أسرار الكهرباء ما الفرق الحقيقي بين التيار والجهد

هل تعلم انه في كل سلك كهرباء يوجد عالم صغير من الجسيمات تتحرك بسرعه مذهله لتضيء حياتنا؟ انها الالكترونات تلك الجسيمات الصغيره التي لا تراها العين لكنها تشغل كل شيء من حولك تخيل ان كل ضغطه زر في هاتفك وكل مصباح يضيء وكل جهاز يعمل يعتمد على حركه دقيقه تقوم بها هذه الالكترونات كيف تنتقل من ذره الى اخرى ولماذا تتحرك من الاساس كيف يمكن لجسيم صغير جدا اصغر من ان يرى ان يكون مسؤولا عن تشغيل مدينه كامله في هذا الفيديو نكشف الستار عن السر الحقيقي للكهرباء ونغوص الى عمق الماده لنفهم كيف تنتقل الالكترونات بين الذرات وكيف تتحول هذه الحركه الى طاقه محسوسه تملا حياتنا نشرح الفرق بين التيار والجهد ونفكك المفاهيم التي قد تبدو معقده لتصبح واضحه وبسيطه كل ما تراه من حولك من اجهزه ومعدات تقنيه تبدا من هنا تبدا من الكترون اجبر على ان يتحرك السلام عليكم ورحمه الله وبركاته مرحبا بكم مع مر السنين اصبحنا قادرين على فهم القوى الاربعه الاساسيه في الكون وذلك بشكل جيد وكما كما ان قوه الجاذبيه تلعب دورا حيويا في حياتنا اليوميه فان القوه الكهربيه تلعب ايضا دورا مهما في حياتنا بواسطه القوه الكهربيه اصبحنا قادرين على توليد الكهرباء واستخدامها فما هي الكهرباء وكيف تعمل وما هو الفرق بين التيار والجهد نحن نعلم بالفعل كل شيء يتكون من ذرات والذرات صغيره جدا جدا تحتوي قطعه نقديه من النحاس على ما يقارب حوالي 3.2 في 10 قوه 22 ذره نحاس في داخلها ومع ذلك فان الذرات ليست صغيره بما يكفي لتفسير اليه عمل الكهرباء نحن بحاجه الى ان نتعمق اكثر في الذره هنا يسمى مركز الذره والذي نعرفه بالنواه وتتكون النواه من جسيمات تسمى البروتونات والنيوترونات تحتوي الانويه على بروتون واحد او اكثر وعاده على عدد متساوي من النيوترون هناك ايضا الكترونات تدور حول النواه البروتونات لها شحنه موجبه والالكترونات لها شحنه سالبه في حين ان النيوترونات متعادله كهربائيا يحدد عدد البروتونات نوع الذره على سبيل المثال اذا كانت الذره تحتوي على بروتون واحد فتكون الهيدروجين واذا كانت الذره تحتوي على سته بروتونات فتكون ذره كربون في الذره المستقره يساوي عدد الالكترونات عدد البروتون وبالتالي فان شحناتهم تلغي بعضها البعض مما يجعل الذره متعادله كهربيا اذا كان عدد البروتونات اكبر من عدد الالكترونات تسمى الذره في هذه الحاله ايون موجب وبالمثل اذا كان عدد الالكترونات اكبر من عدد البروتونات تسمى الذره ايونا سالما ونظرا لان الشحنات المتماثله تتنافر مع بعضها البعض والشحنات المتعاكسه تجذب بعضها البعض فان الالكتر الترونات التي تحمل شحنه سالبه سوف تدور حول البروتونات التي تحمل شحنه موجبه تدور الالكترونات حول النواه عند مستويات طاقه محدده هذه مستويات الطاقه تعرف ايضا باسم غلاف الطاقه وذلك اذا ما كنا نتحدث عن الذره كجسيم ثلاثي الابعاد يمكن لغلاف الطاقه الاقرب الى النواه ان يحمل الكترونين ويمكن للغلاف الثاني ان يحمل ما يصل الى ثمان الكترونات ويمكن يمكن للاغلفه الخارجيه ان تحمل المزيد يعتمد مقدار القوه المؤثر على شحنتين على مدى بعدهما عن بعضهما البعض كلما اقتربت الشحنتان من بعضهما البعض اصبحت القوه بينهما اكبر تمتلك الالكترونات الموجوده في الاغلف الاقرب الى النواه