مقدمة
يُعد الفولت والأمبير وحدتين أساسيتين في نظام الوحدات الدولي (SI) لقياس الجهد الكهربائي والتيار الكهربائي على التوالي. إن فهم العلاقة بين الفولت والأمبير أمر ضروري لفهم أساسيات الدوائر الكهربائية.
قانون أوم
يصف قانون أوم العلاقة الأساسية بين الفولت والأمبير والمقاومة (R). ينص القانون على أن التيار (I) الذي يتدفق عبر موصل يتناسب طرديًا مع الجهد (V) المطبق عليه وعكسيًا مع مقاومته:
I = V / R
وحدة الفولت
الفولت (V) هو الوحدة المشتقة لقياس الجهد الكهربائي. يُعرّف بأنه مقدار الجهد عبر موصل عندما يُبذل جهد قدره جول واحد (J) في نقل شحنة قدرها كولوم واحد (C) عبر الموصل:
1 فولت = 1 جول / 1 كولوم
وحدة الأمبير
الأمبير (A) هو الوحدة الأساسية لقياس شدة التيار الكهربائي. يُعرّف بأنه مقدار التيار الذي ينتج مجالًا مغناطيسيًا معينًا حول موصل حامل للتيار.
1 أمبير = 1 كولوم / 1 ثانية
العلاقة بين الفولت والأمبير
كما ذكر في قانون أوم، فإن هناك علاقة مباشرة بين الفولت والأمبير. عندما يزداد الجهد المطبق على موصل، يزداد التيار المتدفق عبره بشكل متناسب. يمكن ملاحظة هذه العلاقة في مخطط يسمى المنحنى البياني للفولت-الأمبير.
قوة التيار المتردد
في الدوائر التيار المتردد، يتم استخدام مفاهيم الفولت الفعال والتيار الفعال لمحاسبة التأثيرات المتغيرة للتيار. يمكن التعبير عن الطاقة (P) المشتتة في دائرة التيار المتردد من حيث الفولت الفعال (Vrms) وتيار الخرج الفعال (Irms):
P = Vrms Irms
تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر
يمكن استخدام محولات التيار المتردد إلى التيار المستمر لتحويل تيار متردد إلى تيار مستمر. تقوم هذه المحولات بتصحيح التيار المتردد باستخدام مقوم، ثم تنعيمه باستخدام مكثف لإنشاء إشارة تيار مستمر.
تطبيقات الفولت والأمبير
تُستخدم مفاهيم الفولت والأمبير على نطاق واسع في المجالات الكهربائية والإلكترونية. فيما يلي بعض التطبيقات الشائعة:
• تصميم الدوائر الكهربائية
• تحليل واستكشاف الدوائر
• تحديد مواصفات الأجهزة الكهربائية
• تصميم أنظمة توليد ونقل الطاقة
• تحويل الطاقة بين التيار المتردد والتيار المستمر
المقاومة والحمل
المقاومة هي معارضة مرور التيار الكهربائي عبر موصل. تقاس المقاومة بوحدة الأوم (Ω). يتم استخدام المقاومات في الدوائر الكهربائية للحد من التيار أو لتوفير انخفاض جهد محدد. الأحمال هي أجهزة أو أجهزة تستهلك الطاقة الكهربائية. يمكن أن تكون الأحمال مقاومة أو سعوية أو حثية.
التيار المتناوب والجهد المتناوب
التيار المتناوب (AC) هو تيار كهربائي يتغير باستمرار في الاتجاه والحجم. يُقاس الجهد المتناوب بالفولت ويُعبر عنه غالبًا بالجهد الفعال (Vrms). يستخدم التيار المتناوب بشكل أساسي لنقل الطاقة عبر مسافات طويلة.
قياس الفولت والأمبير
يُقاس الفولت باستخدام الفولتميتر، وهو جهاز مُدرج بوحدات الفولت. يقيس الأميتر شدة التيار، وهو جهاز مُدرج بالوحدات الأمبير. تتوفر أنواع مختلفة من الفولتومترات والأميتر، بما في ذلك الأجهزة التناظرية والرقمية.
استخدام الفولت والأمبير في الدوائر
في الدوائر الكهربائية، يستخدم الفولت والأمبير معًا لوصف حالة الدائرة. يحدد الفولت الفرق في الجهد الكهربائي بين نقطتين، بينما يوفر الأمبير معلومات حول كمية التيار المتدفق عبر دائرة. يُستخدم هذان القياسان معًا لحساب الطاقة الكهربائية المشتتة في الدائرة.
استنتاج
إن فهم الفولت والأمبير أمر ضروري لفهم أساسيات الدوائر الكهربائية. توفر هذه الوحدات الأساسية معلومات حول الجهد الكهربائي والتيار الكهربائي، وهي مترابطة من خلال قانون أوم. تُستخدم مفاهيم الفولت والأمبير في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك تصميم الدوائر، وتحليل الدوائر، وتوليد الطاقة ونقلها.