درس هبوط الجهد في مادة الفيزياء

 

الجهد الكهربائي
يسمّى الجهد الكهربائي، أو فرق الجهد الكهربائي، أو الفولتية، أو القوة
الدافعة الكهربائيّة، ويشار له بالرمز V، وهو الطاقة الضروريّة لدفع
الإلكترونات من الطرف السالب إلى الطرف الموجب، وينتج عن هذه العمليّة
تحويل الطاقة الكهربائيّة إلى أنواع أخرى من الطّاقة؛ كالطاقة الحراريّة،
والطّاقة الحركية، ولكن هذه الطاقة قد تتعرض للفقد بما يسمى بهبوط الجهد.

هبوط الجهد
يُقصد بهبوط الجهد انخفاض في قيمة الطّاقة الكهربائية المحمولة
في الشحنة والتي تمّ اكتسابها من المولد الكهربائي بسبب قيامها
بشغل لازم لمرورها عبر موصل كهربائي، وتفقد الشحنة بعضاً من طاقتها
بسبب مقاومية المادّة المصنوع منها الموصل الكهربائي، والتي تقوم
باستهلاك الطاقة المحمولة وتحويلها إلى طاقةٍ حرارية.

تأثير تغيّر الجهد الكهربائي على أداء الأجهزة الكهربائيّة
أصبح موضوع كفاءة الأجهزة الإلكترونية والكهربائيّة مهماً جداً بسبب
فقد جزء كبير من الطّاقة في تلك الأجهزة، فعلى سبيل المثال تصل نسبة
الهدر في المملكة الأردنية الهاشمية إلى 45% سنوياً، وتبلغ نسبة
استهلاك الكهرباء في المناطق السكنيّة 51,1% من الطّاقة، ويتأثّر

الجهاز الكهربائي أو الإلكتروني نسبةً للاختلاف في الجهد الكهربائي
من حيث الارتفاع أو الهبوط، كما يشمل ذلك التغيّر في قيمة درجة حرارة
المحرّك، وقيمة عزم الدوران، وسرعة المحرّك، ومعامل القدرة الكهربائيّة،
ومقدار الطاقة الكهربائيّة المستهلكة، ويمكن تقسيم الأجهزة
الكهربائيّة المتزليّة إلى ثلاثة أنواع كالآتي:

الأجهزة الحثيّة:
كأجهزة التكييف، والغسّالات، وتستهلك 70% من الطاقة تقريباً.

الأجهزة المقاوميّة:
كمصابيح الإضاءة، والأفران الكهربائيّة، وتستهلك 20% من الطاقة تقريباً.

الأجهزة الإلكترونية:
كجهاز الحاسوب، والتلفاز، وتستهلك 10% من الطّاقة تقريباً.

العوامل التي تؤثّر في قيمة هبوط الجهد الكهربائي
تختلف مقاومية المواد من مادةٍ إلى أخرى، وبالتالي تختلف قيم هبوط الجهد من
موصلٍ إلى آخر، وتعتمد قيمة هبوط الجهد على عاملين رئيسيين، هما:

مقاومية الموصل:
فكلّما زادت مقاومة الموصل زادت مقاومته للتيار الكهربائي الساري به،
وبالتالي فقدان كميّة أكبر من الطاقة التي تحملها الشحنات، لذلك يتم
استخدام الألمونيوم والنحاس في تصنيع الموصلات الكهربائية بسبب موصليتهما
العالية، وانخفاض قيمة المقاوميّة، وبالتالي تجنّب فقدان الطاقة المحمولة

في الشحنات، والحصول على أكبر كميّة ممكنه من التيار الكهربائي
الساري في الموصل.

عدد الشحنات السارية في الموصل:
فكلّما زاد عدد الشحنات زادت كميّة الفقد وانخفض الجهد الكهربائي،
لذلك تُستخدم محوّلات كهربائية خاصّة في المحطات لرفع الجهد وخفض
التيار في خطوط النقل، حتى يصبح نقله إلى مسافات بعيدة ممكناً دون
أن ينخفض الجهد. على عكس نقل التيار دون استخدام محوّلات خاصة
لخفض قيمة التيار.

 

المصدر: درس هبوط الجهد في مادة الفيزياء

 

المصدر: درس هبوط الجهد في مادة الفيزياء