قوه جذب قويه للبروتونات في المركز ولكن الالكترونات الموجوده في الغلاف الخارجي لا تستطيع الاحتفاظ بموقعها بسهوله وذلك بسبب المسافه من المركز وتسمى هذه الالكترونات بالكترونات التكافؤ يمكن دفع هذه الالكترونات التكافؤيه بسهوله خارج غلافها عندما يطبق قوه كافيه عليها وهكذا تنتقل الالكترونات من ذره الى اخرى هذه الالكترونات المتحركه هي ما نسميه الكهرباء ان مشاركه الذرات لالكتروناتها فيما بينها يؤدي الى توليد الكهرباء ببساطه تحريك الجسيمات المشحونه يولد الكهرباء وهذا يعني ان للالكترونات مجالا كهبيا وعندما تتحرك الالكترونات تتولد الكهرباء اذا نظرنا الى ذره النحاس نجد انها تحتوي على الكترون تكافؤ واذا نظرنا الى ذره الفضه نجد انها تحتوي ايضا على الكترون تكافؤ وبالتالي فمن هذه الذرات يمكننا بسهوله ازاله الالكترون بتطبيق قوه كافيه وتسمى هذه المواد بالموصلات معظم المعادن موصله لكن بعض المواد تحتفظ بالكتروناتها بقوه شديده ولا تشارك الكتروناتها مع الذرات القريبه وتسمى هذه المواد بالعوازل وتفيد العوازل في منع تدفق الالكترونات على سبيل المثال البلاستيك والمطاط والزجاج تتكون كلها من هذه الانواع من الذرات كيف يمكن نقل الالكترونات من مكان الى اخر انه ليس بالامر المعقد عند فرق جسمين سيتم نقل الالكترونات من جسم الى اخر حيث ان الحراره المتولده على الاحتكاك كافيه لتحرير الكترون التكافؤ وانتقاله من ذره الى اخرى على سبيل المثال عندما تمشي على السجاده تنتقل الالكترونات من جسمك الى السجاده ونتيجه لذلك يكون هناك غياب للالكترونات في جسمك وتسعى الاجسام دائما الى الحفاظ على حاله متعادله كهربيا وبالتالي فان جسمك يبحث عن الالكترونات والسجاد هذا عازل جيد لذلك لا يمكنك الحصول على الكترونات منها ولكن عندما تلمس معدنا يكتسب جسمك الكترونات من المعدن في هذا السيناريو ستشعر بصدمه كهربائيه صغيره في يدك لان الالكترونات التي تنتقل من المعدن الى يدك تولد الكهرباء وهذه الكهرباء هي ما يعرف بالكهرباء الساكنه والتي تنتج عن تراكم الشحنات على جسمك خصوصا في الاجواء الجافه حيث لا توجد يوجد رطوبه كافيه في الجو لتسريب الشحنات الساكنه من جسمك وبالتالي فانك بمجرد لمس اي جسم موصل ستشعر بصدمه كهربائيه صغيره والان ننظر الى دائره كهربيه بسيطه تحتوي على بطاريه هنا البطاريه هي قوه خارجيه انها تعمل مثل مضخه الماء يوجد في احد جانبي البطاريه فائض من الالكترونات والجانب الاخر لا يوجد فيه وهنا تتحرك حرك الالكترونات من البطاريه عبر الذرات القريبه يجب ان تحتوي الذرات القريبه على الكترونات تكافؤ كما راينا من قبل فان ذرات النحاس هي موصلات جيده تحتوي على الكترونات التكافؤ ولهذا السبب فاننا عاده نستخدم الاسلاك النحاسيه كموصل تاتي الالكترونات من البطاريه فتدفع الكترونات ذرات النحاس وبالتالي فان الالكترونات المتدفقه في السلك في نفس الاتجاه تولد الكهرباء حركه الالكترونات من ذره الى اخرى على طول امتداد السلك هي الكهرباء التي نستخدمها ويكون عدد الالكترونات التي تخرج من السلك عند الطرف السالب مساويه تماما لعدد الالكترونات التي دخلت السلك عند الطرف الموجب لا يمكن الالكترونات ان تتحرك الا اذا كانت دائرتها الكهربيه مغلقه اما اذا كانت الدائره مفتوحه فلن تتمكن الالكترونات من الحركه وبالتالي لن توجد كهرباء اذا وضعنا مصباحا كهربيا بين الدائره المغلقه يبدا المصباح الكهربي بالتوهج ولكن كيف يتوهج؟ يحتوي المصباح الكهربي على خيط رفيع مصنوع من التنجستون وعلى الرغم من ان التنجستن موصل الا انه يتمتع بمقاومه عاليه ان المسار الطويل والرفيع الملتوي يعمل على اعاقه حركه الالكترونات ويؤثر على تدفقها وبالتالي لا تستطيع الالكترونات ان تتحرك بحريه بين الذرات وتبدا الذرات في التنجستم بالاهتزاز مما ما يؤدي الى تسخين التنجستن وترتفع درجه حرارته الى ان يتوهج ويعطي الضوء المستخدم في الاناره سمعنا كلمه تيار اذا ما هو التيار الكهربي يحتوي السلك النحاسي الصغير البسيط على ترليونات وترليونات من الالكترونات في الدائره المغلقه الكامله تتحرك الالكترونات من اتجاه الى اخر اذا نظرنا الى نقطه واحده يمكننا حساب عدد الالكترونات التي تمر عبر هذه النقطه في الثانيه الواحده ويتم قياس التيار الكهربي بوحده الامبير حيث ان امبيرا واحد يساوي كولوم واحد في الثانيه ان معدل حركه الالكترونات عبر موصل يتجاوز قدره العقل البشري على التصور حيث ان واحد كولوم من الالكترونات يعني 6 و28 مليار مليار الكترون او 6 و28 في 10 قوه 18 الكترون يتدفق عبر نقطه معينه في الثانيه الواحده وبالتالي فان الامبير الواحد هو عدد الالكترونات التي تمر عبر نقطه ما في الثانيه الواحده وهذا يعني ان عدد الالكترونات التي تمر عبر نقطه معينه في هذا الموصل في جزء من مليار من الثانيه اكبر من العدد الاجمالي للاشخاص الذين يعيشون على الارض اليوم هذا الامر مشابه تماما لتدفق المياه يمكننا حساب عدد لترات الماء التي تمر عبر نقطه معينه في الدقيقه الواحده لذا فان التيار الكهربي لا يعني شيئا سوى التدفق وهو المعدل الذي تتدفق به الالكترونات عبر نقطه ما في الدائره الكهربيه الكامله والان اصبحنا نفهم كيف يمكن الالكترونات ان تدفق ولكن كيف نجعلها تتدفق وهنا ياتي دور البطاريه او المولد الكهربي ان وظيفه البطاريه او المولد الكهربي هي دفع الالكترونات وهذا الدفع هو الجهد الكهربي في البطاريه يكون احد الطرفين مملوءا بفائضه من الايه الكترونات بينما تكون جميع الشحنات الموجبه على الجانب الاخر لذا فرق في الطاقه بين نقطتين يسمى فرق الجهد الكهربي اذا ما هو فرق الجهد الكهربي بالتحديد لنفترض وجود كره ثابته على سطح الارض هذه الكره في حاله سكون وبالتالي فان طاقتها الكامنه او طاقه وضعها يساوي صفر اذا اردنا تحريك الكره مباشره الى الاعلى فنحن نحن بحاجه الى توفير بعض الطاقه ضد قوه الجاذبيه المؤثره على سحب الكره الى الارض ولان الجاذبيه تسحب دائما الاشياء الى الارض نحو الاسفل لذا فاننا نبذل شغلا لدفع الكره الى الاعلى في الهواء وتحصل الكره على طاقه نسميها طاقه الوضع وبالتالي فان الكره فوق السطح تمتلك طاقه وضع عاليه باعتبار انها تحتوي على 5 جول مثلا وبالتالي اذا حسبنا الفرق في طاقه الوضع للكرتين فان الفرق سيكون 5 جول وهذا ما يسمى بفرق طاقه الوضع بين الحاله النهائيه والحاله الابتدائيه ويسمى ايضا بفرق الجهد التجاذبي والان ناتي الى حاله الكهرباء على غرار طاقه الجاذبيه توجد طاقه كهربائيه بين جسمين مشحونين في حاله الجاذبيه فان الجسمين يجذبان بعضهما البعض دائما ولكن في حاله الكهرباء فان الجسيمات المشحونه بشحنه متشابهه تتنافر مع بعضها البعض