قوانين أساسية في الكهرباء

لعلّ الكهرباء أكثر الاكتشافات التي أثرت في حياتنا وثقافتنا عبر التاريخ، فهي في كل مكان، نضيء طرقاتنا بها، نطبخ طعامنا عليها، لك أن تتخيل المجال الطبي أو الصناعي من دونها؟؟ لن يكون شيئًا ممكنًا بدونها، لذا تابع معنا القراءة للاطلاع على مجموعة قوانين أساسية في الكهرباء ساهمت في تطوّر عالمنا.

في البداية، يجب فهم بعض المفاهيم الأساسية التي تستند إليها تلك القوانين، ومنها:

تُستخدم العديد من المصطلحات في صياغة قوانين الكهرباء الأساسية ونصوصها، لذا لا بدّ من أخذ لمحة سريعة على أهم هذه المصطلحات:

يحدد قانون أوم العلاقة بين الجهد والتيار والمقاومة في الدوائر الكهربائية، وهو من أكثر القوانين استخدامًا وشيوعًا في الكهربائيات والإلكترونيات، يُكتب بأكثر من طريقة وجميعها شائع الاستخدام:

I = V / R

V = I*R

R = V / I

من قانون أوم يمكن تحديد كمية الطاقة المُستهلكة في الدارة والتي تتبدد على شكل حرارة في أحد مكونات الدارة، ويفيد ذلك في اختيار العنصر ذو الحجم المناسب ليلائم الطاقة التي ستُصرف في الدارة وإن كان بحاجة لتبريد أو لا.

ويُعبر عن كمية الطاقة بالعلاقة التالية، ويسمى القانون بقانون الاستطاعة أو قانون واط:

P = I*V

تُطبق قوانين كيرشوف قانون أوم في نظام متكامل، حيث يتبع كلا القانونين مبدأ حفظ الطاقة، ينص قانون كيرشوف الأول (قانون كيرشوف للتيار) على أنّ المجموع الجبري لجميع التيارات الكهربائية الداخلة إلى عقدة ما في الدارة يساوي إلى مجموع التيارات الخارجة منها.

فيما ينص قانون كيرشوف الثاني (قانون كيرشوف للجهد) على أنّ المجموع الجبري لجميع الجهود الكهربائية الموجودة في حلقة مغلقة يجب أن يساوي صفرًا.

هو علاقة أساسية تُلخص الطرق التي يمكن اتباعها لتوليد جهد كهربائي ضمن حقل مغناطيسي متغير مكون من مجموعة من الأسلاك الموصلة، سمّي القانون على اسم العالم الفيزيائي والكيميائي مايكل فاراداي.

ينص القانون على أنّ الجهد الكهربائي المُستحث يساوي إلى سالب قيمة معدل تغير التدفق مقسومًا على معدل التغير الزمني مضروبًا بعدد دورات الملف، ويعبر عنها بالعلاقة التالية:

V = - N * (∆Φ/∆t)

حيث يمكن تغيير شدة التدفق إمّا عن طريق تغيير شدة الحقل المغناطيسي أو وتحريك المغناطيس باتجاه الملف أو بعيدًا عنه أو تحريك الملف داخل أو خارج الحقل المغناطيسي أو تدوير الملف بالنسبة للمغناطيس.