recent
أخبار كهربائية ذكية

أساسيات الكهرباء, تعلم الكهرباء الباب الثالث

أساسيات الكهرباء


الجهد والتيار والمقاومة وقانون أوم

أساسيات الكهرباء

عند البدء في استكشاف عالم الكهرباء والإلكترونيات ، من الضروري البدء بفهم أساسيات الجهد والتيار والمقاومة, هذه هي االبيانات الأساسية الثلاثة المطلوبة للتعامل مع الكهرباء والاستفادة منها.

 في البداية ، قد يكون من الصعب فهم هذه المفاهيم لأننا لا نستطيع "رؤيتها", لا يمكن للمرء أن يرى بالعين المجردة الطاقة المتدفقة عبر سلك أو جهد كهرباء, حتى البرق في السماء، بينما يكون مرئيًا، ليس في الحقيقة تبادل الطاقة الذي يحدث من السحب إلى الأرض، ولكنه رد فعل على الطاقة التي تمرعبره. 

من أجل اكتشاف نقل الطاقة هذا، يجب علينا استخدام أدوات القياس مثل أجهزة القياس المتعددة ومحللات الطيف وأجهزة الذبذبات لتصورما يحدث مع الشحنة في النظام.

في هذا القسم تعلم الكهرباء, وبالاخص في هذا المقال سنتعلم, ونتناول

 الفهم الأساسي للجهد والتياروالمقاومة وكيفية ارتباط الثلاثة ببعضهم البعض.


محتوي المقالة

كيف ترتبط الشحنة الكهربائية بالجهد والتيار والمقاومة.

ما الجهد والتيار والمقاومة.

ما هو قانون أوم وكيفية استخدامه لفهم الكهرباء.

تجربة بسيطة لشرح هذه المفاهيم.

تعلم أكثر

الشحنة الكهربائية

الكهرباء هي حركة الإلكترونات,

 تخلق الإلكترونات شحنة يمكننا تسخيرها لأداء العمل, مثل المصباح، والستيريو، والهاتف، وما إلى ذلك، كلها تسخرحركة الإلكترونات من أجل القيام بالعمل، تعمل جميعها باستخدام نفس مصدر الطاقة الأساسي، ويسمي بحركة الالكترونيات.


يمكن شرح المبادئ الأساسية الثلاثة باستخدام الإلكترونات، أو بشكل أكثر تحديدًا، الشحنة التي تخلقها:

الجهد هو الفرق في الشحنة بين نقطتين

التيار هو معدل تدفق الشحنة.

المقاومة هي ميل المادة لمقاومة تدفق الشحنة (التيار).

لذلك، عندما نتحدث عن هذه القيم، فإننا حقًا نصف حركة الشحنة ، وسلوك الإلكترونات. 


الدائرة عبارة عن حلقة مغلقة تسمح للشحنة بالانتقال من مكان إلى آخر، تسمح لنا المكونات الموجودة في الدائرة بالتحكم في هذه الشحنة واستخدامها للقيام بالعمل.


لذلك اكتشف العالم اوم من مطلق الدائرة وتحكمها بالشحنة، و يبدأ أوم بوصف وحدة المقاومة المحددة بالتياروالجهد. 

الجهد االكهربى

نحدد الجهد على أنه مقدار الطاقة الساكنة بين نقطتين على الدائرة، نقطة واحدة لديها شحنة أكثرمن الأخرى، يسمى هذا الاختلاف في الشحنة بين النقطتين الجهد، ويُقاس بالفولت، وهو تقنيًا، فرق الطاقة الساكنة بين نقطتين والتي ستنقل جولًا واحدًا من الطاقة لكل كولوم شحنة تمرعبرها ( سيتم شرح كل ذلك).

 سميت وحدة "فولت" على اسم الفيزيائي الإيطالي أليساندرو فولتا الذي اخترع ما يعتبر أول بطارية كيميائية.

