تنتقل الكهرباء عبر أالأسلاك النحاسيةكتدفق للشحنة الكهربائية، تحملها الإلكترونات بشكل أساسي. يعد النحاس موصلًا رائعًا للكهرباء نظرًا لتركيبه الذري الذي يسمح للإلكترونات بالتحرك بسهولة عبره. فيما يلي شرح خطوة بخطوة لكيفية تدفق الكهرباء عبر الأسلاك النحاسية:
تحتوي ذرات النحاس على إلكترونات خارجية حرة أو مرتبطة بشكل غير محكم (إلكترونات التكافؤ). هذه الإلكترونات ليست مرتبطة بإحكام بأي ذرة واحدة ويمكنها التحرك بحرية داخل المعدن. يوجد في السلك النحاسي "بحر" من الإلكترونات الحرة التي يمكنها التحرك في جميع أنحاء المادة، حتى في حالة عدم تطبيق جهد خارجي.
الكهرباء هي تدفق الشحنة الكهربائية. وفي المعادن مثل النحاس، يتم حمل هذه الشحنة بواسطة الإلكترونات الحرة الحركة. عندما يتم تطبيق الجهد (فرق الجهد) عبر السلك، فإنه يخلق مجالًا كهربائيًا، والذي يمارس القوة على الإلكترونات الحرة.
- الجهد: الجهد هو القوة الدافعة التي تدفع الإلكترونات عبر السلك. إنه مثل الضغط الذي ينقل الماء عبر الأنبوب.
- التيار: التيار الكهربائي هو المعدل الذي تتدفق به الإلكترونات عبر السلك، ويقاس عادةً بالأمبير (A).
عند تطبيق جهد كهربائي، يؤدي المجال الكهربائي داخل السلك النحاسي إلى انجراف الإلكترونات الحرة نحو الطرف الموجب لمصدر الطاقة. تشكل حركة الإلكترونات هذه التيار الكهربائي.
- سرعة الانجراف: بينما تتحرك الإلكترونات بشكل عشوائي بسبب الطاقة الحرارية، فإن المجال الكهربائي يجعلها تتمتع بحركة صافية في اتجاه واحد. تسمى هذه الحركة الصافية المتوسطة للإلكترونات بسرعة الانجراف، وعادة ما تكون بطيئة جدًا.
- سرعة الإشارة الكهربائية: بينما تكون سرعة الانجراف بطيئة، ينتشر المجال الكهربائي عبر السلك بسرعة قريبة من سرعة الضوء، مما يسمح بنقل الإشارة الكهربائية بشكل فوري تقريبًا.
عندما تتحرك الإلكترونات عبر السلك النحاسي، فإنها تصطدم أحيانًا بذرات النحاس، مما يخلق مقاومة. المقاومة هي مقاومة تدفق الإلكترونات، ويمكن أن تتسبب في تحويل بعض الطاقة الكهربائية إلى حرارة.
- قانون أوم: يحدد هذا القانون العلاقة بين الجهد (V) والتيار (I) والمقاومة (R) في الموصل:
\[ V = أنا \مرات R \]
بالنسبة لمقاومة معينة، يزداد التيار مع زيادة الجهد.
يستخدم النحاس بشكل شائع في الأسلاك الكهربائية لأنه يحتوي على عدد كبير من الإلكترونات الحرة ومقاومته منخفضة مقارنة بمعظم المواد الأخرى. وهذا يجعلها ذات كفاءة عالية في توصيل الكهرباء بأقل قدر من فقدان الطاقة.
6. التيار المتردد (AC) مقابل التيار المباشر (DC)
- DC (التيار المباشر): في دائرة التيار المباشر، تتدفق الإلكترونات في اتجاه واحد من الطرف السالب إلى الطرف الموجب.
- التيار المتردد (التيار المتناوب): في دائرة التيار المتردد، يتناوب اتجاه تدفق الإلكترون ذهابًا وإيابًا، عادةً بتردد 50 أو 60 هرتز، حسب المنطقة.
ملخص
في السلك النحاسي، تنتقل الكهرباء كتدفق من الإلكترونات الحرة المدفوعة بواسطة مجال كهربائي يتولد عن الجهد الكهربي. تسمح ذرات النحاس لهذه الإلكترونات بالتحرك بأقل قدر من المقاومة، مما يجعلها موصلًا ممتازًا. التيار الكهربائي هو الحركة الصافية للإلكترونات، بينما ينتشر المجال الكهربائي بسرعة عبر السلك، مما يتيح النقل السريع للإشارات الكهربائية.
HANGZHOU TONGGE ENERGY TECHNOLOGY CO.LTD هي شركة متخصصة في توريد منتجات الأصباغ والطلاء في الصين. مرحبا بكم في الاستفسار لنا على penny@yipumetal.com.
