شارح الدرس: أنواع التيار الكهربي العلوم

في هذا الشارح، سوف نتعلَّم كيف نتعرَّف على الأنواع الأساسية للتيار الكهربي، ومصادر توليدها.

التيار الكهربي هو تدفُّق الشحنة الكهربية. وحدة قياس شدة التيار الكهربي هي أمبير، ونرمز إليها أيضًا بالرمز A.

تيار شدته أمبير واحد أو ١A، يكافئ مرور كولوم واحد من الشحنة عبر نقطة في ثانية واحدة، أو كولوم واحد/ثانية.

يوجد نوعان مختلفان من التيارات الكهربية المستخدَمة في الأجهزة الكهربية.

النوع الأول هو التيار المستمر. ويُستخدَم في بعض الأجهزة، مثل الساعات الرقمية والآلات الحاسبة.

التيار المستمر هو تيار قيمته ثابتة. وهذا يعني أن كمية الشحنة التي تمر عبر نقطة في الدائرة الكهربية تظل ثابتة بمرور الزمن.

ومن الجدير بالذكر أن التيار المستمر يسري في اتجاه واحد فقط.

يوضِّح التمثيل البياني الآتي شدة التيار مقابل الزمن للتيار المستمر.

بالنظر إلى التمثيل البياني، نجد أن شدة التيار ثابتة. وتظل عند قيمتها الابتدائية.

لذا، يُمثَّل التيار الكهربي المستمر على التمثيل البياني لشدة التيار مقابل الزمن بخط مستقيم أفقي.

مثال ١: فهم التيار المستمر

أيُّ العبارات الآتية تَصِف التيار المستمر وصفًا صحيحًا؟

  1. التيار المستمر له مقدار مُتغيِّر، وله نفس الاتجاه دائمًا.
  2. التيار المستمر له مقدار ثابت، وله نفس الاتجاه دائمًا.
  3. التيار المستمر له مقدار مُتغيِّر، ويمكن أن يعكس اتجاهه.
  4. التيار المستمر له مقدار ثابت، ويُمكِن أن يعكس اتجاهه.

الحل

يختبر هذا السؤال معرفتنا عن اتجاه التيار المستمر ومقداره.

تذكَّر أن التيار المستمر هو تيار ثابت. أي إن مقداره ثابت.

ولا يعكس اتجاهه.

هذا يعني أن الخيار (ب) هو الإجابة الصحيحة.

النوع الآخر من التيار، ويُستخدَم كثيرًا في الأجهزة الكهربية، هو التيار المتردِّد.

الكهرباء المنزلية هي الكهرباء المستخدَمة داخل المنازل. وهي تيار متردِّد؛ لذا، فإن أي جهاز موصل بمصدر التيار الكهربي في المنزل يَستخدم تيارًا متردِّدًا.

والتيار المتردِّد ليست له قيمة ثابتة. قيمته دائمة التغيُّر. هذا يعني أن مقدار الشحنة التي تمر عبر نقطة في الدائرة يتغيَّر بمرور الزمن.

وبشكل أكثر تحديدًا، يعكس التيار المتردِّد اتجاهه بشكل دوري.

وهذا موضَّح في التمثيل البياني الآتي. يوضِّح التمثيل البياني شدة تيار متردِّد مقابل الزمن.

لاحظ كيف أن قيمة التيار بين ٠ ثانية وثانية واحدة تكون موجبة. هذا يعني أن الشحنات تسري في اتجاه واحد في الدائرة الكهربية؛ نفترض أنه في اتجاه عقارب الساعة.

ثم بين ثانية واحدة وثانيتين تكون قيمة التيار سالبة.

التيار الكهربي السالب يعني أن الشحنات تسري الآن في الاتجاه المعاكس؛ ومن ثَمَّ، فإن الشحنات تسري عكس اتجاه عقارب الساعة.

وهذا يتكرَّر دوريًّا؛ حيث تصبح قيمة التيار موجبة مرة أخرى بين ٢ و٣ ثوانٍ. وتصبح سالبة مرةً أخرى بين ٣ و٤ ثوانٍ.

