من اين ينتقل التيار الكهربائي

المكونات الأساسية للدائرة الكهربائية هي:

1- مصدر الطاقة: عبارة عن جهاز يولد الطاقة الكهربائية للدائرة مثل البطارية أو مصدر الطاقة المتناوب (AC).

2- الإضاءة: وهي عبارة عن مصابيح أو لمبات تستخدم لتحويل الطاقة الكهربائية إلى ضوء.

3- المفاتيح: وهي عبارة عن أجهزة تسمح لنا بتحويل التيار الكهربائي للدائرة عند الضرورة، مثل المفاتيح والزراديق.

4- الأسلاك: وهي عبارة عن الأسلاك التي تنقل التيار الكهربائي بين مختلف المكونات في الدائرة.

5- المقاومات: تستخدم لتقليل تدفق التيار الكهربائي في الدائرة.

6- المكثفات: تستخدم لتخزين الطاقة الكهربائية وتحريرها في الوقت المناسب.

7- الملفات: تستخدم لتخزين الطاقة المغناطيسية قبل تحريرها في الوقت المناسب.

8- الدوائر المتكاملة: وهي مجموعة من المكونات الإلكترونية تنفذ وظائف معينة داخل الدائرة.

تختلف الدوائر الكهربائية التي تستخدم في أنظمة التغذية الكهربائية حسب نوع النظام وحجمه وغرضه، ولكن بشكل عام فإن الدوائر الكهربائية الرئيسية التي تستخدم في أنظمة التغذية الكهربائية تشمل:

1- الدائرة الكهربائية الرئيسية: وهي الدائرة التي توصل التيار الكهربائي من مصدر الطاقة الرئيسي إلى محولات التوزيع الرئيسية الموجودة في المنطقة المراد تغذيتها.

2- الدائرة الكهربائية المتوسطة: وتستخدم هذه الدوائر في نقل التيار الكهربائي من محولات التوزيع الرئيسية إلى محولات التوزيع الثانوية الموجودة في المناطق الأكثر احتياجًا للطاقة.

3- الدائرة الكهربائية الثانوية: وتستخدم هذه الدوائر في توصيل التيار الكهربائي من محولات التوزيع الثانوية إلى المنازل والمكاتب والأماكن الأخرى التي تحتاج إلى الطاقة الكهربائية.

4- الدائرة الكهربائية الحمولية: وتستخدم هذه الدوائر في توصيل الأجهزة الكهربائية المنزلية والصناعية والتجارية وغيرها إلى التيار الكهربائي.

تعني الدوائر الكهربائية المغلقة مجموعة من المكونات الكهربائية التي توصل ببعضها البعض لتكوين دائرة مغلقة. على سبيل المثال ، يمكن أن تشمل الدائرة المغلقة بطارية ومصباحًا وسلكًا ومفتاحًا. عندما يتم تشغيل المفتاح ، تنتقل التيارات الكهربائية من البطارية إلى المصباح ثم تعود إلى البطارية مرة أخرى من خلال السلك ، الذي يكون جزءًا من الدائرة المغلقة. وهذا يعني أن الدائرة المغلقة هي دائرة يمكن أن تمر بها تيارات كهربائية كاملة بدون انقطاع أو توقف أو فشل في أي مكون منها.

أنظمة الدوائر الكهربائية هي مجموعة من المكونات الكهربائية التي تعمل معًا لتوصيل التيار الكهربائي بشكل محدد وفعال. تتكون الدوائر الكهربائية عادةً من مصدر للتيار الكهربائي (مثل البطارية أو مولد كهربائي) وأسلاك توصيل لنقل التيار الكهربائي إلى المكونات الأخرى في الدائرة، والتي تشمل المقاومات والمكثفات والملفات الكهربائية والترانزستورات والمصابيح والمحركات الكهربائية وأجهزة الاستشعار والتحكم. يتم توصيل المكونات الكهربائية ببعضها البعض بطرق محددة لتشكيل دائرة كهربائية معيّنة، ويمكن استخدام الدوائر الكهربائية في العديد من التطبيقات المختلفة مثل الإضاءة والتحكم في الأجهزة وتشغيل المحركات الكهربائية.

الإخماد الفائق (Superconductor) هو خاصية ترتبط ببعض المواد المكثفة والتي تتمثل في قدرتها على المرور بالتيار الكهربائي بدون مقاومة تقريبًا. ويعود ذلك إلى تغيير في صفات المواد العامة عند تبريدها إلى درجات حرارة منخفضة للغاية.

وتتميز المواد المكثفة التي تمتلك الإخماد الفائق بعدة خواص من بينها:
– عدم وجود مقاومة كهربائية تقريبًا أثناء نقل التيار الكهربائي عبرها.
– قدرة على تخزين الطاقة الكهربائية لفترات طويلة دون فقدانها.
– استخدامها في صناعة المغناطيسات القوية ومن أهم تطبيقاتها في التقنية الطبية والتحليلية والبيئية وغيرها.

إن الإخماد الفائق هو خاصية مهمة جداً في المواد المكثفة ولها تطبيقات عديدة في مختلف المجالات.

تستخدم البوليمرات في العديد من التطبيقات العملية في مجال الإلكترونيات، بما في ذلك:

1- البطاريات الشمسية: استخدام البوليمرات والمركبات العضوية الأخرى في صناعة الخلايا الشمسية، حيث يتم استخدام البوليمرات كمواد نصف موصلة لجمع ونقل التيار الكهربائي.

2- السلك الرفيع: مادة بوليمرات الأحادية المتبلرة تستخدم في صناعة الأسلاك الرقيقة والمرنة، والتي تستخدم في الأجهزة الإلكترونية المحمولة والأجهزة الطبية والأطراف الصناعية، إلخ.

