ما المقصود بجهد النظام وكيف يتدفق الجهد عبر التيار؟

معنى الجهد النظامي

التعريف

الجهد النظامي هو الفرق الكهربائي بين نقاط معينة في نظام كهربائي (مثل نظام التغذية الكهربائية، أو نظام الدائرة الإلكترونية، وما إلى ذلك). في أنظمة الطاقة، يشير عادة إلى الجهد بين مرحلة معينة أو خط في الشبكة. على سبيل المثال، في نظام التوزيع الكهربائي ذو الثلاث مراحل والأربعة أسلاك، يكون الجهد المرحلي (الجهد بين السلك الحي والسلك المحايد) 220 فولت، والجهد الخطي (الجهد بين السلك الحي والسلك الحي) 380 فولت، وهما قيم نموذجية للجهد النظامي.

التأثير

الجهد النظامي هو مؤشر مهم لقياس حالة الطاقة في النظام الكهربائي. يحدد كمية الطاقة التي يمكن لنظام توفيرها للأحمال وكفاءة نقل الطاقة. بالنسبة للمعدات الكهربائية المختلفة، يمكنها العمل بشكل طبيعي فقط تحت جهدها المقنن. على سبيل المثال، إذا كان لمبة ذات جهد مقنن 220 فولت، فإن انحراف الجهد النظامي كثيراً عن 220 فولت سيؤثر على سطوع وأجل المبة.

عامل التحديد

حجم الجهد النظامي يتم تحديده بواسطة الجهد الخرجي للمعدات المنتجة (مثل المولد)، نسبة التحويل في المحولات، والأجهزة التنظيمية المختلفة في عملية نقل وتوزيع الطاقة. في محطة توليد الكهرباء، ينتج المولد طاقة كهربائية بجهد معين، ثم يتم رفع هذا الجهد بواسطة محول زيادة الجهد لتسهيل النقل على مسافات طويلة، ومن ثم يتم خفضه بواسطة محول خفض الجهد إلى مستوى مناسب لاستخدام الأجهزة المستخدمة قبل الوصول إلى العميل.

علاقة الجهد بالتيار (تعبير "كيف يتدفق الجهد عبر التيار" غير دقيق، ولكن كيف يتم إنتاج التيار ويتدفق تحت تأثير الجهد)

الآلية المجهرية (على سبيل المثال، الموصل المعدني)

يوجد عدد كبير من الإلكترونات الحرة في الموصلات المعدنية. عندما يوجد جهد عند طرفي الموصل، فإنه يعادل إنشاء مجال كهربائي داخل الموصل. وفقًا لعمل قوة المجال الكهربائي، يمارس المجال قوة على الإلكترونات الحرة، مما يجعل الإلكترونات الحرة تتحرك بطريقة موجهة، وبالتالي تشكل تيارًا كهربائيًا. الجهد هو القوة الدافعة التي تجعل الإلكترونات الحرة تتحرك بطريقة موجهة، تمامًا كما يحدث عندما يكون هناك ضغط مائي في أنبوب المياه، يتدفق الماء من حيث الضغط العالي إلى حيث الضغط المنخفض، والإلكترونات تتدفق من حيث الجهد المنخفض إلى حيث الجهد العالي (تم تحديد اتجاه التيار بأنه اتجاه حركة الشحنة الموجبة، لذلك فهو معاكس للاتجاه الفعلي لحركة الإلكترونات).

قانون أوم

وفقاً لقانون أوم I=V/R، (حيث I هو التيار، U هو الجهد، R هو المقاومة)، في حالة مقاومة ثابتة، كلما زاد الجهد، زاد التيار. هذا يظهر وجود علاقة كمية بين الجهد والتيار، فالجهد هو السبب في التيار، وحجم التيار يعتمد على حجم الجهد والمقاومة. على سبيل المثال، في دائرة بسيطة، إذا كانت المقاومة 10Ω والجهد 10V، يمكن حساب التيار على أنه 1A وفقًا لقانون أوم؛ إذا ارتفع الجهد إلى 20V والمقاومة ثابتة، يتغير التيار إلى 2A.

الموقف في الدائرة

في دائرة كاملة، توفر مصدر الطاقة جهدًا، والذي يعمل على المكونات المختلفة في الدائرة (مثل المقاومات، والمكثفات، والملفائف، وما إلى ذلك). عندما تكون الدائرة مغلقة، يبدأ التيار من الطرف الموجب لمصدر الطاقة، يمر عبر المكونات المختلفة في الدائرة، ويعود إلى الطرف السالب لمصدر الطاقة. في هذه العملية، يتم توزيع الجهد على طرفي المكونات المختلفة، ويتم تحديد تدفق التيار في كل مكون وفقًا لخصائص المكون (مثل قيمة المقاومة للمقاومة، ومفاعلة السعة للمكثف، ومفاعلة التماثل للملفائف، وما إلى ذلك). على سبيل المثال، في الدائرة المتسلسلة، يكون التيار متساويًا في كل مكان، ويتم توزيع الجهد على كل مقاومة بنسبة المقاومة؛ في الدائرة المتوازية، يكون الجهد متساويًا في كل مكان، ويكون التيار الإجمالي مساويًا لمجموع التيار في الفروع.