تويت
وحدة قياس شدة التيار الكهربائي
يعتبر التيار الكهربائي أحد الظواهر الفيزيائية الطييعية التي يمكن ملاحظتها عند حدوث البرق أو الشرارات الكهربائية المولدة في المولدات أو المخزنة في البطاريات، لكن ما هو التيار الكهربائي وماهي وحدة قياس شدة التيار وما هي الأجهزة التي يقاس بها هذا التيار، هذا ما سنتعرف عليه فيما يلي.
التيار الكهربائي
يُعرف التيار الكهربائي على أنّه شحنة كهربائية متحركة، حيث تتكون ذرات الموصلات من إلكترونات وبروتونات ونترونات، تُشحن الإلكترونات بشحنة سالبة بينما تُشحن البروتونات بشحن موجبة، وتبقى النترونات خاملة من دون أي شحنة، لكن غالبًا ما يتم تجميد حركة البروتونات داخل نوى الذرات لذا فإن الإلكترونات وحدها من تتحمل مهمة نقل الشحنات الكهربائية من مكان لآخر، وذلك بسبب خواصها الفيزيائية فهي قادرة على التحرك بحرية تامة ضمن ذرات المعادن من ذرة لأخرى، لذا عندما يتم إنتاج قوة محركة كهربائية أو جهد كهربائي فإنّ ذلك سيسبب خللًا في الشحنة يمكن أن يؤدي إلى انتقال الإلكترونات عبر الموصل كتيار كهربائي.
لتبسط الأمر أكثر، يمكننا تشبيه تدفق الإلكترونات في الموصل بتدفق الماء في أنبوب، لكن يجب هنا في هذه الحالة أن يكون الأنبوب مملوءًا بالماء، وبالتالي فإن قمنا بفتح صمام الماء فإن الماء سيتدفق مباشرةً من نهاية الأنبوب دون أن ننتظر لحتى تشق المياه طريقها إلى نهايته، هذا ما يحدث تمامًا في انتقال التيار الكهربائي في السلك الموصل، تكون الإلكترونات موجودة مسبقًا في السلك فقط تحتاج إلى قوة تدفعها للانتقال لتبدأ بالتدفق على طول السلك.
وحدة قياس شدة التيار الكهربائي
تُعرف وحدة قياس شدة التيار الكهربائي بالأمبير وقد سمّيت على اسم عالم الرياضيات والفيزيائي الفرنسي André-Marie Ampère أحد أوائل الرواد في العلوم الكهربائية، له العديد من التجارب المتعلقة بالعلوم الكهربائية في مراحلها المبكرة، وقد أطلق عليه لقب أبي الديناميكا الكهربائية نظرًا لعمله الرائد في المجال الكهربائي والمساهمات العديدة التي قدمها من أساسيات علوم الكهرباء الحديثة، وقد تم الاعتراف بالأمبير كوحدة قياسية للقياس الكهربائي في اتفاقية دولية تم توقيعها في عام 1881.
لتصبح الأمبير التي يرمز لها بالرمز (A) في نظام الوحدات الأساسية SI الوحدة المستخدمة لقياس معدل تدفق الإلكترونات في الموصلات الكهربائية، ويمثل كل واحد أمبير من التيار كولومًا واحدًا من الشحنة الكهربائية خلال ثانية واحدة، أي 6.24 × 10 18 شحنة بالثانية، وبتعريف آخر فالأمبير هو كمية التيار الكهربائي الناتج عن دفع فولت واحد في مقاومة قيمتها أوم واحد.
كثيرًا ما يتم الخلط بين الكولوم والأمبير على أنّهما وحدة قياس واحدة، لكنهما في الحقيقة وحدتان مختلفتان، يُطلق على الكولوم اسم الأمبير في ثانية أو الأمبير في ساعة، وذلك بحسب تعريف نظام الوحدات الأساسي SI الذي يُعرف العلاقة بين الأمبير والكولوم بالعلاق التالية:
أمبير = 1 كولوم / ثانية
وبالتالي فإن زيادة شحنة الجسيمات التي تتدفق في نقطة ما من موصل يمر عبره تيار كهربائي ستؤدي بالضرورة إلى زيادة قيمة شدة التيار الكهربائي المقاس بالأمبير بشكل متناسب مع زيادة كمية الشحنات.
جهاز قياس شدة التيار الكهربائي
يُعرف الجهاز المستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي باسم مقياس التيار أو الأميتر ويسخدم وحدة الأمبير، المقياس المثالي يتميّز بمقاومة داخلية معدومة، لكن من الناحية العملية لا يوجد أي مقياس مثالي بل يتمتع بمقاومة داخلية صغيرة، ويتم توصيل المقياس في الدوائر الكهربائية على التسلسل بحيث تعبر جميع الإلكترونات المكونة للتيار منه، سيسبب ذلك فقدان بعض الطاقة ضمن الجهاز بسبب مقاومته.
تُصنف المقاييس اعتمادًا على تركيبها أو نوع التيار الذي تقيسه، لذا نجد مقاييس للتيار المتناوب ومقاييس للتيار المستمر اعتمادًا على نوع التيلر، بينما نجد المقاييس مصنفة وفق التركيب كالآتي:
التيار الكهربائي
يُعرف التيار الكهربائي على أنّه شحنة كهربائية متحركة، حيث تتكون ذرات الموصلات من إلكترونات وبروتونات ونترونات، تُشحن الإلكترونات بشحنة سالبة بينما تُشحن البروتونات بشحن موجبة، وتبقى النترونات خاملة من دون أي شحنة، لكن غالبًا ما يتم تجميد حركة البروتونات داخل نوى الذرات لذا فإن الإلكترونات وحدها من تتحمل مهمة نقل الشحنات الكهربائية من مكان لآخر، وذلك بسبب خواصها الفيزيائية فهي قادرة على التحرك بحرية تامة ضمن ذرات المعادن من ذرة لأخرى، لذا عندما يتم إنتاج قوة محركة كهربائية أو جهد كهربائي فإنّ ذلك سيسبب خللًا في الشحنة يمكن أن يؤدي إلى انتقال الإلكترونات عبر الموصل كتيار كهربائي.
