قانون أوم - الطاقة الكهربائية .. الفيزياء
قانون أوم
هناك شبه كبير بين مرور التيار الكهربائي في سلك معدني وتدفق الماء في انبوب وذلك اذا اعتبرنا أن كمية الماء المتدفقة في الثانية الواحدة مماثلة لعدد الالكترونات المارة في الثانية الواحدة أيضا ، أي للتيار الكهربائي نفسه . واذا تابعنا المقارنة نجد أن علو الضغط اللازم للحفاظ على الدفق المائي شبيه بالقوة الدافعة الكهربائية او الفلطية وكما أن هناك احتكاكا بين جدران الانبوب والماء المتدفق فيه ، فان هناك نوعا من المقاومة تعيق مرور الكهرباء في الجسم الناقل لها ، وهي تنجم عن تصادم الذرات مع الالكترونات المتدفقة ، الامر الذي يفقدها بعضا من الطاقة التي تحملها . والاوم هي وحدة قياس المقاومة الكهربائية ، وهي عبارة عن مقاومة سلك يمر فيه أمبير واحد ويكون فرق الكمون بين طرفيه فلطا واحدا وبصورة عامة ، تساوي المقاومة م حاصل قسم فرق الكمون ج بالتياري " وفقا لقانون أوم ج = ي م الذي تعرف بواسطته جميع خصائص الدوائر الكهربائية .
يتألف المصباح الكهربائي من سلك دقيق ، بالغ القصر ، ذي مقاومة عالية ( شعيرة المصباح ) يوجد داخل زجاجة منتفخة تشبه البصلة تكون مملوءة بأحد الغازات الخاملة كالارجون مثلا وتعرف مقاومة المصباح واستهلاكه للقدرة انطلاقا من كميتي الفلطيـ والتيار المار فيه ( انظر الرسم ) .
عندما تتدفق الالكترونات داخل سلك معدني ، تتسبب الاصطدامات بينها وبين ذراته بزيادة في قوة ارتجاجاتها ينتج عنها ارتفاع في درجة حرارة السلك وفي متوسط طاقة ذراته على حد سواء . ولهذا السبب ، تتوهج شعيرة المصباح بنور أبيض . وتساوي الطاقة التي يبددها التيار ( مقاسة بالجول ) حاصل ضرب الفلطية بالتيار الكهربائي وبالزمن ن الذي يتدفق التيار خلاله وفقا للمعادلة التالية ق = ج ي ن التي تصبح اذا استعملنا قانون أوم ق = ي٢ م ن .
( الى اليسار ) يضيىء المصباح الكهربائي بواسطة تغذية ٢٢٠ فلط ويستهلك تيارا قيمته ٠،٤٥ أمبير وتصبح بالتالي مقاومته ٢٢٠/٠،٤٥ = ٤٩٠ اوم واستهلاكه من القدرة ٠٤٥ × ۲۲۰ = ۱۰۰ واط .
( في الصفحة المقابلة ) مـرور التيار الناجم عن فرق في الكمون يشبه تدفق الماء الناتج عن علــو الضغط .
والمعروف أن قدرة منبع للطاقة هي معدل قدرته على انتاج الشغل ، وتقاس بواسطة وحدة اسمها واط وهي عبارة عن جول لكل ثانية . والمعادلة التي تحسب على أساسها قدرة جهاز كهربائي هي ج ي أو ي م .
أما الوحدة المستعملة في تسديد نفقات الكهرباء فهي الكيلوواط - ساعة وتساوي ۱۰۰۰ × ٣٦٠٠ واط - ثانية أي ٣،٦ × ٦١٠جول .
والجدير بالذكر أن مقاومة الناقل تزداد مع ارتفاع درجة حرارته وأن عدد اصطدامات ذراته مع الالكترونات المتدفقة فيه يزداد كلما قويت ارتجاجات هذه الذرات .
مقابل ذلك ، تنخفض مقاومة الناقل كلما انخفضت درجة حرارته وتنعدم تقريبا عندما تقترب من درجة الصفر المطلق . حينئذ ، تصبح ارتجاجات الذرات ضعيفة جدا الى حد يجعل عدد اصطداماتها شيئا لا يذكر ، وفي مثل هذه الحالة يطلق على الناقل اسم ناقل متفوق .
