قياس القوة الدافعة الكهربائيّة

القوة الدافعة الكهربائيّة

هي القوة التي تنتج بفعل وجود مصدر توليد للطاقة الكهربائيّة، والذي يحولّها إلى طاقة تساعد على تشغيل الجهاز، الذي يعمل بواسطتها، مثال على ذلك: البطاريّات، هي مصادر للطاقة الكهربائيّة، وعند تركيب البطارية على جهاز كهربائي تولّد له طاقة كهربائيّة دافعة، تساعد على تشغيله، وتعتمد القوة الدافعة الكهربائيّة على وجود دائرة كهربائيّة متّصلة معاً، والغرض منها هو نقل التيار الكهربائيّ، والذي يتحوّل إلى طاقة أخرى، مثل: تحويل الطاقة الكهربائيّة، إلى طاقة ضوئيّة، تساعد على تشغيل المصباح الضوئيّ.

قياس القوة الدافعة الكهربائيّة

عند قياس القوة الدافعة الكهربائية من المهم تحديد مقدارها، والذي يشار إليه برمز (ε)، ويعبّر عن شدة وصول التيار الكهربائيّ، مثال: إذا مرّ التيار الكهربائي dX، في الدائرة الكهربائيّة dY، يكون مقدار إنجاز قوة التيار الكهربائيّ، هو: ε= dY/dX.

ويعبّر عن وحدة قياس القوة الدافعة الكهربائيّة، بالجول، أو الفولت، ولكل مصدر من مصادر توليد الطاقة، مقاومة داخلية، ويُرمز إليها بالرمز: (r)، ومقاومة خارجيّة، ويُرمز إليها بالرمز: (R).

حسابات الدائرة الكهربائيّة

عند حساب الطاقة الكهربائية الموجودة داخل الدائرة الكهربائيّة نعتمد على كلّ من: مقدار التيار الكهربائيّ، ورمزه: (i)، وفرق الجهد داخل الدائرة الكهربائيّة، ومثال على ذلك: البطاريّات، التي تنقل الجهد الكهربائيّ بين قطبيها، مكوّنة دائرة كهربائيّة، ويُستنتج أنّ الفرق بين جهد كل قطب في البطارية يساوي القوة الدافعة الكهربائيّة، وتحفظ البطارية الطاقة الكهربائيّة داخلها، طالما أنّها لم تزوّد الكهرباء لجهاز ما، أما قانون حفظ الطاقة، هو: ε= Ri+ir.
مثال توضيحيّ: إذا كان مقدار المقاومة الخارجيّة يساوي 4، والقوة الدافعة الكهربائيّة تساوي 18، والمقاومة الداخليّة تساوي 2، المطلوب: حساب قيمة التيار الكهربائيّ في الدائرة الكهربائيّة.

• الحل: بما أنّ قيمة القوة الدافعة الكهربائيّة معطاة في المثال، إذاً يتم إعادة ترتيب القانون السابق، وتوزيع الرموز داخله، على النحو التالي: i=ε/R+r، بمعنى: (قيمة التيار الكهربائيّ تساوي قيمة القوة الدافعة الكهربائيّة، على قيمة المقاومة الخارجيّة، مضافة إليها قيمة المقاومة الداخلية).
• تعويض الأرقام: i=18/4+2، قيمة التيار الكهربائي: i= 3.

التوصيل على التوالي والتوازي

يتم توصيل الدوائر الكهربائيّة بناء على طريقتين وهما: التوالي، والتوازي، وتعتمد شدة التيار الكهربائي على الطريقة المستخدمة في توصيل الدائرة الكهربائيّة.

التوصيل على التوالي

هي طريقة التوصيل التي تعتمد على زيادة المقاومة في الدائرة الكهربائيّة، وتكون فيها الدوائر مرتّبة ترتيباً متتالياً، أي يمرّ فيها التيار الكهربائي بترتيب ثابت، وبالتالي تكون شدة التيار ثابتة، ومتساوية.
مثال: إذا تمّ توصيل ثلاث دوائر كهربائيّة على طريقة التوالي، وقيمها تالياً: i1=6, i2=5,i3=4، فما هي قيمة التيار الكهربائيّ كاملاً؟

• الحل: I=i1+i2+i3، بمعنى: (يتم جمع قيم الدوائر الكهربائيّة، للحصول على قيمة التيار الكهربائيّ الواصل بينها).
• تعويض الأرقام: I=6+5+4، القيمة الكليّة للتيار الكهربائي: I=15.

التوصيل على التوازي

هي طريقة توصيل تعتمد على ترتيب الدوائر الكهربائيّة، بطريقة متوازية، وفي حال فُصلت أيّ دائرة عن الدوائر الأخرى، يظل التيار الكهربائي متصلاً في حال وجود رابط كهربائيّ بين الدوائر الباقية، وبالتالي يتم تقسيم وتوزيع التيار الكهربائيّ داخل الدائرة كاملة.
مثال: تم توصيل دائرتين كهربائيّتين على طريقة التوازي، وقيمهما تالياً: i1=7,i2=3، فما هي قيمة التيار الكهربائي كاملاً؟

• الحل:1/ (1/i2)+(1/i1) = I، بمعنى: (إيجاد القيم الكسريّة لكل دائرة كهربائيّة، للحصول على قيمة التيار الكهربائيّ)، تعويض الأرقام:1/I = (1/7)+(1/3)، ومن ثمّ يتم توحيد المقامات، عن طريق ضرب بسط، ومقام الدائرة الكهربائيّة الأولى، بمقام الدائرة الكهربائية الثانية، ومن ثمّ ضرب بسط ومقام الدائرة الكهربائيّة الثانية، بمقام الدائرة الكهربائيّة الأولى، على النحو التالي:

1/7 = (1×3) و (7×3) = 3/21

1/3 = (1×7) و (3×7) = 7/21

تنتج من عمليّة توحيد المقامات معادلة كسريّة، يمكن حلها بسهولة، وهي:

I/1 = (3+7)/21 ، أي 21/10، بمعنى: (أخذ مقلوب الكسر، وتقسيم قيمة المقام على البسط) فالقيمة الكليّة للتيار الكهربائي تساوي: I= 2.1