قوانين الكهرباء في الفيزياء

الكهرباء هي ظاهرة مرتبطة بالشحنات الكهربائية الثابتة أو المتحركة، و

الشحنة الكهربائية

هي خاصية أساسية للمادة وتتحملها الجزيئات الأولية، وفي الكهرباء يكون الجسيم المعني هو الإلكترون الذي يحمل شحنة تم تحديدها، ووفقا للاتفاقية سالبا وبالتالي فإن مظاهر الكهرباء المختلفة هي نتيجة لتراكم أو حركة أعداد الإلكترونات، وتستخدم كلمة “الكهرباء” في بعض الأحيان لتعني “الطاقة الكهربائية”، ولكنهم ليسوا نفس الشيء، فالكهرباء هي وسيلة نقل للطاقة الكهربائية مثل

مياه البحر

هي وسيلة نقل لطاقة الأمواج، ويسمى العنصر الذي يسمح للكهرباء للتنقل من خلاله بأنه موصل، والأسلاك النحاسية وغيرها من العناصر المعدنية عبارة عن موصلات جيدة، مما يسمح للكهرباء بالتحرك فيها ونقل

الطاقة الكهربائية

، ويعتبر البلاستيك موصلا سيئا، ويسمى أيضا عازلا والذي لا يسمح للكثير من الكهرباء بالمرور فيه، وبالتالي سيتوقف نقل الطاقة الكهربائية .

قوانين الكهرباء الفيزيائية

قانون كيرشوف الأول

هو القانون الذي يقوم على مبدأ حفظ الشحنة وهو : التيار الأول=التيار الثاني+ التيار الثالث+ التيار الرابع  .

قانون كيرشوف الثاني

هو القانون القائم على مبدأ حفظ الطاقة، وينص على أن المجموع الجبري للجهود في أي مسار مغلق يساوي صفرا، ويجب الانتباه إلى اتجاه التيار الكهربائي، فإذا كان سريان التيار و

المقاومة

باتجاه واحد يكون الجهد سالبا والعكس صحيح، أما بالنسبة لقيمة القوة الدافعة الكهربائية فإن سريانها في الجزء السالب يبقى سالبا في المعادلة، والموجب يبقى موجبا .

قانون أوم

الجهد= المقاومة × شدة التيار أو : V=R×I، حيث إن :

1- V : هو مقدار فرق الجهد الواقع على طرفي المقاومة، ووحدته الفولت .

2- R : هو مقدارمقاومة الموصل المعدني الذي يمر من خلاله

التيار الكهربائي

، ووحدته أوم .

3- I : هو مقدار شدة التيار الكهربائي المار في المقاومة، ووحدته الأمبير .

قانون كولوم

الكهرباء الساكنة هي ظاهرة كهربائية مألوفة يتم فيها نقل الجزيئات المشحونة من جسم إلى آخر، وعلى سبيل المثال إذا تم فرك كائنين معا خاصة إذا كانت

الأجسام عازلة

وكان الهواء المحيط جافا، فإن الأجسام تحصل على شحنات متساوية ومعاكسة وتتطور قوة جذابة بينهما، ويصبح الكائن الذي يفقد الإلكترونات مشحونا بشكل إيجابي، والآخر يصبح شحنة سالبة، والقوة هي ببساطة نقطة جذب بين اتهامات العلامة المعاكسة، وتم دمجها في العلاقة الرياضية المعروفة باسم

قانون كولوم

، ويتم إعطاء القوة الكهربية على شحنة Q1 في ظل هذه الظروف، بسبب شحنة Q2 على مسافة r بموجب قانون كولوم .