 يمثل الجهد في المعادلات والتخطيطات بالحرف "V".

عند وصف الجهد، والتيار، والمقاومة، فإن التشبيه الشائع هو خزان المياه, في هذا القياس، يتم تمثيل الشحنة بكمية الماء، ويمثل الجهد بضغط الماء داخل الخزان، ويمثل التيار بتدفق الماء.


 وجود خزان مياه على ارتفاع معين فوق سطح الأرض، يوجد في الجزء السفلي من هذا الخزان خرطوم.

يمكن أن يمثل الضغط في نهاية الخرطوم الجهد، الماء في الخزان يمثل الشحنة، كلما زاد الماء في الخزان، كلما زادت الشحنة، زاد الضغط الذي يتم قياسه في نهاية الخرطوم.


يمكننا أن نفكر في هذا الخزان على أنه بطارية، مكان نخزن فيه كمية معينة من الطاقة ثم نطلقها، إذا قمنا بتصريف خزان بمقدارمعين من الماء، فإن الضغط الناتج في نهاية الخرطوم ينخفض، يمكننا أن نفكر في هذا على أنه جهد متناقص، مثلما يحدث عندما يخفت ضوء الفلاش مع نفاد البطاريات. 

هناك أيضًا انخفاض في كمية المياه التي ستتدفق عبر الخرطوم، ضغط أقل يعني تدفق ماء أقل، وهوما يقودنا إلى التيار.

يمكننا أن نفكر في كمية المياه المتدفقة عبرالخرطوم من الخزان على أنها تيار، كلما زاد الضغط، زاد التدفق والعكس صحيح، 

باستخدام الماء، نقيس حجم الماء المتدفق عبر الخرطوم خلال فترة زمنية معينة، 

بالكهرباء، نقيس كمية الشحنة المتدفقة عبر الدائرة خلال فترة زمنية. 

" أعرف أكتر"

الامبير A

يقاس التيار بالأمبير (يشار إليه عادةً باسم "أمبير"). يُعرَّف الأمبير بأنه، 18 إلكترونًا (1 كولوم) في الثانية تمرعبر نقطة في الدائرة. 

يتم تمثيل الأمبير في المعادلات بالحرف "A".

لنفترض الآن أن لدينا خزانين، كل منهما به خرطوم قادم من الأسفل، يحتوي كل خزان على نفس كمية الماء بالضبط، لكن الخرطوم الموجود في أحد الخزانات يكون أضيق من الخرطوم الموجود في الآخر،

نقيس نفس مقدار الضغط في نهاية أي من الخرطومين، ولكن عندما يبدأ الماء في التدفق، فإن معدل تدفق الماء في الخزان بالخرطوم الضيق سيكون أقل من معدل تدفق الماء في الخزان باستخدام خرطوم أوسع. 

من الناحية الكهربائية، يكون التيارعبر الخرطوم الضيق أقل من التيار عبر الخرطوم الأعرض، إذا أردنا أن يكون التدفق متماثلًا من خلال كلا الخرطومين، فعلينا زيادة كمية الماء (الشحنة) في الخزان باستخدام الخرطوم الأضيق.

يؤدي هذا إلى زيادة الضغط (الجهد) في نهاية الخرطوم الضيق، مما يؤدي إلى دفع المزيد من الماء عبر الخزان، هذا مشابه للزيادة في الجهد التي تسبب زيادة في التيار.

اذا الآن في رؤية العلاقة بين الجهد والتيار.

 ولكن هناك عامل ثالث يجب أخذه في الاعتبار: عرض الخرطوم. في هذا القياس، عرض الخرطوم هو المقاومة. 

هذا يعني أننا بحاجة إلى إضافة مصطلح آخر إلى نموذجنا:

الماء = الشحنة (تقاس بالكولوم)

الضغط = الجهد (يقاس بالفولت)

التدفق = التيار (يقاس بالأمبير)

عرض الخرطوم = المقاومة،

خدمتنا وكتالوج أعمالنا

مقاومة

فكرمرة أخرى في خزاني المياه، أحدهما به أنبوب ضيق والآخر به أنبوب عريض.


