التيار الكهربائي
من هو مخترع التيار الكهربائي؟
يعرّف التيار الكهربائي على أنه معدل تدفق الشحنات الكهربائية (شحنة لكل وحدة زمنية) بعد نقطة معينة، فعلى سبيل المثال عندما تتدفق الشحنات الكهربائية في الدوائر الكهربائية متمثلة بحركة الإلكترونات عبر الأسلاك، يتولد في الأسلاك تيار كهربائي، ومع ازدياد عدد الإلكترونات التي تتجاوز النقطة المحددة في الثانية تزداد شدة التيار الكهربائي بالمحصلة، وتقاس شدة التيار الكهربائي بوحدة الأمبير (A)، كما يقسم التيار الكهربائي إلى نوعين: تيار ثابت (Direct Current) وتيار متردد (Alternating Current)،[١] وقد اخترع العالم توماس أديسون، التيار الثابت واستخدمه في إضاءة مصابيح الشوارع الكهربائية في 1882م لأول مرة في نيويورك، أما بالنسبة للتيار المتردد فإن براءة اختراعه ترجع إلى المهندس والمخترع الصربي الأمريكي نيكولا تيسلا.[٢]
أنواع التيار الكهربائي
يقسم التيار الكهربائي إلى نوعين: ثابت ومتغير، إذ يستخدم كلا النوعين في تطبيقات عملية عديدة، كإضاءة مصباح كهربائي أو تشغيل الأجهزة الكهربائية المختلفة، ولكن يكمن الاختلاف بينهما في طرق تدفق الشحنات الكهربائية، فيما يلي توضيح أكبر للمفهومين والفروقات بينهما:[٣]
التيار الثابت
ما هو التيار الثابت؟
يعرّف التيار الثابت DC على أنه تيار كهربائي يتدفق في اتجاه واحد ثابت، حيث يمكن له أن يتدفق عبر الموصلات مثل السلك وأشباه الموصلات وحتى عبر المواد العازلة وعبر الفراغ أيضًا كما هو الحال في الحزم الإلكترونية أو الأيونية، ويتولد في البطاريات والخلايا الشمسية وبعض مصادر الطاقة الأخرى، ويسمى التيار الثابت أيضًا باسم التيار المستمر حيث كان يسمى سابقًا بإسم التيار الجلفاني.[٤]
التيار الثابت هو التيار الذي يتدفق في اتجاه واحد، ويمكنه المرور بالموصلات وأشباه الموصلات والمواد العازلة.
ما هي مميزات التيار الثابت؟
استُخدم التيار الثابت في ثمانينات القرن التاسع عشر بشكل واسع مثله مثل التيار المتردد، إذ اقتصرت تطبيقات الطاقة الكهربائية حينها على الإنارة، ولكن فيما بعد اختلف العلماء على مصدر الطاقة الأفضل (التيار الثابت أم المتردد) لتوليد الطاقة ونقلها،[٥] وفيما يلي ذكر لبعض مميزات التيار الثابت:[٦]
- عند استخدام التيار الثابت في نقل الطاقة الكهربائية فهو يحتاج إلى سلكين فقط بدلًا من ثلاثة أسلاك كما أنه لديه مفاعلة كهربائية سعوية وحثية قليلة.
- استُخدم التيار الثابت في بطاريات السيارات القديمة.
ما هي عيوب التيار الثابت؟
وصلت حرب التيارات ذروتها عام 1893م، وذلك عند منح عقد توفير الكهرباء لمعرض شيكاغو العالمي لشركة ويستنجهاوس Westinghouse، التي توصلت في المحصلة إلى أن التيار المتردد أرخص من التيار الثابت بنسبة 30%، مما جعل التيار المتردد في تسعينيات القرن التاسع عشر يتفوق على التيار الثابت،[٥] وفيما يلي ذكر لبعض عيوب التيار الثابت:[٦]
- لا يعمل التيار الثابت في محولات الطاقة وذلك لأن المحولات تحتاج إلى جهد عالي لنقل الطاقة.