والجسيمات المشحونه بشحنه متعاكسه تتجاذب مع بعضها البعض وهنا كما نرى تتجاذب الجسيمات المشحونه بشحنات متعاكسه وتلتصق ببعضها البعض بسبب القوه الكهربائيه والان كما قمنا برفع الكره عن سطح الارض من خلال بدل شغل ضد قوه الجاذبيه الارضيه سنقوم ببذل شغل لتحريك الشحنات السالبه ضد قوه جذب الشحنات الموجبه هذا الشغل المبذول على الشحنات السالبه يتحول الى طاقه كهربيه تتسبها الشحنات السائبه ويتسبب في وجود فرق في الطاقه الكهربيه بين الشحنات السالبه والموجبه وهذه الطاقه التي اكتسبتها الشحنات السالبه تقدر بوحده الجول لكل كولوم وهي ما نعرفه بالفولت وبالتالي نقول ان هناك فرقا في الجهد بين الشحنات السالب وشحنات الموجبه يحسب بوحده الجول لكل كولوم او بوحده الفولت وسوف اضع لكم رابطا لمحاضره تشرح الموضوع باسهاب اكثر لمن يريد التعمق اكثر في الموضوع والان عندما نحصل على بطاريه بقيمه 1.5 فولت فهذا يعني ان فرق الجهد الكهربي بين قطبيها هو 1.5 فولت اي ان هذه البطاريه قادره على بذل شغل على الشحنات في الدائره الكهربيه مقداره واحد.ص جول لكل كولوم من الشحنه وعندما نقوم بتوصيل سلك نحاس ببطاريه وبسبب فرق الجهد الكهربي هذا يتم دفع الالكترونات بواسطه الطرف السالب ويتم سحبها بواسطه الطرف الموجب ستنتقل الالكترونات الموجوده في سلك النحاس من ذره الى ذره مما يؤدي الى انشاء تدفق للشحنه الكهربيه نعرفه بالتيار الكهربي ومع استمرار تدفق الالكترونات يقل فرق الجهد الجهد الكهربي بين طرفي البطاريه الى ان يصبح مساويا للصفر وهنا يتوقف تدفق التيار الكهربي المار في الدائره لعدم قدره البطاريه على استمرار تحريك الالكترونات عبر الدائره يعتمد تدفق التيار الكهربي على الجهد الكهربي وهذا يعني ان زياده الجهد الكهربي سوف تؤدي الى زياده التيار الكهربي وكلما قل الجهد الكهربي قل التيار وكلما زاد الجهد زاد التيار واذا قمنا بتوصيل بطاريه بقيمه 100 فولت بسلك رفيع مثلا فان قوه دفع الالكترونات تكون عاليه جدا والذرات الموجوده داخل السلك غير قادره على حمل تدفق هذا العدد الكبير من الالكترونات لذا تبدا الذرات بالاهتزاز وترتفع درجه حراره السلك مما قد يؤدي الى تلف او نشوب حريق ولهذا السبب نستخدم الاسلاك ذات السمك المناسب حسب التيار المار به وبهذا نكون قد وصلنا الى ختام رحلتنا الشيقه في عالم الكهرباء حيث تعرفنا على مكونات الذره الاساسيه وتعمقنا في فهم حركه الالكترونات التي تولد التيار الكهربي والدور المحوري الذي يلعبه الجهد في تحفيزها اتمنى ان تكونوا قد استمتعتم بهذه الرحله الكهربائيه بقدر ما استمتعت باعدادها لكم لقد كشفنا كيف تنقل الالكترونات الطاقه الكهربائيه على المستوى المجهري وتعرفنا على مفهومي التيار والجهد على المستوى الجاهري بصوره مبسطه وواضحه ولكن هذا ليس كل شيء هناك المزيد من الالغاز الكهربائيه التي تنتظر الشرح والتوضيح والمزيد من الظواهر الفيزيائيه التي تستحق الاكتشاف لذا لا تترددوا في ترك اسئلتكم وتعليقاتكم في الاسفل وشاركون افكاركم حول المواضيع التي تريدون رؤيتها في الحلقات القادمه ولا تنسوا الاشتراك في القناه وتفعيل الجرس ليصلكم كل جديد وتذكروا الفضول هو مفتاح الاكتشاف والمعرفه هي القوه التي تغير العالم وحتى نلتقي في الحلقه القادمه استودعكم الله والسلام عليكم ورحمه الله وبركاته Так