من المنطقي أننا لا نستطيع أن نلائم حجمًا كبيرًا من خلال أنبوب ضيق أكثر من أنبوب أعرض عند نفس الضغط، هذه مقاومة. 

الأنبوب الضيق "يقاوم" تدفق الماء من خلاله بالرغم من أن الماء يكون بنفس ضغط الخزان ذي الأنبوب الأعرض.


من الناحية الكهربائية، يتم تمثيل ذلك بدائرتين لهما نفس الجهد ومقاومات مختلفة. ستسمح الدائرة ذات المقاومة الأعلى بتدفق شحنة أقل، مما يعني أن الدائرة ذات المقاومة الأعلى لديها تيار أقل يتدفق خلالها.

هذا يعيدنا إلى قانون أوم، يحدد أوم وحدة المقاومة "1 أوم" على أنها المقاومة بين نقطتين في الموصل حيث يؤدي تطبيق 1 فولت إلى دفع 1 أمبير ، عادة ما يتم تمثيل هذه القيمة في المخططات بالحرف اليوناني "Ω" ، والذي يسمى أوميغا ، وينطق "أوم".

طوارئ أعطال الكهرباء

قانون أوم

قانون اوم



في الدائرة الكهربائية يمر التيار في الموصل وباستخدام هذه الدائرة الكهربائية قام العالم جورج أوم بأجراء بعض التجارب للدوائر الكهربائية ووجد بالتجربة أن مرور التيار في دائرة كهربائية يعتمد علي قيمة المقاومة في الدائرة وعلي فرق الجهد بين طرفي المقاومة، وبينت هذه التجارب أن هذه العلاقة علاقة خطية أى أن بزيادة قيمة المقاومة يكون مقدار النقص في التيار مماثلا والعكس صحيح.


وينص قانون أوم علي :


التيار الكهربائي المار في دائرة يتناسب طرديا مع فرق الجهد وعكسيا مع مقاومة التيار الكهربائي ، ويعتبر قانون أوم من أهم القوانين الكهربائية حيث يعتمد عليه في تحليل الدوائر الكهربائية.


رموز ومصطلحات لهذا القانون :


رمز " V "  👈 ينص هذا الرمز علي مصدر الجهد الكهربي ويسمي ( بالفولت )

رمز " R "  👈 ينص هذا الرمز علي (  المقاومة الكهربائية   )

رمز " I "   👈 ينص هذا الرمز علي ( تيار كهربي )


يمكننا تمثيل القانون عملي بالرموز :





هذا الرسم يدل علي علاقة طردية بين التيار والجهد


التمديدات الكهربائية, مصطلحات كهربائية



والقانون السابق " أوم " ينص علي :



أن التيار المار في دائرة كهربائية يتناسب مع فرق الجهد وعكسيا مع المقاومة حيث يعتمد عليه في تحليل الدوائر الكهربائية



يمكننا أستخدام قانون أوم لحساب فرق الجهد علي مقاومة  100 أوم عندما يمر خلالها تيار مقداره 2 أمبير

بمعني  رمزيا :



قانون أوم, التمديدات الكهربائية



هذا الرسم التوضيحي لبيان العلاقة الخطية بين التيار وفرق الجهد 

التمديدات الكهربائية


تطبيقات قانون أوم :


لقانون أوم أهمية كبري في تحليل الدوائر الكهربائية وذلك لغرض معرفة التيارات أو المقاومات أو مصادر جهد مجهولة ، ولتوضيح 

ذلك نقوم بغرض الاحتمالات الثلاثة للمجاهيل الثلاثة للدوائر الكهربائية.


