ماذا تسمى القوة التي تبذلها عند استعمال الآلة البسيطة

القوة التي تبذلها عند استعمال الآلة البسيطة تسمى

القوة التي تبذلها عند استعمال الآلة البسيطة تسمى

الجهد

.

تعتبر الآلات البسيطة من الأجهزة التي يمكن استخدامها لمضاعفة القوة المستخدمة أو زيادتها، ويكون ذلك من خلال عدة عوامل، تٌحسب من خلالها المسافة والإزاحة وجميع العوامل المستخدمة، لتحريك الآلة، وتتلخص جميع تلك العوامل في القوة المستخدمة عند استعمال أي آلة،

وتكون


تلك القوة هي الجهد المبذول لإعطاء مقاومة.

في الواقع تأتي كلمة آلة من الكلمة اليونانية التي تعني (المساعدة في تسهيل الأمور)  وتعتبر الرافعات، والتروس، والبكرات والأوتاد، والبراغي، من بعض الأمثلة على الآلات البسيطة، والتي يتطلب أيضًا بها إبذال جهد لتحقيق القوة المطلوبة، ويكون ذلك الجهد موضوع بمقدار معين، وعليه تقام عليه الطاقة المبذولة للآلة، وهي المسؤولة عن جودتها وطريقة عملها، فلا يمكن للآلة أن تعمل بكفاءة أكبر من مقدار الطاقة الموضعه بها. [1]

مفهوم الجهد

الجهد هو

الضغط من مصدر الطاقة الموجود بالدائرة الكهربائية، والذي  يقوم بدفع الإلكترونات المشحونة والتي تُسمى التيار عبر حلقة من الموصل، مما يمكنها في النهاية إلى عمل الإضاءة وذلك على سبيل المثال، وباختصار شديد يمكن قول أن الجهد هو الضغط ويتم قياسه بالفولت ويُرمز له بالرمز (v)، وقد تم تسمية وحدة قياس الضغط بهذا الاسم نسبًة إلى العالم الفيزيائي الإيطالي، أليساندرو فولتا، وكان ذلك في عام 1745- 1827، وكان أليساندرو مخترع الكومة الفولتية، ولُقب برائد البطاريات المنزلية حتى يومنا هذا.

في الأيام الأولى التي ظهرت فيها الكهرباء، أو المصابيح الكهربائية بمعنى أصح، كان يُعرف الجهد باسم القوة الكهربائية الدافعة emf، وكان ذلك هو السبب في عمل معادلات تحتوي على قانون أوم، وإعطاء الجهد رمز فيزيائي


E


، وإليك مثال على الدائرة الكهربائية البسيطة للتيار المباشر، ومقدار الجهد المبذول، مع توضيح كيفية تنشيط الجهد من مصدر الطاقة، وعلاقة الجهد بالتيار الكهربائي سواء كان مباشر أم متناوب، وذلك من خلال عدة خطوات:

• 
  في تلك الدائرة الكهربائية، للتيار المستمر يجب أن يكون المفتاح مغلقًا.
  
• 
  يتم بعد ذلك تنشيط الجهد من مصدر الطاقة، من خلال قطبي البطارية.
  
• 
  من ثم يتم خلق ضغط يجبر الإلكترونات على التدفق خارج الطرف السالب للبطارية.
  
• 
  بعد ذلك يصل التيار الكهربائي إلى الضوء، ويسبب توهجه.
  

في تلك الحالة للدائرة الكهربائية، يكون الجهد هنا  إما جهد تيار متناوب (ac)، أو جهد تيار مباشر (dc)، ويمكن التعبير عن طرق الاختلاف من خلال قياس الجهد المتردد في مقياس رقمي متعدد من خلال


، أو من خلال قياس تدفق الموجات المتساوية والذي يختلف من مكان لمكان، فالتيار المستخدم في المنازل مختلف عن التيار المستخدم في الشركات، وبالتالي يكون تدفق الموجات مختلف، فعلى سبيل المثال تختلف إمدادات الفولتية الأولية حسب الدول، ففي الولايات المتحدة، تبلغ فولتية التيار ما يقارب 120 فولت، وأيضًا يختلف نوع التيار من مكان لآخر ومن جهاز لآخر، فتستخدم أغلب الشركات والمنازل التيار المتردد، بينما  يتم استخدام بعض الأجهزة المنزلية، مثل أجهزة التلفزيون، وأجهزة الحاسب الآلي، طاقة جهد التيار المستمر، ويقومون باستخدام  المقومات، مثل  الكتلة الضخمة في سلك الحاسب الآلي المحمول ( اللاب توب) لتحويل جهد التيار المتردد  إلى تيار مستمر، ويكون ذلك من خلال عدة نقاط، وإليك هي:

• 
  يتم إنتاج التموجات بشكل شائع من قِبل المرافق  وذلك يكون عبر المولدات،
  
• 
  من ثم  يتم تحويل الطاقة الميكانيكية إلى حركة دوارة مدعومة بالمياه المتدفقة أو البخار أو الرياح أو الحرارة  وتحويلها إلى طاقة كهربائية.
  
• 
  تعمل المرافق الموجودة على توفر  جهد التيار المتردد للمنازل والشركات حيث تستخدم غالبية الأجهزة جهد التيار المتردد.
  
• 
  ثم بعد ذلك يتم عكس الاتجاه على فترات منتظمة.
  