أولًا، تتحرَّك الشحنات في اتجاه عقارب الساعة، ثم عكس اتجاه عقارب الساعة، ثم في اتجاه عقارب الساعة مرة أخرى، وهكذا.

مثال ٢: فهم التيار المتردِّد

أيُّ العبارات الآتية تَصِف التيار المُتردِّد وصفًا صحيحًا؟

  1. التيار المُتردِّد له مقدار ثابت، وله دائمًا نفس الاتجاه.
  2. التيار المُتردِّد هو تيار لا يعكس اتجاهه أبدًا.
  3. التيار المُتردِّد هو تيار يعكس اتجاهه دوريًّا.
  4. التيار المُتردِّد هو تيار يُمكِن أن يعكس اتجاهه أحيانًا.

الحل

يختبر هذا السؤال معرفتنا باتجاه التيار المتردِّد ومقداره.

توضِّح كلمة «المتردِّد» في «التيار المتردِّد» أن التيار لا بد أن يكون متغيِّرًا. وليس للتيار المتردِّد مقدار ثابت.

تذكَّر أن هذا التغيُّر دوري؛ حيث يعكس التيار اتجاهه بصورة دورية. وهذا يعني أن الخيار الصحيح هو (ج).

يوضِّح التمثيل البياني التالي شدة التيار مقابل الزمن لكلٍّ من تيار متردِّد وتيار مستمر.

يمثِّل الخط ١ تيارًا مستمرًّا. فهو خط مستقيم أفقي قيمته واتجاهه ثابتان.

هذا يعني أن الشحنات تسري دائمًا في الاتجاه نفسه حول الدائرة الكهربية.

أما الخط ٢، فيمثِّل تيارًا متردِّدًا. فهو يعكس اتجاهه دوريًّا.

هذا يعني أنه على فترات زمنية منتظمة، تتغيَّر قيمة التيار بين الموجب والسالب، ويتغيَّر أيضًا اتجاه سريان الشحنات من السريان في اتجاه واحد حول الدائرة الكهربية إلى السريان في الاتجاه المعاكس.

مثال ٣: التمييز بين التمثيلات البيانية للتيار المستمر والتيار المتردِّد

يوضِّح التمثيل البياني الآتي شدة التيار الكهربي مُقابِل الزمن لدائرتين كهربيتين مختلفتين. أيُّ العبارات الآتية صواب؟

  1. يُمثِّل كلٌّ من الخط ١ والخط ٢ تيارًا كهربيًّا ثابتًا.
  2. يُمثِّل الخط ١ تيارًا كهربيًّا يعكس اتجاهه دوريًّا.
  3. يُمثِّل الخط ٢ تيارًا كهربيًّا يعكس اتجاهه دوريًّا.
  4. يُمثِّل الخط ١ تيارًا كهربيًّا ثابتًا.
  5. يُمثِّل كلٌّ من الخط ١ والخط ٢ تيارًا كهربيًّا يعكس اتجاهه دوريًّا.

الحل

هذا سؤال يتعلَّق بفهم المعلومات الموضَّحة على التمثيل البياني.

الخط ١ يتغيَّر بمرور الزمن ويصبح أقل من الصفر. هذا يخبرنا أنه يعكس اتجاهه. ويفعل ذلك بشكل دوري. هذا يعني أنه تيار متردِّد.

والخط ٢ هو تيار ثابت لا يقل عن الصفر. وهذا يعني أنه لا يعكس اتجاهه.

إذن الخط ٢ هو تيار مستمر. وهذا يخبرنا أن الخيار الصحيح هو (ب).

إذا كنا نحتاج إلى تيار مستمر في الدائرة الكهربية، فيمكننا استخدام خلية كيميائية أو بطارية؛ مثل تلك الموضَّحة في الصورة الآتية.

بطارية

أما إذا كنا نحتاج إلى تيار متردِّد في الدائرة، يمكننا استخدام دينامو لتوليده؛ مثل الدينامو الموضَّح في الصورة الآتية.

