ما هي الفولتية (فرق الجهد) في الكهرباء؟

قبل أن تبدأ في استخدام الأجهزة الإلكترونية، تحتاج إلى تطوير فهم جيد للتيار والمقاومة وفرق الجهد والموضوعات ذات الصلة. إذا كنت مثل معظم الناس، فأنت على دراية بالكلمات ولكنك تفتقر إلى فهم مفصل للمفاهيم الأساسية.

توفر هذه المقالة مقدمة سهلة الفهم تستكشف كيفية تعريف الجهد والمصطلحات الأخرى، وكيف يختلف التيار والجهد الكهربائي، وكيف يمكن قياس الجهد.


ما هو فرق الجهد الكهربائي؟

يصف الجهد الكهربي “الضغط” الذي يدفع الكهرباء. يشار إلى مقدار الجهد بوحدة تعرف باسم الفولت (V)، وتتسبب الفولتية الأعلى في تدفق المزيد من الكهرباء إلى جهاز إلكتروني.

ومع ذلك، فإن الأجهزة الإلكترونية مصممة للعمل بجهد معين؛ يمكن أن يؤدي الجهد الزائد إلى إتلاف دوائرهم. على النقيض من ذلك، يمكن أن يتسبب الجهد المنخفض جدًا في حدوث مشكلات أيضًا، من خلال منع الدوائر من العمل وجعل الأجهزة المبنية حولها عديمة الفائدة.

من الضروري فهم الجهد وكيفية تصحيح المشكلات المرتبطة به من أجل التعامل مع الأجهزة الإلكترونية بشكل مناسب وتحديد المشكلات الأساسية عند حدوث المشكلات.


الفرق بين الجهد والتيار.

كما تم تقديمه أعلاه، فإن الوصف البسيط للجهد هو “القدرة على التسبب في تدفق الكهرباء”. قد تجد صعوبة في تصور الجهد الكهربائي نظرًا لأنه لا يمكنك رؤيته مباشرة بعينيك.

لفهم الجهد، يجب أن تفهم التيار الكهربائي أولاً. تتدفق الكهرباء كتيار. يمكنك أن تتخيله كتدفق للمياه، كما هو الحال في النهر. تتدفق المياه في الأنهار من الجبال عند المنبع إلى المحيط في اتجاه مجرى النهر. بمعنى آخر، يتدفق الماء من الأماكن التي ترتفع فيها المياه إلى الأماكن ذات ارتفاع المياه المنخفض.

تعمل الكهرباء بشكل مشابه: مفهوم ارتفاع الماء مشابه للإمكانات الكهربائية، وتتدفق الكهرباء من الأماكن ذات الإمكانات الكهربائية العالية إلى الأماكن ذات الإمكانات الكهربائية المنخفضة.

الكهرباء تشبه تدفق الماء.

يمكن التعبير عن فرق الجهد بين مكانين كجهد. الجهد هو “الضغط” الذي يجعل الكهرباء تتدفق. في الفيزياء، يمكن حساب الجهد باستخدام قانون أوم، الذي يخبرنا أن الجهد يساوي المقاومة مضروبة في التيار.

تشير المقاومة إلى صعوبة تدفق الكهرباء. تخيل مصدر مياه. كلما أصبح الأنبوب أصغر، تزداد المقاومة، ويصبح تدفق الماء أكثر صعوبة. في نفس الوقت، تزداد قوة التدفق.

على النقيض من ذلك، كلما زاد حجم الأنبوب، يتدفق الماء بسهولة أكبر، لكن قوة التدفق تقل. حالة مماثلة تنطبق على الحالية. المقاومة والتيار يتناسبان مع الجهد، وهذا يعني أنه مع زيادة أي منهما، تزداد كذلك الفولتية.

إقرأ أيضاً… تعريف التيار الكهربائي.


طريقة قياس فرق الجهد.

تستخدم أجهزة القياس المتعددة (أجهزة اختبار متعددة) لقياس فرق الجهد. بالإضافة إلى الجهد، يمكن لأجهزة القياس المتعددة إجراء فحوصات الاستمرارية وقياس المعلمات مثل التيار والمقاومة ودرجة الحرارة والسعة.

تأتي أجهزة القياس المتعددة في كل من المتغيرات التناظرية والرقمية، ولكن النماذج الرقمية هي الأسهل في الاستخدام دون قراءة القيم عن طريق الخطأ لأنها تعرض القيم مباشرة.

لقياس فرق الجهد بمقياس متعدد، يمكنك توصيل خيوط اختبار إيجابية وسلبية وتحديد نطاق قياس الجهد. يمكنك بعد ذلك وضع طرفي المقياس في اتصال مع طرفي الدائرة التي ترغب في قياسها.

عند استخدام جهاز اختبار تناظري، تبدأ بأكبر نطاق لقياس الجهد. إذا لم تستجب الأداة، فحاول بعد ذلك نطاقات قياس أقل تدريجيًا حتى تصل إلى نطاق يمكنه قياس جهد الدائرة. عند استخدام جهاز اختبار رقمي، تبسط العديد من النماذج عملية القياس عن طريق ضبط نطاق القياس تلقائيًا.


الفرق بين التيار المباشر والمتناوب.

قد تعلم أن هناك نوعين من التيار: تيار مباشر أو مستمر (DC)، وتيار متناوب أو متردد (AC). يتدفق التيار المباشر دون أي تغيير في اتجاه أو مقدار التيار أو في مقدار الجهد.

مثال مألوف لهذا النوع من التيار سيكون بطارية. تنتج البطاريات الجهد والتيار في اتجاه واحد. إذا قمت بتوصيل مصباح صغير بالبطارية، فإن المصباح يولد كمية منتظمة من الضوء طالما أن هناك طاقة متبقية في البطارية، وهذه سمة من سمات التيار المباشر.

يتدفق التيار المباشر في شكل موجة مسطحة أو نابضة. على النقيض من ذلك، يتميز التيار المتردد بالجهد والتيار اللذين يختلف اتجاههما وحجمهما بشكل دوري بالنسبة إلى موضع الصفر.

مثال تمثيلي سيكون التيار الذي توفره المنافذ الكهربائية المنزلية. يختلف الجهد والتيار بإيقاع محدد على طريقة الموجة الجيبية، أو الموجة المثلثية، أو الموجة النبضية. يجب توصيل دائرة التيار المستمر بالطرفين الموجب والسالب للبطارية بالطريقة المناسبة. 

تعمل بعض الدوائر بشكل صحيح إذا كانت البطارية متصلة بشكل عكسي. ولكن مع وجود مأخذ كهربائي منزلي، ستتدفق الكهرباء حتى إذا قمت بعكس الشوكات اليمنى واليسرى للقابس.

نظرًا لأن الكهرباء في تيار متناوب تتدفق في كلا الاتجاهين، فإن حجم الكهرباء يختلف لحظة بلحظة. تُعرف هذه القيم بالقيم الآنية، ويمكن وصفها بقيم مثل القيمة القصوى والقيمة الدنيا ومتوسط ​​القيمة وقيمة الذروة إلى الذروة وقيمة RMS.