الاحتمال الأول :

تحديد التيار عندما تكون قيمة الجهد والمقاومة غير مجهولة

مثال  :-      الدائرة التالية ماهو مقدار التيار" I " المار في الدائرة الكهربائية 

التمديدات الكهربائية, قوانين ومصطلحات كهربائية

بأستخدام قانون أوم 

التمديدات الكهربائية, قوانين ومصطلحات كهربائية


الأحتمال الثاني :


تحديد الجهد عندما تكون قيمة التيار والمقاومة غير مجهولة 

مثال :-     كم  يبلغ مقدار الجهد في الدائرة التالية عندما يمر تيار مقداره 10 A


قوانين ومصطلحات كهربائية, التمديدات الكهربائية




بأستخدام قانون أوم 👇



التمديدات الكهربائية, قوانين ومصطلحات كهربائية


الأحتمال الثالث :


- مثال :-   أوجد قيمة المقاومة " R " عندما يمر فيها تيار مقداره 0.1 A


التمديدات كهربائية, قوانين ومصطلحات كهربائية




بأستخدام قانون أوم


التمديدات الكهربائية, قانون أوم



مع هذا الإعداد، بدلاً من ان نقم باختيار المقاوم لمصباح LED، يكون المقاوم موجودًا بالفعل على اللوحة مع LED بحيث يتم تحقيق الحد الحالي دون الحاجة إلى إضافة المقاوم يدويًا.


الحد الحالي قبل أو بعد LED

لجعل الأمور أكثر سهولة، يمكنك وضع المقاوم المحدد الحالي على جانبي LED ، وسيعمل بنفس الطريقة.


يعاني العديد من الأشخاص الذين يتعلمون الإلكترونيات لأول مرة من فكرة أن المقاوم المحدد الحالي يمكن أن يعيش على جانبي الصمام وستظل الدائرة تعمل كالمعتاد.

تخيل نهرًا في حلقة مستمرة ، نهر متدفق لانهائي دائري، إذا أردنا وضع سد فيه، فإن النهر بأكمله سيتوقف عن التدفق، وليس جانبًا واحدًا فقط. 

تخيل الآن أننا نضع عجلة مائية في النهر مما يؤدي إلى إبطاء تدفق النهر، لا يهم مكان وضع عجلة المياه في الدائرة، حيث ستظل تبطئ التدفق في النهر بأكمله.

هذا تبسيط مفرط، حيث لا يمكن وضع المقاوم المحدد الحالي في أي مكان في الدائرة ؛ يمكن وضعها على جانبي LED لأداء وظيفتها.

للحصول على إجابة أكثر علمية، ننتقل إلى قانون الجهد لكيرشوف، وبسبب هذا القانون، يمكن أن يستمر المقاوم المحدد الحالي على جانبي LED ولا يزال له نفس التأثير. 

الموارد والمضي قدماً

الآن يجب أن تفهم مفاهيم الجهد والتيار والمقاومة وكيف ترتبط الثلاثة.

يمكن اشتقاق غالبية المعادلات والقوانين الخاصة بتحليل الدوائر مباشرة من قانون أوم. من خلال معرفة هذا القانون البسيط ، فإنك تفهم المفهوم الذي يمثل أساس تحليل أي دائرة كهربائية.


في هذا المقال تفهمنا، مفاهيم الجهد، والتيار, والمقاومة, ببعض الامثلة التي تجعل اساسيات الكهرباء منطقية وسلسلة لدي القارئ, وخطوة وراء خطوة, سنتحدث في كل مايخص عالم الكهرباء من الصفرو نرحب بتعليقاتكم، ولوعاد عليك بفائدة من المقال، شارك المقال بوسائل الوسائط لدعم مجهودنا.

قسم تعلم الكهرباء, قاموس كهربائي يخص أبواب لتعلم التمديدات الكهربائية من الصفر، ( تعلم أكثر).

تواصل بنا.  

أطلب مساعدة أساسيات الكهرباء سمارت هوم سياسة الخصوصية اعطال الكهرباء

تحميل كتب مجانية

google-playkhamsatmostaqltradent