كيف تعمل الكهرباء؟

هناك ثلاث خصائص رئيسية تجعل الكهرباء تعمل: الجهد والتيار والمقاومة. تعمل هذه الخصائص معًا داخل دائرة ، مما يسمح للكهرباء بالانتقال من مكان إلى آخر. يقيس العلماء الجهد بوحدات تسمى فولت ، والتيار بالأمبير ، والمقاومة بالأوم. تؤدي هذه الكميات الثلاث إلى علاقة رياضية بسيطة تسمى قانون أوم ، حيث يعطي جهد واحد فولت عبر مقاومة مقدارها أوم واحد تيارًا مقداره واحد أمبير.

تبدأ عملية الكهرباء عندما تحفز الطاقة من الضوء أو الحرارة أو المجالات المغناطيسية إلكترونات الذرة ، مما يجعلها تتحرك. تمسك بعض الذرات إلكتروناتها بالقرب من النواة والبعض الآخر لا. الذرات ذات الإمساك السائب بإلكتروناتها هي الأفضل في توصيل تيار كهربائي.

تحتوي مواد مثل الفضة والذهب والنحاس والألمنيوم على ذرات ذات إلكترونات غير مترابطة ، وهذه العناصر كلها معادن ، ومعظم المعادن موصلات جيدة للكهرباء. تسمى المواد مثل الزجاج والهواء والبلاستيك بالعوازل ؛ تركيب الإلكترون الخاص بهم يعيق تدفق التيار الكهربائي.

لكي تتدفق الكهرباء في تيار ، يجب أن يكون هناك نوع من القوة أو الضغط يدفع الإلكترونات على طول. تسمى هذه القوة القوة الدافعة الكهربائية أو EMF ، والتي تسمى أيضًا الجهد.

تحمل الدائرة هذا التيار الكهربائي. وهي تتألف من مصدر كهربائي وحمل وموصلات مثل الأسلاك التي تحمل التيار بين المصدر والحمل. مثال على مصدر كهربائي هو البطارية. يمكن أن يكون الحمل تقريبًا أي نوع من المكونات الإلكترونية ، من مصباح كهربائي بسيط إلى أجهزة معقدة مثل الهواتف الذكية.

يحدد مقدار القوة الدافعة الكهربائية المطبقة بواسطة المصدر مقدار الجهد الذي يمر عبر الدائرة. على النقيض من ذلك ، التيار هو كمية الإلكترونات التي تتدفق عبر نقطة في الدائرة في فترة زمنية معينة.

يتعلق الجزء الأخير من أحجية الكهرباء بنوع المقاومة التي تعمل ضد التيار الكهربائي. على سبيل المثال ، إذا كنت ستستخدم سلكين من العيار الثقيل في دائرتك ، فسوف يتدفق تيار أكثر مما لو كنت ستستخدم سلكين رفيعين. تتميز الأسلاك السميكة بمقاومة أقل وتسمح بتيار أكبر. إنه مشابه لتدفق المياه عبر الأنبوب: يمكن أن يحمل الأنبوب الكبير كمية من الماء أكثر من الأنبوب الضيق.

تحمل الكهرباء الطاقة ، ويمكنك حساب الطاقة الكهربائية بالواط بضرب الفولت في الأمبير. يتدفق التيار من المصدر الكهربائي إلى الحمل والعودة مرة أخرى ؛ يستخدم الحمل الطاقة الكهربائية لإنجاز مهمة مفيدة ، مثل إضاءة مصباح مطبخ أو تشغيل محرك كهربائي في سيارة هجينة.