3- صناعة الشاشات: تستخدم البوليمرات في صناعة شاشات الكريستال السائل (LCD) والشاشات العضوية الباعثة للضوء (OLED).

4- العزل الكهربائي: استخدام البوليمرات كمادة عازلة للكهرباء في الأسلاك والكابلات الكهربائية والإلكترونية، ولتغليف الأسلاك الرفيعة.

5- الصناعة الطبية: يمكن استخدام البوليمرات في صناعة الأجهزة الطبية مثل الأجهزة القلبية الصناعية والأطراف الصناعية والأدوات الجراحية.

6 – الإلكترونيات المرنة: تستخدم البوليمرات في الإلكترونيات المرنة مثل الأجهزة الإلكترونية القابلة للطي والمرنة، والتي يمكن استخدامها في المجسات والمراقبة والاستشعار والتحكم.

التحولات الفيزيائية للمحاليل الكيميائية تشمل:

1- التبخر: حيث يتحول المحلول من حالة السائل إلى حالة الغاز.

2- الاستقرار: حيث يبقى المحلول في حالة السائل بدون تغير.

3- التجمد: حيث يتحول المحلول من حالة السائل إلى حالة الصلب.

4- الانصهار: حيث يتحول المحلول من حالة الصلب إلى حالة السائل.

5- الانحلال الحراري: حيث يتغير المحلول من حالة منتظمة إلى حالة فوضوية بسبب زيادة الحرارة.

6- التوصيل الكهربائي: حيث يتم إضافة اللواصق الكهربائية إلى المحلول مما يجعلها قادرة على نقل التيار الكهربائي.

7- التحولات البصرية: حيث يمكن للمحلول أن يتحول لألوان مختلفة في ظروف معينة.

تشمل الخصائص الفيزيائية للمواد التي تدرس في الكيمياء الفوق جزيئية المتابعة:

1- الكثافة: وهي كمية الكتلة التي تغطي حجمًا معينًا من المادة.

2- درجة الانصهار والانصهار: درجة حرارة التحول من صلب إلى سائل والعكس.

3- قابلية الذوبان: القدرة على الذوبان في المذيبات الأخرى.

4- التوصيلية الحرارية: القدرة على نقل الحرارة من مكان إلى آخر.

5- التوصيلية الكهربائية: القدرة على نقل التيار الكهربائي.

6- اللزوجة: قوة المقاومة للتدفق التي تميز السوائل.

7- السطح الحر: منطقة السطح التي تتفاعل بشكل مختلف مقارنةً بالجزيئات الداخلية.

8- الدرجة الحرارية: درجة الحرارة التي يجب تغييرها كي تخرج المادة من الحالة الصلبة أو السائلة إلى النفاثة.

9- معامل الانكسار: القدرة على تحريك الضوء عند انتقاله في المادة.

10- الطويق البخاري: الضغط الذي يُمارس عند درجة حرارة معينة للسائل لتحولها إلى الفائق.

العوازل الكهربائية هي مواد تستخدم لحماية الأسلاك والأجزاء الكهربائية من التلامس الكهربائي وتسرب التيار الكهربائي. تتميز العوازل الكهربائية بخاصية عدم توصيل التيار الكهربائي والتي تحول دون انتقال التيار الكهربائي من خلال المواد التي تغطيها.

تستخدم العوازل الكهربائية في مجموعة متنوعة من التطبيقات في الصناعة والإلكترونيات والمنازل، بما في ذلك:

– عوازل الأسلاك الكهربائية: تستخدم لعزل الأسلاك الكهربائية لتحميها من التآكل والتقلص بفعل الحرارة.
– عوازل الثلاجات والتكييف: تحمي الثلاجات وأجهزة التكييف من صدمات كهربائية وتسرب الغازات.
– عوازل الوسائط المتعددة: تستخدم هذه العوازل في صناعة المكونات الإلكترونية والدوائر المتكاملة لحمايتها من الصدمات الكهربائية والتأثيرات الجوية.

تشمل العوازل الكهربائية المشهورة المواد الخزفية والمطاطية والمنسوجة وبولي كربونات والمواد البلاستيكية الأخرى. يتم تحديد نوع العازل الذي يجب استخدامه على أساس المتطلبات المحددة للتطبيق وظروف التشغيل المعينة.

رسم الدائرة الكهربائية لمولد الكهرباء يتطلب معرفة بعض الأسس الأساسية لترتيب الدوائر الكهربائية، وبإمكاننا تلخيصها كالتالي:

1- المصدر الكهربائي: يمثل المولد الكهربائي الذي يقوم بتوليد الطاقة الكهربائية.

2- الموصلات: هي الأسلاك التي تستخدم لنقل التيار الكهربائي بين المكونات.

3- المفاتيح: تستخدم لتحويل التيار الكهربائي من المولد إلى المستهلك.

4- المستهلك: هو المكان الذي يتم فيه استهلاك الطاقة الكهربائية كالأجهزة الكهربائية المختلفة.

5- الحماية: يستخدم لحماية الدوائر الكهربائية من التيار الزائد أو القصر.

وبناءً عليه، يمكن رسم الدائرة الكهربائية لمولد الكهرباء باتباع بعض الخطوات التي تشمل وصف الدائرة وتعيين قيم المكونات كالتوصيلات والمفاتيح والمقاومات والمكثفات، وتحديد التيار الكهربائي اللازم لجميع المكونات، ومراعاة قوانين وأسس الدوائر الكهربائية كالكسوف والتوافق والتوصيل.