تُعرَّف البطارية بأنها مصدر طاقة كهربائية ، تتكون من خلية كهروكيميائية واحدة أو أكثر ، لتشغيل التوصيلات الكهربائية الخارجية بأجهزة مثل المصابيح الكهربائية والسيارات الكهربائية والهواتف المحمولة. تحتوي البطارية على طرف موجب يسمى الكاثود وطرف سالب يسمى القطب الموجب .
يستخدم الكثير منا مصطلحي البطارية والخلية بالتبادل لكنهما مختلفان قليلاً. تحتوي البطارية عادةً على طاقة كهربائية يتم توفيرها من شركة ويمكن إعادة شحنها بسهولة من مصدر خارجي. تتكون الخلية من مصادر كيميائية للطاقة مثل الغاز الطبيعي أو الديزل أو البروبان. تقوم الخلية بتحويل هذه المصادر إلى طاقة كهربائية وتوليد الطاقة.
غالبًا ما تُستخدم الطاقة الكهربائية في تطبيقات مختلفة مثل أجهزة التشغيل مثل أجهزة الراديو وأجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون والهواتف والقطارات عالية السرعة. تستخدم الطاقة الكهربائية أيضًا في إنتاج الضوء والحرارة. إن انتقال الطاقة هو نتيجة لتدفق الإلكترونات. الدائرة الكهربائية هي الاسم الذي يطلق على المسار الكامل الذي تتدفق فيه الشحنات. دعنا نحفر ونكتشف المزيد.
أهداف التعلم
بحلول نهاية هذا الموضوع ، من المتوقع أن:
دوائر بسيطة
الدائرة عبارة عن حلقة مغلقة يمكن للإلكترونات أن تنتقل فيها. ما لم تكتمل الدائرة (تشكل دائرة كاملة) ، لا يمكن للإلكترونات أن تتحرك ، وبالتالي دارة الاسم.
الدائرة الكهربائية هي مسار ينتقل من خلاله التيار الكهربائي. وهي تتألف من: جهاز يعطي طاقة مثل خلية أو مولد أو بطارية ، وأجهزة تستخدم التيار مثل مصباح أو مصباح ، وأسلاك توصيل.
لإعداد دائرة بسيطة ، تحتاج إلى مصباح كهربائي وأسلاك توصيل وبطارية ومفتاح.
عندما يكون المفتاح مغلقًا ، يضيء المصباح ولكن عندما يكون المفتاح مفتوحًا ، لا يضيء المصباح. تضيء اللمبة عندما تكون الدائرة مغلقة لأن الشحنات تتدفق من خلالها. يُشار إلى معدل تدفق الشحنات (لكل وحدة زمنية) بالتيار الكهربائي . أمبير (A) هو وحدة SI للتيار.
I = Q ∕ t حيث أمثل التيار ، Q تمثل الشحنة في كولوم و t تمثل الوقت بالثواني.
فمثلا،
احسب مقدار التيار الذي يتدفق عبر المصباح عندما يتدفق 300 كولوم من الشحنة خلاله لمدة 2.5 دقيقة.
المحلول
هنا نقوم بتحويل 2.5 دقيقة إلى ثوان بضربها في 60 (مثل دقيقة واحدة = 60 ثانية).
أنا = Q ∕ t = 300 ∕ (2.5 × 60) = 2 أ
تسمح دائرة التيار الكهربائي بحركة الشحنات في مسار كامل عند إغلاق المفتاح. وهذا ما يسمى بالدائرة المغلقة. يسمح الأسلاك النحاسية بسهولة بتدفق شحنات الكهرباء. يمكن تغطية الأسلاك بمادة عازلة مثل المطاط لوقاية المستخدم من التعرض لصدمة كهربائية. مصدر الطاقة الكهربائية في الدائرة هو الخلية وتحافظ على تدفق الشحنات حول الدائرة.
عندما يتم فتح المفتاح عن طريق إدخال الفجوة ، تتوقف الشحنات عن التدفق. ثم يقال إن الدائرة مفتوحة. التوصيل الفضفاض للمكونات أو الأسلاك يفتح أو يكسر الدائرة.
الرموز الكهربائية المستخدمة في دوائر الرسم
القوة الكهربائية والفرق المحتمل
الغرض من بطارية أو خلية في الدائرة هو توفير الطاقة لتدفق الشحنات. يتم قياس ذلك من حيث فرق الجهد (pd) بالفولت. الجهد هو القوة التي تدفع الإلكترونات حول الدائرة.
فرق محتمل . يشير هذا إلى الجهد المقاس عبر بطارية أو خلية عند إمداد التيار.
القوة الدافعة الكهربائية . يتم قياس ذلك عبر خلية أو بطارية عندما لا تزود التيار. يقاس أيضًا بالفولت.
غالبًا ما تكون القوة الدافعة الكهربائية أكبر من فرق الجهد نظرًا لاستخدام بعض الطاقة في تمرير التيار عبر الخلية نفسها. الفولتات المفقودة هو الاسم الذي يطلق على الفرق بين فرق الجهد والقوة الدافعة الكهربائية. يُفقد الجهد نتيجة لمقاومة تدفق الشحنات في الخلية (المقاومة الداخلية).
ترتيب الخلايا
يمكن ترتيب الخلايا في سلسلة أو على التوازي. الترتيب المتسلسل هو عندما يتم توصيل الخلايا بطريقة يتم فيها ربط الطرف الموجب لأحدهم بالطرف السالب الخاص بآخر. تُصنع خليتان أو أكثر متصلتان في سلسلة بطارية.
الترتيب الموازي هو عندما توضع الخلايا جنبًا إلى جنب. المحطات الموجبة متصلة ببعضها البعض والأطراف السالبة متصلة ببعضها البعض.
الموصلات والعوازل
الموصلات هي مواد يمكنها توصيل الكهرباء. يسمحون للتيار الكهربائي بالمرور من خلالها. وهي تشمل النحاس والألمنيوم والفضة.
العوازل هي مواد لا تسمح بمرور الشحنات الكهربائية من خلالها مثل البلاستيك والخشب الجاف والمطاط.
