الكهرباء والفيزياء

Study Notes

الكهرباء والفيزياء

تشير الفيزياء الكهربائية إلى دراسة الظواهر الكهربائية، بما في ذلك السلوك والشرح والتنبؤ بسلوك الجسيمات المشحونة كهربائياً، والتفاعلات بينها.
تشمل الفيزياء الكهربائية مجموعة واسعة من الموضوعات، مثل الديناميكا الكهربائية، وميكانيكا الكم، والإلكتروستاتيكا، والحث الكهرومغناطيسي.

مبادئ الطاقة الكهربائية

تعد الطاقة الكهربائية شكلًا من أشكال الطاقة الناتجة عن تدفق التيار الكهربائي.
يتم توليدها من خلال تحويل أشكال أخرى من الطاقة، مثل الطاقة الحرارية (في محطات الطاقة الحرارية) أو الطاقة الحركية (في محطات الطاقة الكهرومائية) أو الطاقة الشمسية (في الخلايا الشمسية).
مصدر الطاقة الكهربائية يندرج تحت تصنيفين رئيسين:
- مصادر متجددة (مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية)
- مصادر غير متجددة (مثل الطاقة الحرارية من احتراق الوقود الأحفوري).
القدرة الكهربائية تُقاس بوحدة الواط (W).
الطاقة الكهربائية تُقاس بوحدة الكيلووات-ساعة (kWh).

خصائص التيار الكهربائي

التيار الكهربائي هو تدفق الشحنات الكهربائية.
يقاس التيار بـ الأمبير (A).
التيار الكهربائي يمكن أن يكون مستمرًا (DC) أو مترددًا (AC).
يختلف التيار الكهربائي المستمر عن التيار الكهربائي المتردد في اتجاه تدفق الشحنات الكهربائية.
في التيار الكهربائي المستمر يكون اتجاه التدفق ثابت، بينما في التيار الكهربائي المتردد يتغير اتجاه التدفق بشكل دوري.

مبدأ عمل الدارات الكهربائية

تتكون الدائرة الكهربائية من مصدر للطاقة، وموصل (عادةً سلك)، ومستهلك للطاقة (مثل لمبة، محرك، جهاز كهربائي آخر).
يُنشئ مصدر الطاقة مجالًا كهربائيًا يُجبر الإلكترونات على الحركة عبر الموصل وتوصيل الطاقة إلى المستهلك.
تتضمن الدارات الكهربائية أيضًا مكونات أخرى مثل المقاومات، والمكثفات، والمحثات، التي تؤثر على سلوك التيار الكهربائي.
يُساعد التحكم في هذه المكونات على التحكم في تدفق التيار وتنظيمه، مما يسمح بتطبيقات متنوعة.
يحدد قيمة المقاومة ومصدر الطاقة نوع وشدة التيار الكهربائي في الدائرة.

أنظمة الطاقة الكهربائية

تُشمل أنظمة إمداد الطاقة الكهربائية على نطاق واسع محطات توليد الطاقة، وخطوط النقل، ومحطات التوزيع، والشبكات الكهربائية.
تُوفر هذه الشبكات الطاقة الكهربائية للمنازل والمؤسسات والصناعات.
تُعد شبكات نقل الطاقة مهمة جداً لتحويل الطاقة الكهربائية من أماكن إنتاجها إلى أماكن استهلاكها بفعالية.
الشبكات الكهربائية الحديثة تضم سبل الحماية والتحكم المطلوبة لتوزيع الطاقة بكفاءة وسلامة.

التطبيقات العملية للفيزياء الكهربائية

تعد الفيزياء الكهربائية أساسية في العديد من التطبيقات التقنية المتقدمة، مثل:
- الإضاءة الكهربائية.
- الأجهزة الإلكترونية مثل أجهزة الكمبيوتر، والهواتف، والهواتف الذكية.
- المولدات الكهربائية
- الأجهزة الطبية.
- المعدات الصناعية.
- نقل الطاقة من مصادرها إلى المستهلكين.
يستخدم مبدأ الفيزياء الكهربائية في تصميم وتطوير تقنيات حديثة متعددة.

Description

الفيزياء الكهربائية تشمل دراسة الظواهر الكهربائية وتفاعلات الجسيمات المشحونة. يركز هذا الاختبار على مبادئ الطاقة الكهربائية، مصادرها، وخصائص التيار الكهربائي. تعمق في موضوعات مثل الديناميكا الكهربائية والميكانيكا الكم والحث الكهرومغناطيسي.