قانون الجهد الكهربائي

الجهد الكهربائي

الجهد الكهربائي هو كمية قياسية تمثل مقدار الطاقة الكهربائية التي يجب أن تمتلكها شحنة لتنتقل من مكان إلى آخر، ففرضًا لو أنّ هنالك خزّان من الماء يمثّل بطارية كهربائية، وهنالك شغل يُبذل لتعبئة هذا الخزان بالماء كالشغل الذي يُستخدم في فصل الشحنات الموجبة عن السالبة في البطارية لجعل أحد قطبيها موجبًا والآخر سالبًا، فالماء داخل هذا الخزّان يمثّل الشّحنات الكهربائية المحفوظة داخل البطارية، وكلّما زادت كمية الماء فإنّ الضغط يزداد بحيث إذا فُتح صنبور فإنّ الماء سيتدفّق بقوة كبيرة، وهذا الضغط يمثل الجهد الكهربائي بحيث كلّما زادت كمية الشحنات في البطارية فإنّ قوّتها تكون أكبر ويتدفق منها شحنات أكثر، وهذا سيتّضح أكثر بشرح قانون الجهد الكهربائي.^[١]

قانون الجهد الكهربائي

إنّ الجهد الكهربائي والقوة الدافعة الكهربائية مصطلحان يستخدمان للتعبير عن نفس الكمية، وعادةً ما يقاس الجهد الكهربائي بالفولتميتر، وكما ذُكر سابقًا فإنّه يعتمد على الشغل والشحنة، فالشغل هو مقدار القوة المستخدمة لتحريك الشحنة من نقطة إلى أخرى داخل مجال كهربائي، وبالتالي فإنّ قانون الجهد الكهربائي هو كالآتي:

الجهد الكهربائي= الشغل ÷ الشحنة

حيث أنّ الجهد الكهربائي يقاس بوحدة الفولت، والشغل يقاس بالجول، والشحنة تقاس بالكولوم. ^[٢]

والفرق في الجهد في الدارات هو ما يُسبّب سريان تيار أو بمعنى آخر سريان الشحنات، وقد وجد العالم الألماني أوم أنّ هنالك علاقة طردية تجمع بين فرق الجهد والتيار؛ حيث إنه كلّما زاد فرق الجهد بين نقطتين فإنّ التيار المار بينهما يكون أسرع، ولكن لا بدّ من وجود مقاومة للموصل الذي يمر فيه هذا التيار، فلذلك هنالك علاقة عكسية تجمع بين التيار وقيمة هذه المقاومة، إذ تنصّ العلاقة الرياضية لقانون أوم على أنّ:

فرق الجهد = التيار * المقاومة

حيث أنّ وحدة قياس التيار هي الأمبير، ووحدة قياس المقاومة هي الأوم.^[٣]

وتعدّ تطبيقات قانون أوم واستخداماته أكثر من استخدامات قانون الجهد الكهربائي الآخر؛ وذلك لعلاقته الكبيرة بالدارات التي تشكل قاعدةً أساسيةً في الأجهزة الكهربائية، ومن الممكن وجود عدة مصادر لفرق الجهد في الدارات الكهربائية، وتختلف طريقة حساب المجموع الكلي لهذه الجهود حسب طريقة وصلها في الدارة، فإذا كانت موصولة على التوالي فإنّ الجهد الكلي يساوي مجموع الجهود لكل البطاريات أما في حالة وصلها على التوازي فإنّ جميع المصادر تصبح متساوية في الجهد. ^[٤]

تطبيقات قانون اوم

إنّ قانون أوم هو القانون الأساسي في الهندسة الكهربائية مما يجعله كثير الاستخدام في أغلب تطبيقاتها، وهو يسهّل حساب فرق الجهد والتيار والمقاومة حين تكون قيمتان منهما معلومتين والأخرى مجهولة، وتعتبر تطبيقات قانون أوم غير محدودة حيث أنّها تشمل كلًّا من دارات المختبرات البسيطة وأنظمة التحكم، وفيما يأتي ذكر لتطبيقات أخرى:^[٥]

• حساب الطاقة المستخدمة في السخانات الكهربائية.
• التحكم بسرعة المراوح التقليدية.
• أساس لقوانين أخرى معقدة كقانون كيرتشوف وقانون نورتون وقانون ثفنن.
• شواحن الهواتف المحمولة والحواسيب المتنقلة.
• مولدات التيار المستخدمة في الصواريخ والسفن الفضائية وأغلب الإلكترونيات.

المراجع

1. ↑ "Voltage Definition in Physics", www.thoughtco.com, Retrieved 23-7-2019. Edited.
2. ↑ "Electric potential, voltage", www.khanacademy.org, Retrieved 23-7-2019. Edited.
3. ↑ "Ohm’s Law and Resistance", www.toppr.com, Retrieved 23-7-2019. Edited.
4. ↑ "Electrical Voltage", www.rapidtables.com, Retrieved 23-7-2019. Edited.
5. ↑ "What are some practical examples of Ohm's law? How can it be used by typical consumers?", www.quora.com, Retrieved 23-7-2019. Edited.