الكهرباء الديناميكية: كيف يتم إنتاجها ، أنواعها ، أمثلة
الكهرباء الديناميكية ، المعروفة باسم التيار الكهربائي ، تتوافق مع دوران الإلكترونات عبر موصل للكهرباء. عموما هذا التدفق ينشأ بسبب اختلاف الإمكانات الكهربائية. يمكن أن تكون مصادر الطاقة الكيميائية (البطاريات) والكهروميكانيكية (على سبيل المثال ، المولدات الهيدروليكية).
يمكن أن تكون الموصلات صلبة أو سائلة أو غازية ، لأن حركة الإلكترونات تحدث بأي وسيلة ، في وظيفة المقاومة التي لها هذه الموصلية فيما يتعلق بالتوصيل الكهربائي.
كيف يتم إنتاجها؟
مما لا شك فيه ، حقيقة أن التيار الكهربائي يرتبط بالديناميكية تعني الحركة. وبالتالي ، يتم دراسة هذه الظاهرة من خلال فرع الفيزياء تسمى الديناميكا الكهربائية.
كما ذكرنا سابقًا ، فإن حركة الإلكترونات ترجع إلى اختلاف الجهد (الجهد) بين نقطتين ، والتي يجب ربطها بمادة موصلة كهربائيًا.
ينتج عن هذا وجود مجال كهربائي يؤدي بدوره إلى تدفق الكهرباء عبر النظام.
لكي تتحرك الإلكترونات ، يجب أن تترك نواة الذرة بشحنة كهربائية متوازنة ، وذلك عند إنشاء إلكترون حر. هذه تسمى جسيمات الشحنة المتنقلة وهي تلك التي تتيح تدفق الكهرباء تحت تأثير مجال كهربائي.
يمكن تقديم المجال الكهربائي بفضل آليات توليد الخلايا الكهروميكانيكية ، الكهرحرارية ، الهيدروليكية أو الكهروكيميائية ، كما هو الحال في بطاريات المركبات ، من بين أمور أخرى.
بغض النظر عن عملية توليد الطاقة الكهربائية ، كل آلية لها فرق محتمل في نهايتها كإخراج. في حالة التيار المباشر (على سبيل المثال ، البطاريات الكيميائية) ، يكون لمخرجات البطارية طرف إيجابي ومحطة سالبة.
عندما يكون كلا الطرفين متصلاً بدائرة موصلة ، فإن دوران التيار الكهربائي من خلاله يتم تحريكه ، مما يعطي دورة للكهرباء الديناميكية.
نوع
اعتمادًا على طبيعة نفسه وخصائص الدورة الدموية ، يمكن أن تكون الكهرباء الديناميكية مستمرة أو مباشرة. أدناه ، وصف موجز لكل نوع من الكهرباء الحيوية:
تيار مستمر
يدور هذا النوع من التيار في اتجاه واحد ، دون أي تقلبات أو اضطرابات في التدفق.
إذا تم رسم المسار الذي تم إنشاؤه على مدار الوقت ، فسيتم تقدير خط مستقيم وأفقي تمامًا ، شريطة أن يظل مستوى الجهد (الجهد) ثابتًا بمرور الوقت.
في هذا النوع من الكهرباء الديناميكية ، يدور التيار الكهربائي دائمًا في نفس الاتجاه ؛ أي أن المحطات الإيجابية والسلبية تحافظ على أقطابها في جميع الأوقات ، ولا تتناوب أبدًا.
واحدة من أكبر عيوب التيار المباشر ، والمعروفة باسم DC باختصارها باللغة الإنجليزية ( التيار المباشر ) ، هو انخفاض مقاومة السائقين لنقل الطاقة مع مستويات الجهد العالي والمسافات الطويلة.
إن التسخين الذي يحدث في الموصلات التي يدور من خلالها التيار المباشر ينطوي على خسائر مهمة في الطاقة ، والتي يكون التيار المباشر فيها غير فعال في هذه الفئة من العمليات.
