الجهد والمقاومة والتيار والطاقة هي الكميات الكهربائية الرئيسية

في الهندسة الكهربائية ، ليس من المنطقي القول ببساطة "الكهرباء". من الضروري دائمًا تحديد ما تتم مناقشته بالضبط. يمكن أن نعني الشحنة الكهربائية للمكثف ، أو الجهد الكهربائي في المقبس ، أو التيار المتدفق عبر الأسلاك ، أو على سبيل المثال الطاقة التي يصيبها عداد الكهرباء في شقتنا خلال شهر واحد.

في أي حال ، لا يوجد أي كمية مثل الكهرباء ، وهناك كمية "كمية الكهرباء" ، والتي تسمى بشكل صحيح الشحنة الكهربائية ، والتي تقاس في المعلقات. هذه شحنة كهربائية - وهي تتحرك على طول الأسلاك ، وتتراكم على ألواح المكثف ، وهي موجودة بشكل دوري عند الأطراف (الحد الأدنى - على سلك الطور) للمخرج ، وتتحرك في شكل تيار عندما تقوم الشبكة الكهربائية بأداء العمل. الكميات الكهربائية الرئيسية مرتبطة بطريقة ما بالشحنة. سنتحدث عن هذه القيم اليوم.

الجهد

يتم قياس الجهد U بين نقطتين على الدائرة. من أجل أن يبدأ وجود جهد ثابت متناوب أو ثابت في دائرة مغلقة ، هناك حاجة إلى مصدر تيار يمكن أن يضمن الحفاظ على هذا الجهد في نهايات الدائرة. سيكون هذا المصدر بمثابة مصدر للقوة الكهرومغناطيسية - القوة الدافعة الكهربائية ، والتي ، مثل الجهد ، تقاس بالفلط.

إذا كان هذا المصدر متصلاً بدائرة مغلقة ، فسيكون الجهد أولاً موجوداً بين أطراف المصدر ، أي في نهايات الدائرة ، وثانياً ، في نهايات جميع أقسام هذه الدائرة ، إذا كان مقسومًا على أجزاء.

في كل لحظة من الزمن ، يمكن أن يكون للجهد الكهربائي الذي يعمل على قسم معين من الدائرة قيمة مختلفة عما كانت عليه في اللحظة السابقة ، إذا تم تشغيل الدائرة بواسطة مصدر emf متغير ، أو بنفس القيمة إذا كانت مصدر emf ثابت ، والدارة ، على التوالي ، هي الدائرة الحالية المباشرة.

يشبه الجهد في نهايات دارة التيار المستمر اختلاف الارتفاع على جانب الجبل ، وتكون الشحنة في ظل هذه الظروف مثل الماء المرتفع إلى ارتفاع ، فقط فيما يتعلق بالمجال الكهربائي ، يُسمى هذا الاختلاف فرق الإمكانات (الكهربائية) ، نظرًا لعدم وجود حديث عن مجال الجاذبية.

الفرق المحتمل بين نقطتين هو 1 فولت ، إذا تم تحريك شحنة من قلادة واحدة من نقطة إلى أخرى ، فيجب أن يتم العمل عليها بمبلغ 1 جول. إن فولت يساوي أيضًا الجهد الكهربائي الذي يسبب تيارًا مباشرًا قدره 1 أمبير في الدائرة الكهربائية بقوة 1 واط ، ولكن أكثر على ذلك لاحقًا.

تيار

عندما يكون الجهد الكهربائي موجودًا في نهايات قسم الدائرة (الموصل) ، أي عندما يكون هناك اختلاف في الإمكانات الكهربائية ، فإن هذا يعني أن الحقل الكهربائي يعمل في الموصل (بطول القسم قيد النظر). يعمل الحقل الكهربائي بقوة على الجزيئات المشحونة.