الالكتروستاتيات أو علم الاستاتيكا الكهربائية

الكهروستاتيكا هي دراسة للظواهر الكهرومغناطيسية التي تحدث عندما لا تكون هناك شحنة متحركة، أي بعد إنشاء توازن ثابت، وتصل الشحنات إلى مواضع توازنها بسرعة لأن القوة الكهربائية قوية للغاية، وتتيح الطرق الرياضية للإلكتروستاتيات حساب توزيعات المجال الكهربائي والإمكانات الكهربائية من خلال تكوين معروف للشحنات والموصلات و

العوازل

، على العكس من ذلك بالنظر إلى مجموعة من الموصلات ذات الإمكانات المعروفة، من الممكن حساب الحقول الكهربائية في المناطق بين الموصلات وتحديد توزيع الشحنة على سطح الموصلات، ويمكن رؤية الطاقة الكهربائية لمجموعة من الشحنات من وجهة نظر العمل المطلوب لتجميع الشحنات، وبدلا من ذلك يمكن اعتبار الطاقة أيضا موجودة في الحقل الكهربائي المنتج بواسطة مجموعة الشحن هذه، وأخيرا يمكن تخزين الطاقة في مكثف، ويتم تخزين الطاقة اللازمة لشحن مثل هذا الجهاز فيه كطاقة كهرباء للحقل الكهربائي .

المصطلحات المتعلقة بالكهرباء

فيما يلي بعض المصطلحات التي يمكن لأي شخص مواجهتها عند دراسة كيفية عمل الكهرباء، وتسمى دراسة

الكهرباء

وكيف تجعل الدوائر الكهربائية ممكنة بالإلكترونيات، وهناك مجال للهندسة يسمى الهندسة الكهربائية حيث يأتي الأشخاص بأشياء جديدة باستخدام الكهرباء، وكل هذه المصطلحات مهمة بالنسبة لهم :

التيار

هو مقدار الشحنة الكهربائية التي تتدفق، وعندما ينتقل عمود كولوم واحد من الكهرباء إلى مكان ما في ثانية واحدة يكون التيار 1 أمبير، ولقياس التيار عند نقطة واحدة نستخدم مقياس التيار الكهربائي .

الجهد

والذي يسمى أيضا “فرق الجهد”، وهو “الدفع” وراء التيار، وهو مقدار العمل لكل شحنة كهربائية يمكن أن يقوم بها مصدر كهربائي، وعندما يحتوي كولوم واحد من الكهرباء على جول واحد من الطاقة سيكون به 1 فولت من الطاقة الكهربائية، ولقياس الجهد بين نقطتين نستخدم الفولتميتر .

المقاومة

هي قدرة مادة ما على “إبطاء” تدفق التيار، أي تقليل معدل تدفق الشحنة عبر المادة، وإذا احتفظ جهد كهربائي بجهد واحد بتيار واحد أمبير عبر سلك فإن مقاومة السلك تكون 1 أوم وهذا ما يسمى قانون أوم، وعند معارضة تدفق التيار  يتم “استهلاك” الطاقة مما يعني تحويلها إلى أشكال أخرى (مثل الضوء أو الحرارة أو الصوت أو الحركة) .

الطاقة الكهربائية

هي القدرة على القيام بالعمل عن طريق الأجهزة الكهربائية، والطاقة الكهربائية هي خاصية “محفوظة”، بمعنى أنها تتصرف مثل مادة ويمكن نقلها من مكان إلى مكان (على سبيل المثال ، على طول وسيط نقل أو في بطارية)، وتقاس الطاقة الكهربائية بالجول أو كيلووات / ساعة (كيلو واط ساعة) .

الطاقة الكهربائية هي معدل استخدام الطاقة الكهربائية أو تخزينها أو نقلها، ويتم قياس تدفق الطاقة الكهربائية على طول خطوط الطاقة بالواط، وإذا تم تحويل الطاقة الكهربائية إلى شكل آخر من أشكال الطاقة يتم قياسها بالواط، وإذا تم تحويل جزء منه وتم تخزين جزء منه يتم قياسه بوحدات أمبير فولت، أو إذا تم تخزينه (كما في الحقول الكهربائية أو المغناطيسية) يتم قياسه في فولت أمبير تفاعلي .