أساسيات الكهرباء: الجهد-التيار-المقاومة-القدرة

أساسيات الكهرباء

في هذا الدرس سنتعرف على أهم المصطلحات الأساسية في عالم الكهرباء والهندسة الكهربائية، وهي الأساس الذي تُبنى عليه جميع الدروس اللاحقة.

أهم هذه المصطلحات هي: - **I**: التيار الكهربائي. - **V**: فرق الجهد (Voltage). - **R**: المقاومة الكهربائية. - **P**: القدرة الكهربائية (Power).

كيف يتولد التيار الكهربائي؟

كما تعرفنا في الدرس السابق، تعتمد الكهرباء على حركة الإلكترونات داخل المادة. فعند تزويد المادة بمصدر طاقة، تتحرر بعض الإلكترونات من الغلاف الخارجي للذرة وتبدأ بالحركة، فتتولد الكهرباء.

وتختلف المواد في سهولة تحرير إلكتروناتها، فكلما كان تحرير الإلكترونات أسهل كانت المادة أفضل في توصيل الكهرباء. ويُعد النحاس من أشهر الموصلات الكهربائية لأنه يسمح للإلكترونات بالحركة بسهولة.

مصادر فرق الجهد

حتى تتحرك الإلكترونات لا بد من وجود مصدر يوفر فرق جهد كهربائي، مثل:

- البطاريات. - المولدات الكهربائية. - مصادر الطاقة الناتجة عن الحث الكهرومغناطيسي.

ويمثل رمز البطارية في الدوائر الكهربائية مصدر الجهد الذي يدفع الإلكترونات للحركة.

اتجاه التيار الكهربائي

تتحرك الإلكترونات فعلياً من **القطب السالب إلى القطب الموجب**.

أما في الحسابات الهندسية فيُستخدم **الاتجاه الاصطلاحي للتيار**، وهو من **القطب الموجب إلى القطب السالب**، وذلك اتباعاً للاتفاق المستخدم في الهندسة الكهربائية.

ما هو التيار الكهربائي؟

التيار الكهربائي هو تدفق عدد كبير جداً من الإلكترونات داخل الموصل خلال زمن معين.

ولأن عدد الإلكترونات كبير جداً، فقد استُخدمت وحدة **الكولوم (Coulomb)** لتمثيل كمية الشحنة الكهربائية بدلاً من عد الإلكترونات بشكل مباشر.

وحدة قياس التيار

يقاس التيار الكهربائي بوحدة **الأمبير (Ampere)** ويرمز لها بالحرف **A**.

ويعرف الأمبير بأنه:

**1 أمبير = 1 كولوم لكل ثانية**

أي أن الأمبير يقيس مقدار الشحنة الكهربائية التي تمر في الموصل خلال ثانية واحدة.

المقاومة الكهربائية

كل مادة تمتلك مقاومة كهربائية، حتى المواد الموصلة مثل النحاس، إلا أن مقاومتها تكون صغيرة جداً مقارنة بالمواد العازلة.

وتعمل المقاومة على إعاقة مرور التيار الكهربائي، لذلك:

- كلما زادت المقاومة قل التيار. - وكلما قلت المقاومة زاد التيار.

قانون أوم

توضح العلاقة بين الجهد والتيار والمقاومة بقانون أوم:

**V = I × R**

ويمكن إعادة ترتيبه إلى:

**I = V ÷ R**

لذلك تكون العلاقة بين التيار والمقاومة علاقة عكسية عند ثبات الجهد.

ماذا يحدث عند انخفاض المقاومة كثيراً؟

إذا أصبحت المقاومة صغيرة جداً واقتربت من الصفر، فإن التيار الكهربائي يزداد بشكل كبير جداً وفق قانون أوم.

ولهذا السبب، عند توصيل طرفي البطارية مباشرة بسلك دون وجود حمل كهربائي مثل مصباح أو مقاومة، يحدث **قصر كهربائي (Short Circuit)**، فيمر تيار كبير جداً يؤدي إلى ظهور شرر وارتفاع كبير في درجة الحرارة.

القدرة الكهربائية

آخر عنصر أساسي في هذا الدرس هو **القدرة الكهربائية (Power)**، ويرمز لها بالحرف **P**.

وهي القيمة التي نراها مكتوبة على الأجهزة الكهربائية، وتدل على مقدار الطاقة التي يستهلكها الجهاز أثناء تشغيله، وسنتعرف عليها بالتفصيل في الدرس القادم.

الخلاصة

- الكهرباء ناتجة عن حركة الإلكترونات داخل الموصلات. - البطارية أو أي مصدر جهد يوفر فرق الجهد اللازم لتحريك الإلكترونات. - يقاس التيار الكهربائي بوحدة الأمبير، حيث **1 أمبير = 1 كولوم/ثانية**. - المقاومة تعيق مرور التيار الكهربائي. - ينص قانون أوم على أن **V = I × R** أو **I = V ÷ R**. - انخفاض المقاومة بشكل كبير يؤدي إلى مرور تيار مرتفع وحدوث قصر كهربائي. - القدرة الكهربائية تمثل معدل استهلاك الطاقة، وهي القيمة المكتوبة على الأجهزة الكهربائية.