قياس الجهد

لمعرفة مقدار الطاقة الموجودة في الدائرة الكهربائية، يجب أولًا قياس الجهد، ويتم قياس الجهد في الدائرة الكهربائية بعدة طرق مختلفة وبأدوات مختلفة، وإليك بعضها:

طريقة الفولتميتر

يمكن قياس الجهد عن طريق الفولتميتر من خلال قياس التيار الكهربائي، والمقاومة الثابتة، وذلك تبعًا لقانون أوم، الذي ينص على أن التيار يتناسب خلال المقاوم بطريقة مباشرة مع الجهد و فرق الجهد من خلال المقاوم الثابت، وبالتالي يمكن تحديد الجهد المجهول، وإليك طريقة قياس فرق الجهد بالفولتميتر:

• 
  يمكن قياس الجهد في الدائرة الكهربائية بين نقطتين في النظام باستخدام مقياس الفولتميتر، وعندا يجب توصيل الفولتميتر بالتوازي مع المكون الذي تريد قياس جهده.
  
• 
  قم بتوصيل طرف واحد من الفولتميتر بالنقطة الأولى،  ثم قم بتوصيل الطرف الثاني بالنقطة الثانية، مع الأخذ في الاعتبار بعدم توصيل الفولتميتر بالتسلسل.
  
• 
  يمكن أيضًا استخدام الفولتميتر لقياس انخفاض الجهد،  وذلك يكون عبر مجموع انخفاض الجهد من خلال مكونين أو أكثر داخل الدائرة الدائرة الكهربائية.
  

طريقة المتر

تعد طريقة المتر لقياس الجهد من أكثر الطرق شيوعًا، وذلك يكون من خلال استخدام جهاز مقياس متعدد، سواء كان هذا الجهاز تناظري، أو رقمي، ولكن يتم استخدامه للميزاته في الدقة العالية نسبًة إلى تكلفته المنخفضة، فيتم القياس به أو بأي جهاز أخر عن طريق توصيل مجسات متعددة المتر عبر نقطتين، ومن هنا يمكن قياس جهد البطارية.

طريقة الجهد

تعمل هذه الطريقة على مبدأ يُسمى مبدأ تقنية التوازن الفارغ، فيتم من خلاله قياس الجهد عن طريقة المقارنة بين الجهد المجهول، والجهد المرجعي. [2]

الفرق بين الجهد والتيار

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين الجهد والتيار في أن الجهد هو فرق الجهد في الشحنات الكهربائية بين نقطتين في مجال كهربائي، بينما التيار هو تدفق الشحنات الكهربائية من نقطة إلى نقطة أخرى في مجال كهربائي محدد. فببساطة يمكن قول أن الجهد هو المسبب الرئيسي لتدفق التيار، بينما التيار هو تأثير ناتج عن الجهد، فكلما زاد الجهد، وإليك الجدول التالي يوضح الفرق بين الجهد والتيار:

الجهد االكهربى	تيار
الجهد هو فرق الجهد بين نقطتين في مجال كهربائي.	التيار هو تدفق الشحنات بين نقطتين في مجال كهربائي.
وحدة قياس  الجهد  هي فولت.	وحدة قياس التيار هي أمبير .
رمز الجهد هو V أو ΔV أو E.	رمز التيار هو I.
يمكن قياس الجهد باستخدام مقياس الفولتميتر والجهد والمتر.	يمكن قياس التيار باستخدام مقياس التيار الكهربائي.
في الدائرة الموازية ، يظل مقدار الجهد كما هو.	في دائرة المتسلسلة ، يظل مقدار التيار كما هو.
يخلق الجهد مجالًا مغناطيسيًا حوله.	يخلق التيار مجالًا إلكتروستاتيكيًا حوله.
أبعاد الجهد	أبعاد التيار
في القياس الهيدروليكي ، الجهد الكهربائي يعادل ضغط الماء الهيدروليكي.	في القياس الهيدروليكي ، التيار الكهربائي يعادل معدل تدفق الماء الهيدروليكي.
الجهد هو سبب تدفق التيار في الدائرة.	التيار الكهربائي هو تأثير الجهد

قانون فرق الجهد

يتم استخدام مصطلح فرق الجهد، عند

تعريف الاختلاف المحتمل للطاقة، بشكل أفضل فيُعرف فرق الجهد على أنه فرق الطاقة الكامنة بين نقطتين في الدائرة في الدائرة الكهربائية، ويتم تحديد مقدار الاختلاف بين الجهد وفرق الجهد عن طريق  الفولت، يعتبر مقدار الطاقة الكامنة الموجودة لنقل أي الإلكترونات من نقطة تم تحديدها  إلى أخرى، بتحديد كمية مقدار العمل المحتمل الذي يمكن القيام به من خلال تلك الدائرة الكهربائية، ويعبر قياس فرق الجهد من خلال القانون،






I


=









R

Δ





















V.

فعلى سبيل المثال، توفر بطارية قلوية منزلية بحجم AA 1.5 فولت، وتقوم بتقديم  منافذ كهربائية منزلية نموذجية بمقدار 120 فولت، وحينها يكون  كلما يحدث زياد في الجهد في الدائرة الكهربائية، يحدث أيضًا، زيادة في مقدار دفع الإلكترونات، مثال أخر ابسط، يمكن مقارنة فرق الجهد، بجهد خزان ممتلئ بالماء، فكلما كان الخزان أكبر كلما زاد الأرتفاع، وبالتالي تزيد سرعته المحتملة في تدفق المياه، وهذا بالضبط ما يحدث مع تدفق الإلكترونات. [3] [4]