قانون أوم
هناك شبه كبير بين مرور التيار الكهربائي في سلك معدني وتدفق الماء في انبوب وذلك اذا اعتبرنا أن كمية الماء المتدفقة في الثانية الواحدة مماثلة لعدد الالكترونات المارة في الثانية الواحدة أيضا ، أي للتيار الكهربائي نفسه . واذا تابعنا المقارنة نجد أن علو الضغط اللازم للحفاظ على الدفق المائي شبيه بالقوة الدافعة الكهربائية او الفلطية وكما أن هناك احتكاكا بين جدران الانبوب والماء المتدفق فيه ، فان هناك نوعا من المقاومة تعيق مرور الكهرباء في الجسم الناقل لها ، وهي تنجم عن تصادم الذرات مع الالكترونات المتدفقة ، الامر الذي يفقدها بعضا من الطاقة التي تحملها . والاوم هي وحدة قياس المقاومة الكهربائية ، وهي عبارة عن مقاومة سلك يمر فيه أمبير واحد ويكون فرق الكمون بين طرفيه فلطا واحدا وبصورة عامة ، تساوي المقاومة م حاصل قسم فرق الكمون ج بالتياري " وفقا لقانون أوم ج = ي م الذي تعرف بواسطته جميع خصائص الدوائر الكهربائية .
يتألف المصباح الكهربائي من سلك دقيق ، بالغ القصر ، ذي مقاومة عالية ( شعيرة المصباح ) يوجد داخل زجاجة منتفخة تشبه البصلة تكون مملوءة بأحد الغازات الخاملة كالارجون مثلا وتعرف مقاومة المصباح واستهلاكه للقدرة انطلاقا من كميتي الفلطيـ والتيار المار فيه ( انظر الرسم ) .
عندما تتدفق الالكترونات داخل سلك معدني ، تتسبب الاصطدامات بينها وبين ذراته بزيادة في قوة ارتجاجاتها ينتج عنها ارتفاع في درجة حرارة السلك وفي متوسط طاقة ذراته على حد سواء . ولهذا السبب ، تتوهج شعيرة المصباح بنور أبيض . وتساوي الطاقة التي يبددها التيار ( مقاسة بالجول ) حاصل ضرب الفلطية بالتيار الكهربائي وبالزمن ن الذي يتدفق التيار خلاله وفقا للمعادلة التالية ق = ج ي ن التي تصبح اذا استعملنا قانون أوم ق = ي٢ م ن .
( الى اليسار ) يضيىء المصباح الكهربائي بواسطة تغذية ٢٢٠ فلط ويستهلك تيارا قيمته ٠،٤٥ أمبير وتصبح بالتالي مقاومته ٢٢٠/٠،٤٥ = ٤٩٠ اوم واستهلاكه من القدرة ٠٤٥ × ۲۲۰ = ۱۰۰ واط .
( في الصفحة المقابلة ) مـرور التيار الناجم عن فرق في الكمون يشبه تدفق الماء الناتج عن علــو الضغط .
والمعروف أن قدرة منبع للطاقة هي معدل قدرته على انتاج الشغل ، وتقاس بواسطة وحدة اسمها واط وهي عبارة عن جول لكل ثانية . والمعادلة التي تحسب على أساسها قدرة جهاز كهربائي هي ج ي أو ي م .
أما الوحدة المستعملة في تسديد نفقات الكهرباء فهي الكيلوواط - ساعة وتساوي ۱۰۰۰ × ٣٦٠٠ واط - ثانية أي ٣،٦ × ٦١٠جول .
والجدير بالذكر أن مقاومة الناقل تزداد مع ارتفاع درجة حرارته وأن عدد اصطدامات ذراته مع الالكترونات المتدفقة فيه يزداد كلما قويت ارتجاجات هذه الذرات .
مقابل ذلك ، تنخفض مقاومة الناقل كلما انخفضت درجة حرارته وتنعدم تقريبا عندما تقترب من درجة الصفر المطلق . حينئذ ، تصبح ارتجاجات الذرات ضعيفة جدا الى حد يجعل عدد اصطداماتها شيئا لا يذكر ، وفي مثل هذه الحالة يطلق على الناقل اسم ناقل متفوق .
تعليق