دينامو – مُولِّد كهربي

مثال ٤: معرفة أن البطارية تنتج تيارًا مستمرًّا

تصنع إحدى الشركات دوائر كهربية. تحتاج الشركة إلى أن تكون الدوائر بها تيار كهربي ثابت لا يُغيِّر اتجاهه. ما الاختيار الأفضل لمصدرٍ للتيار الكهربي؟

  1. دينامو
  2. بطارية كيميائية
  3. إمَّا دينامو وإمَّا بطارية كيميائية

الحل

نبدأ بتذكُّر تعريف كلٍّ من هذين الجهازين.

الدينامو هو جهاز يمكن استخدامه لإنتاج تيار متردِّد. والتيار المتردِّد هو الذي يعكس اتجاهه بشكل دوري.

هذا يعني أنه على فترات زمنية منتظمة، تتغيَّر قيمة التيار بين الموجب والسالب، وكذلك يتغيَّر اتجاه سريان الشحنات من السريان في اتجاه واحد حول الدائرة الكهربية إلى السريان في الاتجاه المعاكس.

والبطارية الكيميائية، مثل تلك الموضَّحة في الصورة الآتية، هي جهاز يمكن استخدامه لإنتاج تيار مستمر.

بطارية

قيمة التيار المستمر ثابتة بمرور الزمن، وإذا كان هناك تيار مستمر يسري في الدائرة الكهربية، فستسري الشحنات في الاتجاه نفسه دائمًا في هذه الدائرة.

يوضِّح التمثيل البياني التالي شدة التيار مقابل الزمن للتيار المستمر.

تحتاج الشركة إلى مصدر تيار كهربي يوفِّر تيارًا ثابتًا لا يغيِّر اتجاهه.

وتنتج البطارية الكيميائية هذا النوع من التيار، لكن الدينامو لا ينتج ذلك، إذن الإجابة الصحيحة هي (ب).

مثال ٥: معرفة أن الدينامو ينتج تيارًا متردِّدًا

تصنع إحدى الشركات دوائر كهربية. تحتاج الشركة إلى أن يعكس التيار اتجاهه دوريًّا في الدوائر الكهربية. ما الاختيار الأفضل لمصدرٍ للتيار الكهربائي؟

  1. الدينامو
  2. بطارية كيميائية
  3. إمَّا دينامو وإمَّا بطارية كيميائية

الحل

نبدأ بتذكُّر تعريف كلٍّ من هذين الجهازين.

البطارية الكيميائية هي جهاز يمكن استخدامه لإنتاج تيار مستمر.

قيمة التيار المستمر ثابتة مع مرور الزمن، وإذا كان هناك تيار مستمر يسري في الدائرة الكهربية، فستسري الشحنات في الاتجاه نفسه دائمًا في هذه الدائرة.

أما الدينامو، كالموضَّح في الصورة الآتية، فهو جهاز يمكن استخدامه لإنتاج تيار متردِّد.

دينامو – مُولِّد كهربي

والتيار المتردِّد هو الذي يعكس اتجاهه بشكل دوري.

هذا يعني أنه على فترات زمنية منتظمة، تتغيَّر قيمة التيار بين الموجب والسالب، وكذلك يتغيَّر اتجاه سريان الشحنات من اتجاه واحد حول الدائرة الكهربية إلى السريان في الاتجاه المعاكس.

يوضَّح التمثيل البياني التالي شدة التيار مقابل الزمن للتيار المتردِّد.

تحتاج الشركة إلى مصدر تيار كهربي يعكس اتجاهه بشكل دوري.

يُنتج الدينامو هذا النوع من التيار، ولا تُنتجه البطارية الكيميائية؛ لذا، فالإجابة هي (أ).

النقاط الرئيسية

  • التيار المستمر هو نوع من التيار له قيمة ثابتة.
  • يسري التيار المستمر في اتجاه واحد.
  • التيار المتردِّد هو نوع من التيار له قيمة متغيِّرة.
  • يغيِّر التيار المتردِّد من اتجاهه دوريًّا.
  • البطارية أو الخلية الكيميائية هي مصدر للتيار المستمر.
  • أما الدينامو، فهو مصدر للتيار المتردِّد.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.