التيار الكهربي وقانون أوم

تتكون المادة من جزيئات، والجزيء من ذرات، حيث تحتوي الذرة على نواة موجبة الشحنة يدور حولها إلكترونات سالبة الشحنة.
تُصنف الإلكترونات في الذرة إلى نوعين: إلكترونات مقيدة في مستويات الطاقة الداخلية، وإلكترونات حرة في مستوى الطاقة الخارجي (مستوى التكافؤ) المسؤولة عن التوصيل الكهربي.
تنقسم الشحنات الكهربية إلى نوعين: شحنات موجبة (+) وشحنات سالبة (-).
هناك نوعان من الكهربية: كهربية ساكنة وكهربية تيارية.

يحدث التيار الكهربي نتيجة حركة حاملات الشحنات الكهربية عبر وسط موصل.
حاملات الشحنات تشمل:
- الإلكترونات الحرة في الموصلات المعدنية.
- الأيونات في المحاليل الإلكترونية.
- الإلكترونات والفجوات في أشباه الموصلات.
- الأيونات والإلكترونات في الغازات.

تتحرك الإلكترونات الحرة في الموصل عشوائيًا بسرعات واتجاهات مختلفة، حيث يكون متوسط السرعة الانسيابية صفرًا.
عند تعرض الإلكترونات لمجال كهربي، تندفع في اتجاه واحد مما يؤدي لمرور تيار كهربي.

هو سيل من الشحنات الكهربية التي تمر عبر الموصل.
يتم تصنيفه إلى:
- التيار الاصطلاحي: اتجاه الحركة المعتمد في الدراسة.
- التيار الإلكتروني: الحركة الفعلية للإلكترونات.

يتم تعريفها كمقدار الشحنة الكهربية المارة عبر مقطع من الموصل في الثانية الواحدة.
العلاقة: ( I = \frac{Q}{t} )
وحدة قياس شدة التيار هي الأمبير ( (A) )، حيث 1 أمبير يعادل مرور 1 كولوم عبر المقطع في الثانية.

يعبر عنها بالوحدة كولوم ( (C) ).
( C = A \cdot s ) تعني أن 1 كولوم هو كمية الكهربية المارة عند وجود تيار مقداره 1 أمبير في ثانية واحدة.

تمثل العلاقة البيانية بين كمية الشحنة الكهربية والزمن مرور تيار كهربي معين في الموصل.

( Q = N \cdot e ) حيث ( e ) هي شحنة الإلكترون وتساوي ( 1.6 \times 10^{-19} C ).
يمكن النص على أن عدد الإلكترونات المارة في موصل يعتمد على الشحنة المارة والتردد عند دوران الإلكترونات.### الدوائر الكهربية والمقاومات
اتصال المقاومات: عند اتصال المقاومات على التوازي، يتم حساب المقاومة المكافئة باستخدام الصيغة ( \frac{1}{Req} = \frac{1}{R1} + \frac{1}{R2} ).
المقاومات المتصلة بالتوالي: تقاس المقاومة الكلية بجمع المقاومات، حيث ( Req = R1 + R2 ).
إهمال المقاومة: عندما تتصل مقاومة بسلك توصيل مهمل المقاومة، تُعتبر المقاومة ملغاة ولا يمر بها تيار.

تعريف قانون أوم: يصف العلاقة بين فرق الجهد (V)، شدة التيار (I)، والمقاومة (R): ( V = I \cdot R ).
الفولت: وحدة قياس فرق الجهد تعادل شغل مقداره جول واحد لنقل شحنة مقدارها كولوم واحد.
فرق الجهد في الدائرة: في دائرة مغلقة، مجموع الجهود عبر المقاومات يساوي القوة الدافعة الكهربية (VB).

العوامل المؤثرة: تتأثر المقاومة الكهربية بطول الموصل، مساحة مقطعه، ونوع المادة.
الرابط بين المقاومة والطول: تزداد المقاومة بزيادة الطول، حيث ( R \propto \ell ).
الرابط بين المقاومة ومساحة المقطع: تزداد المقاومة بالتناسب العكسي مع مساحة المقطع حيث ( R \propto \frac{1}{A} ).

تعريف المقاومة النوعية: خاصية تنسب لمادة تُحدد المقاومة عند درجة حرارة معينة، تقاس بوحدة أوم.متر (Ω.m).
تأثير درجة الحرارة: تزداد المقاومة النوعية لمادة موصل بارتفاع درجة الحرارة.

تعريف القوة الدافعة: مقدار الشغل المبذول لنقل شحنة مقداره كولوم واحد خلال دورة كاملة.
معادلة القوة الدافعة: ( VB = V + Ir ) حيث r هي المقاومة الداخلية للمصدر.

الفولتميتر: يُستخدم لقياس فرق الجهد بين نقطتين ويتم توصيله على التوازي.
فرق الجهد بين نقطتين: يُحسب من الشغل المبذول لنقل كمية من الشحنات. العلاقة هي ( V = \frac{W}{Q} ).

قانون أوم في التجارب: عند تغيير قيمة المقاومة، يتغير كل من شدة التيار وفرق الجهد، وتظهر العلاقة البيانية الطردية بينهما.
التوصيلية الكهربية: مقلوب المقاومة النوعية، وهو خاصية تختلف باختلاف نوع المادة ودرجة حرارتها.