ما هو تعريف التيار الكهربائي للشحنة الحرة أو الشحنة الثابتة؟
التيار الكهربائي هو تدفق الشحنة الكهربائية بمرور الوقت. يمكن تصنيف التيار إلى نوعين رئيسيين: التيار الناتج عن الشحنات الحرة والتيار المرتبط بالشحنات الثابتة (على الرغم من أن الشحنات الثابتة لا تنتج تيارًا بنفسها بشكل صارم، إلا أنها يمكن أن تؤدي إلى تيار).
1. التيار الناتج عن الشحنات الحرة
التعريف
يُعرف التيار الكهربائي بأنه كمية الشحنة التي تمر عبر مقطع معين لكل وحدة زمنية. رياضيًا، يتم تعريف التيار
I على أنه معدل تغير الشحنة
q بالنسبة للزمن t:
I=dq/dt
هنا، يمثل dq كمية الشحنة التي تمر عبر المقطع في فترة الزمن dt.
الخصائص
الاتجاه: بشكل تقليدي، يتم تعريف اتجاه التيار بأنه اتجاه حركة الشحنة الموجبة. في الموصلات المعدنية، يكون التيار في الواقع تدفق الإلكترونات الحرة (والتي تحمل شحنة سالبة)، ولكن يعتبر اتجاه التيار معاكسًا لتدفق الإلكترونات الفعلي.
الوحدات: الوحدة القياسية للتيار هي الأمبير (A)، حيث يتم تعريف الأمبير الواحد بأنه كولوم واحد من الشحنة يمر عبر مقطع في الثانية الواحدة.
مثال
التيار في السلك: عندما يتم تطبيق فرق جهد عبر سلك، تتحرك الإلكترونات الحرة داخل السلك، مما يشكل تيارًا.
2. التيار الناجم عن الشحنات الثابتة
التعريف
بينما الشحنات الثابتة نفسها لا تشكل تيارًا، فإنها يمكن أن تؤدي إلى إنتاج تيار تحت ظروف معينة، مثل أثناء شحن أو فك شحن المكثفات أو عند إعادة توزيع الشحنات داخل الوسط.
الخصائص
المكثفات: عند شحن مكثف، تنتقل الشحنات من طرف مصدر الطاقة إلى الآخر، مما ينشئ مجالًا كهربائيًا بين صفائح المكثف. خلال هذه العملية، يتدفق التيار عبر الدائرة الخارجية للمكثف.
فك الشحن: عند فك شحن المكثف، تعود الشحنة المخزنة على الصفائح إلى مصدر الطاقة عبر الدائرة الخارجية، مما يشكل تيارًا.
مثال
شحن وفك شحن المكثفات: عندما يتم توصيل المكثف بمصدر طاقة، يتدفق التيار عبر الدائرة الخارجية حتى يتم شحن المكثف تمامًا؛ عندما يتم توصيل المكثف بحمل، يتدفق التيار مرة أخرى عبر الدائرة الخارجية حتى يتم فك شحن المكثف تمامًا.
ملخص
التيار الكهربائي هو معدل تغير الشحنة بمرور الوقت، وعادة ما يتكون من حركة الشحنات الحرة. في الموصلات المعدنية، يعتبر اتجاه التيار معاكسًا لتدفق الإلكترونات الحرة الفعلي. بينما الشحنات الثابتة نفسها لا تنتج تيارًا، إلا أنها يمكن أن تؤدي إلى تيار أثناء عمليات شحن وفك شحن المكثفات.
إذا كان لديك أي أسئلة أخرى أو تحتاج إلى مزيد من المعلومات، فلا تتردد في إخباري!
