ما المقصود بالجهد الكهربائي؟
يمكن تعريف الجهد الكهربائي (بالإنجليزية: Electrical voltage) بأنه الضغط التي يدفع الإلكترونات المشحونة (أو الشحنات) ويجعلها تتحرك عبر الموصل في مسار معين، والذي يكون ناشئاً عن مصدر للطاقة الكهربائية، مثل البطارية أو المولد الكهربائي أو أي مصدر جهد كهربائي آخر، ويمكن تعريفه أيضًا ببساطة بأنه الضغط الذي يتسبَبُ في سريان التيار الكهربائي في مسار معين عبر الموصل، مما يمكن الدارة مع إنجاز عمل ما، مثل إضاءة مصباح كهربائي مثلًا.[١]
إذا افترضنا وجود دائرة كهربائية بسيطة مغلقة تتكون من مصباح كهربائي صغير، وبطارية، وأسلاك، فإن البطارية تعتبر هي مصدر الجهد الكهربائي، حيث يتولد فرق جهد كهربائي بين قطبيها، مما يخلق ضغطًا أو قوة؛ تجبر الإلكترونات على التدفق كتيار كهربائي خارج الطرف السالب للبطارية، عبر الأسلاك الموصلة وصولًا إلى المصباح، ثم تعود عبر الدارة المغلقة إلى الطرف الموجب للبطارية، وعندها يضئ المصباح.[١]
تجدر الإشارة إلى أن الجهد الكهربائي الأعلى يتسبب في تدفق المزيد من الكهرباء إلى الجهاز الإلكتروني، ومع ذلك، فإن الأجهزة الإلكترونية مصممة للعمل بجهد معين؛ ويمكن أن يؤدي الجهد الكهربائي الزائد إلى إتلاف الدوائر الكهربائية لهذه الأجهزة، وعلى النقيض من ذلك، يمكن أن يتسبب الجهد الكهربائي المنخفض جدًا في حدوث مشكلات أيضًا، من خلال منع الدوائر الكهربائية من العمل وجعل الأجهزة المبنية حولها عديمة الفائدة.[٢][٣]
يُعرف الجهد الكهربائي بأسماء أخرى مثل القوة الدافعة الكهربائية (emf)، أو الفولتية، أو فرق الجهد الكهربائي، ويمكن تعريف الجهد الكهربائي أيضًا بأنه طاقة الوضع الكهربائي لكل وحدة شحنة، ولذلك فهو يقاس بوحدة الجول لكل كولوم، وهي نفسها وحدة الفولت.
ما هي وحدة قياس الجهد الكهربائي؟
يُقاس الجهد الكهربائي وفقًا للنظام العالمي للوحدات (SI) بوحدة الفولت (بالإنجليزية: volts)، والتي يرمز لها بالرمز (V)، والتي سميت بهذا الاسم نسبةً إلى العالم الفيزيائي الإيطالي أليساندرو فولتا (بالإنجليزية: Alessandro Volta)، الذي يرجع له الفضل في اختراع أول بطارية كهربائية، والذي يعتبر رائد البطاريات المنزلية اليوم.[١]
ما هو قانون حساب الجهد الكهربائي؟
يمكن حساب الجهد الكهربائي باستخدام قانون أوم (بالإنجليزية: Ohm’s Law)، وذلك كالآتي:[٢][٣]
الجهد الكهربائي = المقاومة الكهربائية × التيار الكهربائي
بالرموز:
V = RI
حيث إن:
- V: الجهد الكهربائي، ويقاس بوحدة الفولت.
- R: المقاومة الكهربائي، وتقاس بوحدة الأوم.
- I: التيار الكهربائي، ويقاس بوحدة الأمبير.
إذا تدفق تيار كهربائي مقداره 2 أمبير عبر جهاز كهربائي يمتلك مقاومة كهربائية مقدارها 4 أوم، أحسب الجهد الكهربائي للمصدر.
V = RI
V = 4×2
V = 8 فولت
ما هو جهاز قياس الجهد الكهربائي؟
يمكن قياس الجهد الكهربائي باستخدام جهاز قياس يسمى الملتيميتر (بالإنجليزية: Multimeter)، والذي يعرف أيضًا باسم المقياس متعدد الأغراض، وهو جهاز يستخدم لقياس الجهد الكهربائي، والتيار الكهربائي، والمقاومة الكهربائية، ودرجة الحرارة، والسعة الكهربائية، ويمكن أيضًا استخدام جهاز آخر يسمى الفولتميتر (بالإنجليزية: Voltmeter)، وهو جهاز خاص يستخدم لقياس الجهد الكهربائي فقط.[٢]