التيار المتردد
هذا النوع من التيار يدور في اتجاهين بالتناوب مع بعضها البعض ، كما يشير اسمها. خلال نصف الدورة الحالية يكون للعلم علامة إيجابية ، وخلال النصف المتبقي من الدورة يتبنى علامة سلبية.
يعكس التمثيل البياني لهذا النوع من التيار فيما يتعلق بالوقت منحنى الجيبية ، الذي تختلف حركته بشكل دوري.
في التيار المتناوب ، المعروف باسم AC بالاختصار باللغة الإنجليزية ( التيار المتناوب ) ، يتغير اتجاه دوران الإلكترونات في كل دورة نصف.
حاليا ، يتم استخدام التيار المتردد في توليد ونقل وتوزيع الكهرباء في جميع أنحاء العالم ، وذلك بفضل مستوياتها العالية من الكفاءة في عملية نقل الطاقة.
بالإضافة إلى ذلك ، تسمح محولات الجهد بجهد نظام النقل في الارتفاع والسقوط بسرعة ، مما يساعد على تحسين الخسائر التقنية عن طريق تسخين الموصلات أثناء العملية.
أمثلة حقيقية
الكهرباء الديناميكية ، سواء في شكل التيار المباشر أو في شكل التيار المتردد ، موجودة في حياتنا في مختلف التطبيقات اليومية. بعض الأمثلة الملموسة للكهرباء الديناميكية اليومية هي:
- مولدات كهربائية توفر الكهرباء للمدن الكبيرة ، إما عن طريق التوربينات الكهرومائية أو طاقة الرياح ، ومحطات الطاقة الحرارية ، وحتى الألواح الشمسية ، من بين آليات أخرى.
- منافذ الكهرباء المنزلية ، والتي يتم من خلالها تغذية الأجهزة المنزلية وغيرها من الأجهزة المنزلية التي تتطلب الكهرباء ، هي المورد المحلي للكهرباء للاستخدام السكني.
- بطاريات السيارة أو الهواتف المحمولة ، وكذلك البطاريات المنزلية للأجهزة المحمولة. كل هذه الأمور تعمل بترتيبات كهروكيميائية تحفز الدورة الحالية للتيار المستمر من خلال ربط أطراف الجهاز.
- تعمل الأسوار المكهربة ، والمعروفة أيضًا باسم الأسوار الكهربائية ، من تصريف التيار المباشر ، الذي يطرد الشخص أو الحيوان أو الجسم الذي ينشئ اتصالًا مباشرًا مع السياج.
هل لديك مخاطر صحية؟
ينطوي التيار الكهربائي على مخاطر متعددة على صحة البشر ، حيث إنه يمكن أن يسبب حروقًا شديدة وجروحًا ، وقد يؤدي إلى قتل الفرد اعتمادًا على شدة الصدمة.
لتقييم آثار دوران التيار الكهربائي من خلال الكائن الحي يجب مراعاة عاملين أساسيين هما: شدة التيار ووقت التعرض له.
على سبيل المثال: إذا كان تيار يبلغ 100 مللي أمبير يدور في قلب الشخص العادي لمدة نصف ثانية ، فهناك احتمال كبير أن يحدث الرجفان البطيني ؛ وهذا هو ، يبدأ القلب في الارتعاش.
في هذه الحالة ، يتوقف القلب عن ضخ الدم إلى الجسم بشكل منتظم ، حيث لا تحدث الحركات الطبيعية للقلب (الانقباض والانبساطي) ويتأثر الجهاز الدوري بشدة.
بالإضافة إلى ذلك ، في مواجهة الصدمة الكهربائية ، يتم إنتاج انقباضات العضلات التي تنتج حركات غير مناسبة في جسم المصابين. نتيجة لذلك ، الناس عرضة للسقوط والإصابات الخطيرة.
