قانون فرق الجهد الكهربائي، يعتبر الجهد الكهربائي أحد الكميات القياسية الكهربائية الأساسية في مبادئ الكهرباء والإلكترونيات، وسبب احتياجنا إلى وجود فرق جهد بالدائرة هو ضمان سريان التيار الكهربائي، حيث أنه يعمل على دفع شحنات التيار بالدائرة.
دعنا نتعرف على قانون فرق الجهد الكهربائي، وبماذا يلزمنا في الدوائر الكهربائية والإلكترونية.
ما هو الجهد الكهربائي
يسمى أيضاً بفرق الجهد أو القوة الدافعة الكهربائية، ويعبر ببساطة عن فرق الجهد بين نقطتين في موصل بمقدار الشغل اللازم انجازه لكي يتم نقل واحد كولوم من الشحنة من نقطة إلى نقطة أخرى، وحتى يتم نقل الشحنات الكهربائية يجب أن يتوفر فرق جهد كهربائي يمثل القوة التي تدفع هذه الشحنات للانتقال من مكان إلى آخر داخل الموصل.
وحدة قياس فرق الجهد
يرمز للجهد الكهربائي في أغلب الدوائر بالرمز V، بينما وحدة قياسه الفولت (بالإنجليزية: voltage) ويرمز له أيضاً بالرمز V، ويقاس الجهد الكهربائي بجهاز الفولتميتر.
قانون فرق الجهد الكهربائي
إن مصطلح الجهد الكهربائي والقوة الدافعة الكهربائية يعبران عن نفس الكمية، وكما شرحنا سابقاً أن الجهد يعتمد على الشغل والشحنة، فالشغل بعبر عن القوة اللازمة والمستخدمة لتحريك الشحنة من نقطة إلى نقطة أخرى داخل الدائرة. يمكن حسابه كالآتي:
الجهد الكهربائي = الشغل × الشحنة
حيث أن:
الجهد الكهربائي يقاس بالفولت (V).
الشغل يقاس بالجول (J).
الشحنة تقاس بالكولوم (C).
ويمكن القول أن الفرق في الجهد في أي دائرة يسبب سريان للتيار (الشحنات)، حيث لاحظ العالم الألماني أن هناك علاقة طردية بين فرق الجهد والتيار، فكلما زاد فرق الجهد بين النقطتين فإن التيار المار عبر المقاومة يزيد. بينما العلاقة بين قيمة المقاومة والتيار تكون عكسية. ويمكن التعبير عن العلاقة كالآتي:
فرق الجهد (V) = التيار (I) × المقاومة (Ω).
حيث أن:
التيار يقاس بوحدة الأمبير ويرمز له بالرمز (A).
المقاومة تقاس بوحدة الأوم ويرمز له بالرمز (Ω).
مثال على قانون فرق الجهد الكهربائي
مصباح كهربائي مقاومته 5 أوم ويستهلك تيار قدره 2 أمبير، فما قيمة فرق الجهد المطبق على طرفي المصباح الكهربائي؟
الحل:
فرق الجهد (V) = التيار (I) × المقاومة (Ω)
= 2 أمبير × 5 أوم = 10 فولت