في المعادن ، على سبيل المثال ، الإلكترونات الحرة عبارة عن حاملات لشحنة سالبة ، ويمكن أن تدخل حيز الحركة الترجمية إذا وجدت نفسها فجأة في مجال كهربائي خارجي ، مصدره في هذه الحالة هو مصدر emf. عندما تدخل الإلكترونات في الحركة تحت تأثير مجال كهربائي ، فإنها تصبح شحنة متحركة ، أي تيار كهربائي I.

يتم قياس مقدار الشحن بالعمود ، ويميز التيار معدل حركة الشحن من خلال المقطع العرضي للموصل (لكل وحدة زمنية). عندما تمر شحنة كهربائية من قلادة واحدة عبر المقطع العرضي للموصل في ثانية واحدة ، يكون التيار في الموصل 1 أمبير. مقارنةً بالماء - كلما زادت كمية المياه التي تمر عبر قسم الأنابيب في الثانية - زاد التيار.

مقاومة

تحت تأثير الجهد الكهربائي ، تنتقل الشحنة عبر المقطع العرضي للموصل ، مكونًا تيارًا ، لكنه لا يتحرك دون عوائق. منذ أن بدأنا في النظر في موصل معدني ، سوف نستمر في ذلك.

تصطدم الإلكترونات في الموصل الذي يتحرك تحت تأثير مجال كهربائي بالعقبات داخل الموصل - ذرات الشبكة البلورية ، وكذلك بعضها البعض ، بسبب المكون الفوضوي (الحراري) لحركة الإلكترونات والاهتزازات الذرية.

توفر هذه العقبات نوعًا من المقاومة ، وتبطئ الإلكترونات ، وتقلل من التيار مقارنةً بالمقدار الذي يمكن أن يحدث إذا لم تكن هناك مثل هذه العقبات. ولكن هذا النوع من المقاومة R في الموصلات الحقيقية (الدوائر) هو دائما هناك.

وتسمى هذه القيمة المقاومة الكهربائية في الهندسة الكهربائية. تقاس المقاومة الكهربائية بالأوم. واحد أوم يساوي المقاومة الكهربائية لجزء من الدائرة الكهربائية ، بين نهايات تيار مباشر من 1 أمبير يتدفق على الجهد من 1 فولت في النهايات.

كلما زادت المقاومة التي تميز الموصل المحدد ، كلما كان التيار أصغر عند نفس الجهد في نهايات هذا الموصل. يسمى هذا الاعتماد قانون أوم لقسم من الدائرة الكهربائية: حجم التيار في قسم من الدائرة يتناسب طرديا مع الجهد في نهايات هذا القسم ويتناسب عكسيا مع المقاومة الكهربائية لقسم معين من الدائرة.

قوة

عند الحديث عن الدائرة الكهربائية ، والجهد ، والمقاومة والتيار ، لا يسع المرء إلا أن ينهي موضوع الكميات الكهربائية الأساسية بقصة عن الطاقة الكهربائية P. عندما يتم إنشاء التيار ويستمر في التدفق في الدائرة تحت تأثير الجهد ، فإن مصدر emf يقوم بالعمل A على الدائرة.

في الواقع ، يتم العمل بواسطة حقل كهربائي على شحنة كهربائية تتحرك في هذا المجال. يعتمد مقدار العمل المثالي على الفرق المحتمل الذي تغلبت عليه الشحنة وعلى حجم هذه الشحنة. كلما تم إنجاز العمل بشكل أسرع ، زادت قوة العملية.

في حالة التيار ، نتحدث عادة عن قوة المصدر الذي أدى العمل ، وكذلك قوة المستهلك (الدائرة). تقاس الطاقة الكهربائية المستهلكة في عمل مفيد بالواط. لأي نوع من الطاقة ، ليس فقط للطاقة الكهربائية ، يتم تعريف 1 واط على أنها القوة التي يتم فيها تنفيذ جول واحد من العمل في 1 ثانية من الوقت.