- يسبب استخدام التيار الثابت في المولدات الكهربائية خسائر عالية، وذلك بسبب حركة الجزء الدوّار ومقاومة الفرشاة فيها.
التيار المتردد
ما هو التيار المتردد؟
يتم تعريف التيار المتردد AC بأنه التيار الكهربائي الذي تقوم فيه الشحنة الكهربائية بعكس اتجاهها بشكل دوري، وهو يمثل شكل الطاقة الكهربائية التي يتم توصيلها إلى الشركات والمنازل، حيث إن شكل موجات طاقة التيار المتردد في دائرة كهربائية تأخذ شكل موجات موجبة جيبية والتي تختلف بحسب التطبيق المستخدمة فيه؛ فمنها ما تكون موجات مثلثة الشكل ومنها ما تكون رباعية، ويسمى التيار المتردد أيضًا بإسم التيار المتناوب.[٤]
التيار المتردد هو التيار الذي تقوم به الشحنات الكهربائية بتغيير اتجاهها بشكل دوري وتأخذ موجاتها شكل الموجات الجيبية الموجبة.
ما هي مميزات التيار المتردد؟
بالرغم من شعبية التيار الثابت بين العلماء في ثمانينات القرن التاسع عشر، إلا أن العلماء بدؤوا باكتشاف أهمية التيار المتردد بعدها، إذ قام جورج وستنجهاوس بشراء براءة اختراع التيار المتردد من نيكولا تيسلا لبناء نظام طاقة يعمل بالتيار المتردد، وعلى إثر ذلك كسب التيار المتردد الحرب، حيث إنه ما زال إلى الآن المصدر الأكثر شعبية للتيار الكهربائي،[٧]، وفيما يلي ذكر لبعض مميزات التيار المتردد:[٦]
- عند استخدام التيار المتردد في النقل لمسافات طويلة وبجهد عال تكون خسارة الطاقة بشكل أقل مما تكون عليه عند استخدام التيار الثابت.
- تعد التيارات المترددة أوفر من التيارات الثابتة.
- يمكن تحويل التيار الثابت إلى تيار متردد باستخدام المقوّمات بكل سهولة.
- يمكن استخدامه في المحولات.
ما هي عيوب التيار المتردد؟
بعد التعرف على مميزات التيار المتردد العديدة، فهو لا يخلو من العيوب المختلفة كما هو الحال في نظيره التيار الثابت، وعلى الرغم من وجود عيوب في كليهما، إلا أن التيار المتردد يتفوق على التيار الثابت في المميزات، وفيما يلي ذكر لبعض عيوب التيار المتردد:[٧]
- إن استخدام التيار المتردد في شحن السيارات يعد محدودًا ومكلفًا.
- بسبب الفولتية العالية للتيار المتردد فإنه يتطلب المزيد من العزل مما يعني صعوبة التعامل معه.
- إن مولدات التيار المتردد تولد تيارات عالية مما قد يؤدي إلى حدوث صدمات كهربائية وحرائق.
لمعرفة كيفية حساب التيار الكهربائي يمكنك الاطلاع على المقال الآتي: معلومات عن التيار الكهربائي.
المراجع
- ↑ "Electric Current: Definition, Unit, Formula, Types (w/ Examples)", SCIENCING, Retrieved 2020-09-24. Edited.
- ↑ "Who Discovered Electricity?", universetoday, Retrieved 2020-09-24. Edited.
- ↑ "Electricity", EXPLAINTHATSTUFF!, Retrieved 2020-09-24. Edited.
- ^ أ ب "What Is an Electrical Current?", .ThoughtCo, Retrieved 2020-09-24. Edited.
- ^ أ ب "Alternating Current: Definition, Advantages & Disadvantages", Study, Retrieved 2020-09-24. Edited.
- ^ أ ب ت "What are the advantages and disadvantages of AC and DC generators?", Quora, Retrieved 2020-09-24. Edited.
- ^ أ ب "10 Pros and Cons of Alternating Current", GreenGarage, Retrieved 2020-09-24. Edited.