لتبسط الأمر أكثر، يمكننا تشبيه تدفق الإلكترونات في الموصل بتدفق الماء في أنبوب، لكن يجب هنا في هذه الحالة أن يكون الأنبوب مملوءًا بالماء، وبالتالي فإن قمنا بفتح صمام الماء فإن الماء سيتدفق مباشرةً من نهاية الأنبوب دون أن ننتظر لحتى تشق المياه طريقها إلى نهايته، هذا ما يحدث تمامًا في انتقال التيار الكهربائي في السلك الموصل، تكون الإلكترونات موجودة مسبقًا في السلك فقط تحتاج إلى قوة تدفعها للانتقال لتبدأ بالتدفق على طول السلك.
وحدة قياس شدة التيار الكهربائي
تُعرف وحدة قياس شدة التيار الكهربائي بالأمبير وقد سمّيت على اسم عالم الرياضيات والفيزيائي الفرنسي André-Marie Ampère أحد أوائل الرواد في العلوم الكهربائية، له العديد من التجارب المتعلقة بالعلوم الكهربائية في مراحلها المبكرة، وقد أطلق عليه لقب أبي الديناميكا الكهربائية نظرًا لعمله الرائد في المجال الكهربائي والمساهمات العديدة التي قدمها من أساسيات علوم الكهرباء الحديثة، وقد تم الاعتراف بالأمبير كوحدة قياسية للقياس الكهربائي في اتفاقية دولية تم توقيعها في عام 1881.
لتصبح الأمبير التي يرمز لها بالرمز (A) في نظام الوحدات الأساسية SI الوحدة المستخدمة لقياس معدل تدفق الإلكترونات في الموصلات الكهربائية، ويمثل كل واحد أمبير من التيار كولومًا واحدًا من الشحنة الكهربائية خلال ثانية واحدة، أي 6.24 × 10 18 شحنة بالثانية، وبتعريف آخر فالأمبير هو كمية التيار الكهربائي الناتج عن دفع فولت واحد في مقاومة قيمتها أوم واحد.
كثيرًا ما يتم الخلط بين الكولوم والأمبير على أنّهما وحدة قياس واحدة، لكنهما في الحقيقة وحدتان مختلفتان، يُطلق على الكولوم اسم الأمبير في ثانية أو الأمبير في ساعة، وذلك بحسب تعريف نظام الوحدات الأساسي SI الذي يُعرف العلاقة بين الأمبير والكولوم بالعلاق التالية:
أمبير = 1 كولوم / ثانية
وبالتالي فإن زيادة شحنة الجسيمات التي تتدفق في نقطة ما من موصل يمر عبره تيار كهربائي ستؤدي بالضرورة إلى زيادة قيمة شدة التيار الكهربائي المقاس بالأمبير بشكل متناسب مع زيادة كمية الشحنات.
جهاز قياس شدة التيار الكهربائي
يُعرف الجهاز المستخدم في قياس شدة التيار الكهربائي باسم مقياس التيار أو الأميتر ويسخدم وحدة الأمبير، المقياس المثالي يتميّز بمقاومة داخلية معدومة، لكن من الناحية العملية لا يوجد أي مقياس مثالي بل يتمتع بمقاومة داخلية صغيرة، ويتم توصيل المقياس في الدوائر الكهربائية على التسلسل بحيث تعبر جميع الإلكترونات المكونة للتيار منه، سيسبب ذلك فقدان بعض الطاقة ضمن الجهاز بسبب مقاومته.
تُصنف المقاييس اعتمادًا على تركيبها أو نوع التيار الذي تقيسه، لذا نجد مقاييس للتيار المتناوب ومقاييس للتيار المستمر اعتمادًا على نوع التيلر، بينما نجد المقاييس مصنفة وفق التركيب كالآتي:
- المقياس ذو الملف (PMMC): لقياس التيار المستمر فقط، وبكون فيه التيار يمر عبر ملف موجود بين قطبي مغناطيس دائم، عندما يتدفق التيار عبر الملف يبدأ ذلك الملف بالانحراف، اعتمادًا على قيمة الانحراف يكون حجم التدفق المار عبر المقياس.
- المقياس ذو الملف المتحرك (MI): يستخدم لقياس كلا نوعي التيار المستمر والمتناوب، يتميز هذا النوع عن النوع السابق بأنّ النلف يتحرك بحرية تامي بين قطبي المغناطيس، حيث عند مرور التيار في الملف يبدأ الملف بأكمله بالانحراف بزاوية معينة، يتناسب انحراف الملف مع قيمة التيار التي تمر عبر الملف.
- المقياس الديناميكي الكهربائي: لكلا نوعي التيار، يعتبر هذا الجهاز أكثر دقة من المقياسين السابقين، والأمر المميز به أنّه لا يتطلب معايرة مختلفة عند قياس التيار المتناوب عن معايرته لقياس التيار المستمر.
- المقياس المقوم: لقياس التيار المتناوب فقط، يحتوي المقياس على دارات تقويم تقوم التيار ليصبح تيارًا مستمرًا ثمّ يقاس بمقياس PMMC، يشاع استخدام هذا النوع من المقاييس لقياس التيار في دوائر الاتصالات.