الكهرباء والفيزياء

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.