ما هو الجهد الكهربائي؟ وما وحدة قياسه؟ شرح شامل، يعد الجهد الكهربائي إحدى الوحدات الأساسية في علم الكهرباء، وغالباً ما يستخدم في قانون أوم وقانون القدرة الكهربائية.
فما هو الجهد الكهربائي؟ وما وحدة قياسه؟ وما دوره في الدوائر الكهربائية؟ وما مصادره؟ وما تطبيقات استخدامه؟ تابعو معنا.
ما هو الجهد الكهربائي؟
الجهد الكهربائي هو مفهوم فيزيائي كهربائي، يعرف على أنه مقدار الشغل المبذول في تحريك وحدة الشحنة الكهربائية بين نقطتين ضمن المجال الكهربائي.
ويمكن وصف الجهد الكهربائي بتعريفات أخرى، ولكن المبدأ الأساسي له ينطبق على جميع التعريفات.
وهناك علاقة وثيقة بين الجهد الكهربائي والمجال الكهربائي من حيث العلاقة التالية:
E=−dV \ dr
حيث:
- الحرف E: يمثل شدة المجال الكهربائي.
- الحرف V: يمثل الجهد الكهربائي.
- الحرف r: يمثل المسافة في اتجاه المجال.
وتوضح العلاقة إلى أن المجال الكهربائي يعبر عن معدل التغير في الجهد الكهربائي بالنسبة للمسافة.
وحدة قياس الجهد الكهربائي
يقاس الجهد الكهربائي بوحدة الفولت (V) وهي وحدة مهمة تستخدم في القياسات الكهربائية العملية والحسابات النظرية، فلا تخلو أي دائرة كهربائية من الجهد الكهربائي أو الفولت.
ما دور الجهد الكهربائي في الكهرباء؟
سؤال يطرح بكثرة، للإجابة عليه دعنا نشبه الجهد الكهربائي بمضخة مياه، لكي تتحرك الإلكترونات من نقطة لأخرى داخل أي دائرة كهربائية، تحتاج إلى قوة دافعة لإجراء هذه العملية.
وتمثل هذه القوة الدافعة الجهد الكهربائي، والآن قد فهمنا أن الجهد الكهربائي يعبر عن القوة الدافعة التي تدفع الإلكترونات داخل الدائرة الكهربائية، مثل المضخة التي تدفع المياه ضمن دائرة شبكة مياه مغلقة.
قوانين الجهد الكهربائي
يمكن حساب الجهد الكهربائي بواسطة قانون أوم وقانون القدرة الكهربائية، إليك مثلث أوم المتمثل في حساب الجهد الكهربائي والتيار الكهربائي والمقاومة الكهربائية.
أهمية الجهد الكهربائي
بعد أن تعرفنا عن الجهد الكهربائي من حيث التعريف ودوره الأساسي في الدوائر الكهربائية، سنأتي إلى أهمية الجهد الكهربائي في التطبيقات العملية المختلفة، مثل:
- نقل الطاقة الكهربائية عبر خطوط النقل: نعرف جميعنا أن جهد خطوط النقل عالية، والسبب وراء ذلك هو تقليل الفقد وزيادة مقدار القوة الدافعة الكهربائية، إضافة إلى تقليل مقدار الأمبير الذي بدوره يقلل من مساحة مقطع الكابل.
- نستعين بالجهد الكهربائي في تصميم الدوائر الكهربائية والإلكترونية: فمثلاً يتم اختيار قيم العناصر الإلكترونية وفق الجهد المرغوب به بالدائرة لكي تعمل بكفاءة وفق المطلوب.
مصادر الجهد الكهربائي
هناك عدة مصادر للجهد الكهربائي منها جهد AC وجهد DC مثل:
- البطاريات الكهربائية DC.
- الألواح الشمسية DC.
- مصدر شبكة الكهرباء AC.
- مولدات كهربائية AC.
استخدامات الجهد الكهربائي
يستخدم الجهد الكهربائي في تشغيل معظم الأجهزة الكهربائية، مثل: الحواسيب والأفران والهواتف… إلخ.
ويستخدم أيضاً في خطوط النقل الكهربائية، إذ يتم فيه رفع الجهد لقيمة عالية من أجل نقل الطاقة الكهربائية إلى مسافات بعيدة بأقل الخسائر الممكنة.
يستخدم كذلك في مصادر كهرباء 3 فاز، حيث يكون جهد المصدر 380 فولت وقد يكون في بعض البلدان 220 فولت.
يستخدم في مصادر التيار المستمر، مثل البطاريات الكهربائية- ألواح الطاقة الشمسية.
يمكنكم متابعتنا عبر صفحات التواصل الاجتماعي لمشاهدة كل جديد من مقالات فولتيات.
اقرأ أيضاً:
المصدر: مراجع أجنبية
