شريان الحياة الخفي: الكهرباء التيارية
هل تخيلت يوماً حياتك بدون كهرباء؟ لا إنترنت، لا هواتف، لا إضاءة، ولا حتى مستشفيات تعمل. لقد أصبحت الكهرباء التيارية مثل الهواء الذي نتنفسه؛ لا ندرك قيمتها إلا عندما تنقطع.
في هذه الوحدة، انتقلنا من دراسة الشحنات الساكنة (التي تكفي لعمل شرارة صغيرة) إلى الشحنات المتحركة (التيار) التي تدير محركات الحضارة الحديثة. تعلمنا كيف نولدها، كيف نقيسها، وكيف نتحكم فيها بدقة.
⚡ 1. التيار والقياس (أساس الحركة):
التيار ($I$): هو تدفق الشحنات. يقاس بالأمبير ($\text{A}$).
القانون: $$I = \frac{Q}{t}$$
- الاتجاه التقليدي: من الموجب ($+$) إلى السالب ($-$) (عكس الإلكترونات).
- القياس: بالأميتر (يوصل على التوالي).
- خطر: الدائرة القصيرة (Short Circuit) تعني تياراً هائلاً وحرائق بسبب انعدام المقاومة.
🔋 2. الطاقة والجهد (المحرك):
| القوة الدافعة الكهربائية ($E$) | فرق الجهد ($V$) |
|---|---|
| طاقة تُنتج داخل المصدر (تحويل كيميائي $\leftarrow$ كهربائي). | طاقة تُستهلك في الحمل (تحويل كهربائي $\leftarrow$ حراري/ضوئي). |
| القانون الموحد: $$V = \frac{W}{Q}$$ (الوحدة: فولت $\text{V}$) | |
| القياس: بالفولتمتر (يوصل على التوازي ومقاومته عالية جداً). | |
🛑 3. المقاومة وقانون أوم (التحكم):
المقاومة ($R$): هي "المطب" الذي يعيق التيار ويحوله لحرارة.
قانون أوم: $$R = \frac{V}{I}$$ (ينطبق على الموصلات الأومية فقط عند ثبات الحرارة).
العوامل المؤثرة (قانون المقاومة النوعية):
$$R = \rho \frac{L}{A}$$
- تتناسب طردياً مع الطول ($L$).
- تتناسب عكسياً مع المساحة ($A$).
- تعتمد على نوع المادة ($\rho$).