه من سطح المريخ. يبدو أن الأرض هيئة كاملة بلا حراك. إذا اقتربنا من سطحه ، فسيصبح من الواضح أن هذه ليست قطعة متجانسة من المادة ، ولكنها حركة ثابتة: 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 دقيقة الحركة باستمرار. إنها مختلفة ، ولكن بين الكل ، نحن مهتمون بالإلكترونات ، التي تنشئ مجالًا كهرومغناطيسيًا في المعادن التي تولد نفس التيار. يجب فهم كلمة "التيار" حرفيًا ، لأنه عندما تتحرك العناصر ذات الشحنة الكهربائية ، أي "التدفق" من جسم مشحون إلى آخر ، يحدث "التيار الكهربائي".
بعد فهم المفاهيم الأساسية ، يمكننا استنباط تعريف عام:
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.
- ما الذي يجعل "التدفق" الحالي ، أي التحرك؟
- إذا كانت أصغر العناصر المعدنية تتحرك باستمرار ، فلماذا لا يتم تشويهها؟
- إذا كان هناك شيء يتدفق من كائن إلى آخر ، هل تتغير كتلة هذه الأشياء؟
الجواب على السؤال الأول بسيط. عندما تتدفق المياه من نقطة عالية إلى نقطة منخفضة ، فإن الإلكترونات ستتدفق من جسم ذي شحنة عالية إلى جسم منخفض ، مطيعًا قوانين الفيزياء. و "الشحنة" (أو المحتملة) هي عدد الإلكترونات في الجسم ، وكلما زاد عدد الإلكترونات ، زادت الشحنة.إذا تم الاتصال بين جسمين بشحنات مختلفة ، فسوف تتدفق الإلكترونات من الجسم الأكثر شحنة إلى الأجزاء الأقل شحنًا. لذلك سيكون هناك تيار سينتهي عندما تتساوى رسوم هاتين الهيئتين المتصلتين.
لفهم سبب عدم تغيير السلك للهيكل ، على الرغم من وجود حركة مستمرة فيه ، عليك أن تتخيله في شكل منزل كبير يعيش فيه الناس. لن يتغير حجم المنزل بناءً على عدد الأشخاص الذين يدخلون ويخرجون منه ، وكذلك التنقل داخل المنزل. في هذه الحالة ، يكون الشخص ماثلاً للإلكترون في المعدن - يتحرك بحرية وليس له 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 قمت بإزالة جميع الإلكترونات من الجسم ، فلن تتغير كتلتها.
ما هي وحدة التيار
من أجل "حساب" التيار الكهربائي ، يتم استخدام وحدات قياس مختلفة ، سنقوم بتحليل ثلاث وحدات رئيسية:
- القوة الحالية.
- الجهد.
- المقاومة.
إذا حاولت وصف مفهوم القوة الحالية بكلمات بسيطة ، فمن الأفضل تخيل تدفق السيارات التي تمر عبر نفق. السيارات إلكترونات ، ونفق سلكي. كلما مر عدد أكبر من السيارات في وقت واحد من خلال المقطع العرضي للنفق ، زادت القوة الحالية ، والتي يتم قياسها بواسطة جهاز يسمى "ammeter" في Amperes (A) ، وفي الصيغ يشار إليها بالحرف (I).
الجهد هو قيمة نسبية تعبر عن الفرق في شحنات الهيئات التي يتدفق التيار بينها. إذا كان لدى أحد الأجسام شحنة عالية جدًا والآخر منخفض جدًا ، فستكون هناك فولطية عالية بينهما لقياس استخدام الفولتميتر ووحدة تسمى فولت (V). في الصيغ المحددة بواسطة الحرف (U).
تميز المقاومة قدرة الموصل ، الأسلاك النحاسية المشروطة ، على تمرير قدر معين من التيار من خلال نفسه ، أي الإلكترونات. يولد موصل المقاومة الحرارة ، وينفق جزءًا من طاقة التيار المار خلالها ، مما يقلل من قوته. يتم حساب المقاومة في أوم (أوم) ، ويتم استخدام الحرف (ص) في الصيغ.
الصيغ لحساب الخصائص الحالية
باستخدام ثلاث كميات مادية ، من الممكن حساب خصائص التيار باستخدام قانون أوم. يتم التعبير عنها بواسطة الصيغة:
أنا = U / R
عندما أكون القوة الحالية ، U هي الجهد في الدائرة ، R هي المقاومة.
من الصيغة ، نرى أن القوة الحالية تُحسب بقسمة قيمة الجهد على قيمة المقاومة. ومن هنا لدينا صياغة القانون:
رياضيا ، يمكن حساب المكونات الأخرى من هذه الصيغة.
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 تتصرف بشكل مختلف تحت تأثير التيار. بعض الموصلات الفائقة لا تقاوم الإلكترونات التي تتحرك من خلالها ، دون التسبب في أي تفاعل كيميائي. المعادن مع الإجهاد المفرط بالنسبة لهم يمكن تدميرها ، تذوب. العوازل التي لا تتجاوز التيار الكهربائي لا تتفاعل معها على الإطلاق ، وبالتالي تحمي البيئة منها. يتم استخدام هذه الظاهرة بنجاح من قبل البشر في عزل الأسلاك بالمطاط.
بالنسبة للكائنات الحية ، التيار هو ظاهرة غامضة. إنه قادر على الحصول على تأثيرات مفيدة ومدمرة. استخدم الناس منذ فترة طويلة تصريفات خاضعة للرقابة للأغراض الطبية: من التصريفات الخفيفة التي تحفز نشاط الدماغ إلى الصدمات الكهربائية القوية التي يمكن أن تبدأ في توقف القلب وإعادة الشخص إلى الحياة. يمكن أن يؤدي الإفراز القوي إلى مشاكل صحية خطيرة ، والحروق ، وموت الأنسجة ، وحتى الموت الفوري. عند العمل مع الأجهزة الكهربائية ، يجب مراعاة لوائح السلامة.
في الطبيعة ، يمكنك أن تجد العديد من الظواهر التي تلعب فيها الكهرباء دورًا رئيسيًا: من الكائنات في أعماق البحار (المنحدرات الكهربائية) ، التي يمكنها الصدمة ، إلى البرق أثناء العواصف الرعدية. رجل يتقن هذه القوة الطبيعية منذ فترة طويلة ويستخدمها بمهارة ، وذلك بفضل عمل جميع الإلكترونيات الحديثة.
تحميل ...يجب أن نتذكر أن الظواهر الطبيعية يمكن أن تكون مفيدة ومضرة للبشر. الدراسة من مقاعد المدرسة والتعليم الإضافي تساعد الناس على استخدام ظواهر العالم بحكمة لصالح المجتمع.
