ملخص الفصل ١: الكهرباء التيارية

1-1 التيار الكهربائي والدوائر الكهربائية

• التيار الكهربائي هو معدل تدفق الشحنات الكهربائية عبر موصل، ويُعدّ التيار الاصطلاحي تدفقًا للشحنات الموجبة من الجهد المرتفع إلى الجهد المنخفض، ويُقاس بالأمبير A.
• يستمر سريان التيار في دائرة كهربائية مغلقة ما دام هناك مصدر يحافظ على فرق الجهد بين طرفيها، مثل البطارية التي تحوّل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية أو الخلية الضوئية التي تحوّل الطاقة الضوئية.
• المقاومة الكهربائية تعيق مرور التيار وتُقاس بالأوم Ω، ويربط قانون أوم بين الجهد والتيار والمقاومة بالعلاقة V = IR، وتُعطى القدرة الكهربائية بالعلاقة P = IV.

راجع صفحة ١١ في الكتاب

1-2 استخدام الطاقة الكهربائية

• عند مرور التيار في مقاومة تتحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية بسبب تصادم الإلكترونات بذرات المادة، وهذا مبدأ عمل السخانات والمكاوي ومجففات الشعر.
• يمكن حساب القدرة المستهلكة في مقاومة بالعلاقتين P = I²R و P = V²/R، والطاقة الحرارية الناتجة خلال زمن t تساوي E = Pt = I²Rt.
• تُنقل الطاقة الكهربائية لمسافات بعيدة عند فروق جهد عالية جدًّا لتقليل التيار ومن ثمّ تقليل الفقد الحراري في الأسلاك، وتُحسب الطاقة المستهلكة في المنازل بوحدة الكيلوواط.ساعة kWh.

راجع صفحة ٢٣ في الكتاب

مثال محلول

سخّان كهربائي مقاومته 24 Ω يعمل على فرق جهد 120 V. احسب القدرة التي يستهلكها، والطاقة الحرارية التي ينتجها خلال 60 s.

1. نكتب المعطيات: R = 24 Ω و V = 120 V و t = 60 s.
2. نحسب القدرة: P = V²/R = (120)²/24 = 14400/24 = 600 W.
3. نحسب الطاقة الحرارية: E = Pt = 600 × 60 = 36000 J.
4. تحقق: التيار I = V/R = 120/24 = 5 A، ومنه P = IV = 5 × 120 = 600 W، وهي القيمة نفسها.

الإجابة: القدرة 600 W، والطاقة الحرارية 36000 J (أي 3.6 × 10⁴ J).