التيار الكهربائي هو مفهوم أساسي في مجال الهندسة الكهربائية والفيزياء. ويشير إلى تدفق الشحنة الكهربائية عبر موصل، مثل السلك، بسبب وجود فرق الجهد عبره. يعد فهم التيار الكهربائي أمرًا ضروريًا لفهم كيفية عمل الأجهزة الإلكترونية والأنظمة الكهربائية.
يتم تعريف التيار الكهربائي على أنه المعدل الذي تتدفق به الشحنة عبر السطح. وحدة التيار الكهربائي هي الأمبير (A)، وهي تساوي كولوم واحد من الشحنة التي تمر عبر السطح في كل ثانية. رياضياً، يمكن التعبير عن التيار الكهربائي (I) على النحو التالي:
\( I = \frac{q}{t} \)أين:
هناك نوعان رئيسيان من التيار الكهربائي: التيار المباشر (DC) والتيار المتردد (AC).
تسمى المواد التي يمكن أن يتدفق من خلالها التيار الكهربائي بالموصلات. تعتبر المعادن مثل النحاس والألومنيوم موصلات جيدة لأنها تحتوي على إلكترونات حرة تسمح للشحنة بالتحرك خلالها بسهولة. ومن ناحية أخرى، العوازل هي مواد لا تسمح للتيار الكهربائي بالتدفق بحرية. وتشمل الأمثلة المطاط والزجاج والبلاستيك. تحتوي هذه المواد على إلكترونات مرتبطة بإحكام ولا تتحرك بسهولة.
قانون أوم هو مبدأ أساسي في دراسة الدوائر الكهربائية التي تربط التيار المتدفق عبر الموصل بالجهد عبره ومقاومة الموصل. ويمكن التعبير عنها رياضيا على النحو التالي:
\( V = IR \)أين:
يوضح قانون أوم أن التيار يتناسب طرديا مع الجهد ويتناسب عكسيا مع المقاومة.
يمكن قياس التيار الكهربائي باستخدام أداة تسمى الأميتر. يتم توصيل مقياس التيار الكهربائي على التوالي مع مكون الدائرة الذي يتم قياس تياره. يضمن هذا الإعداد أن إجمالي التيار المتدفق عبر الدائرة يتدفق أيضًا عبر مقياس التيار الكهربائي.
يمكن للتيار الكهربائي أن ينتج العديد من التأثيرات، بما في ذلك:
إحدى التجارب البسيطة لملاحظة تأثيرات التيار الكهربائي هي إنشاء دائرة بسيطة لإضاءة المصباح. ستحتاج إلى بطارية ومصباح كهربائي صغير وقطعتين من الأسلاك.
عند اكتمال الإعداد، يتم إغلاق الدائرة، ويتدفق التيار الكهربائي من البطارية عبر المصباح الكهربائي، مما يؤدي إلى إشعالها. توضح هذه الدائرة البسيطة كيف يمكن للتيار الكهربائي أن ينتج الضوء عن طريق تسخين الفتيل الموجود داخل المصباح.
يعد التيار الكهربائي مفهومًا حاسمًا في فهم كيفية عمل الأجهزة الكهربائية والإلكترونية. من خلال فهم تدفق الشحنة، والأنواع المختلفة للتيار الكهربائي، والتأثيرات التي يمكن أن تنتجها، يمكننا أن نفهم العالم الإلكتروني من حولنا بشكل أفضل. من إضاءة منازلنا بالمصابيح إلى تشغيل أدواتنا بالبطاريات، يلعب التيار الكهربائي دورًا أساسيًا في حياتنا اليومية.
