التيار الكهربائي وانواعه

انواع التيار الكهربائي

قبل سبعينيات القرن التاسع عشر ، كان الناس يعتمدون على مصابيح الغاز أو الشموع أو الفوانيس لإضاءة محيطهم في الليل، كما كانت هناك تطورات في البطاريات الأولية والإضاءة الكهربائية ، ولكن لا يوجد شيء عملي بما يكفي للاستخدام اليومي، ولكن تغير كل ذلك عندما اخترع توماس إديسون المصباح الكهربائي المتوهج والذي كان أكثر موثوقية بكثير من أي شيء حدث من قبل.

كانت المصابيح الكهربائية فرصة لتوفير الطاقة في المنازل وحتى المدن بأكملها، وكان إديسون يراقب اختراعه. تعمل مصابيحه على التيار المباشر الذي ينتجه الدينامو المعروف بتوليد الكهرباء من خلال محركات بخارية، وقاد المخترع تنفيذ العديد من محطات توليد التيار المباشر بنفسه حيث تم التعرف على كيفية حساب شدة التيار الكهربائي. ومن بعدها، أصبحت المصابيح الكهربائية في المنازل والشركات مماثلة للوحي.

لكن استخدام الكهرباء بالتيار المستمر يأتي مع سلبيات، حيث يتم توليد الطاقة بشكل مباشر من محطة التوليد بقوة 110 فولت، ويمكن للكهرباء السفر لمسافة ميل واحد فقط قبل أن يفقد الكثير من الجهد، وهذا يعني استخدام الكثير من الأموال في بناء محطات توليد الطاقة في المدن وبالتالي ترك المجتمعات الريفية خارج الثورة الطاقوية. ولكن لديها نيكولاي تيسلا، أحد موظفي إديسون، فكرة لتحسين بعض سلبيات التيار المستمر وتحديد قوانين شدة التيار الكهربائي بشكل أفضل. اخترع تيسلا محركا يولد تيارا متناوبا بشكل مناسب وبدرجة كافية، حيث يتم إنتاج التيار المتردد باستخدام مولد التيار المتردد الذي يدور مغناطيسا داخل ملف سلكي، مما يولد كهرباء ذات قطبية معكوسة باستمرار عندما يتفاعل السلك مع جوانب مختلفة من المجال المغناطيسي.

وبعيدًا عن الشكل الجديد للكهرباء نفسها ، كان المفتاح لفكرة تسلا هو المحولات ، أو الملفات ذات الأحجام المختلفة لتعديل جهد الكهرباء، بفضل قوة المحولات ، أصبح التيار المتردد مفيدًا للتوليد والتوزيع على نطاق واسع ، لأنه كلما زاد الجهد ، زادت كفاءة النقل، وايضا تعد خطوط الجهد العالي خطيرة للغاية بحيث لا يمكن إدخالها إلى المبنى ، كما لا يمكن تغيير جهد التيار المباشر بسهولة ، لذلك ثبت أنه أقل فائدة بكثير لعمليات التوسع ، حيث يُترك لك خيار إما الإرسال بجهد منخفض أو غير فعال ، أو إرسال مستويات عالية بشكل خطير من الفولت إلى منازل الناس، ولكن من خلال المحول يمكن تقليل الجهد إلى مستويات أكثر أمانًا مع اقترابها من وجهتها النهائية للمنازل والمكاتب.

يمكن تصنيف التيار الكهربائي إلى نوعين رئيسيين يعتمدان على تدفقهما. التيار المباشر يرمز له في الفيزياء بـ DC، ويتدفق الكهرباء فيه في اتجاه واحد. على سبيل المثال، البطاريات تولد تيارا مستمرا لأن الإلكترونات تتدفق دائما من الجانب “السالب” إلى الجانب “الموجب” عبر الدائرة.

التيار المباشر (DC )

في هذا النوع ، يتدفق التيار في اتجاه واحد فقط ، وتتمثل مزايا هذا النوع من التيار في أنه من السهل جدًا تخزينه لأن جميع أنواع البطاريات تقريبًا تستخدم التيار المباشر ، ومعظم الإلكترونيات تستخدم التيار المباشر ، وأجهزة الكمبيوتر ، والهواتف ، والأقمار الصناعية كلها تعمل ايضا بواسطة هذا التيار.

التيار المتردد (AC)

في هذا النوع من التيار الكهربائي، يتغير اتجاه التيار بشكل دوري، حيث يكون التيار موجة جيبية وانعكاسية. يتغير التيار الكهربائي المنزلي لدينا 50 مرة في الثانية، وبالتالي يمكن رؤية الرمز 50 هرتز على معظم الأجهزة الكهربائية. وتتم قياس قوة التيار الكهربائي باستخدام جهاز الأميتر.

سبب اطلاق مصطلح التيار الكهربائي على الشحنات الكهربية

عندما تسمع كلمة “تيار” ، ما الذي يجعلك تفكر فيه، ربما تدفق المياه في النهر، هذا ارتباط جيد ، لأن هذا هو بالضبط سبب تسمية التيار الكهربائي باسمه، فالتيار الكهربائي مشابه جدًا لتيار الماء ، فقط ، بدلاً من أن تتحرك جزيئات الماء في النهر ، تتحرك الجسيمات المشحونة إلى أسفل الموصل.

التيار هو تدفق الجسيمات المشحونة عبر وسط موصل، مثل السلك، وعندما نتحدث عن الكهرباء، فإن الجسيمات المشحونة التي نشير إليها عادة ما تكون إلكترونات، كما نرى، في الذرات الموجودة في المواد الموصلة، هناك العديد من الإلكترونات الحرة التي تتحرك من ذرة إلى أخرى وبينهما بشكل عشوائي، وبالتالي لا يوجد تدفق في أي اتجاه محدد، ومع ذلك، عند تطبيق جهد على الموصل، فإن جميع الإلكترونات الحرة ستتحرك في نفس الاتجاه، مما ينشئ تيارا.

ما يثير الفضول بشأن التيار الكهربائي هو أنه عندما تنتقل الطاقة الكهربائية عبر الموصل، تتحرك الإلكترونات ببطء أكثر بكثير من سرعة الضوء، فعلى سبيل المثال، إذا كنت مشيت ببطء بجانب سلك حامل للتيار، فستتحرك بسرعة تفوق سرعة الإلكترونات بأكثر من 100 مرة.