02 2. فرق الجهد الكهربي
- لفهم الفكرة نستعين بالتشبيه بالماء: إناءان (X) و(Y) موصولان بأنبوب فيه صمام، وارتفاع الماء في (X) أكبر.
- عند فتح الصمام يتدفق الماء من الإناء ذي الضغط الأعلى (X) إلى الإناء ذي الضغط الأقل (Y)، ويتوقف السريان عندما يتساوى الارتفاعان، أي يتساوى الضغط على جانبي الصمام.
- بالمثل، تنتقل الشحنات الكهربية خلال الموصل من النقطة ذات الجهد الكهربي المرتفع إلى النقطة ذات الجهد المنخفض، ولا يمر تيار بين نقطتين ما لم يوجد فرق في الجهد بينهما.
- (سبب: فرق الجهد ← نتيجة: مرور تيار.)
اتجاه التيار الاصطلاحي:
- اتفق العلماء على أن اتجاه التيار في الدائرة يكون من القطب الموجب للمصدر (الجهد الأعلى) إلى القطب السالب (الجهد الأقل).
- أما الإلكترونات الحرة نفسها فتتحرك فعليًا في الاتجاه المعاكس: من القطب السالب إلى الموجب.
- (في بدايات اكتشاف الكهرباء افترض العلماء الاتجاه من الموجب إلى السالب، وظلّ هذا الاصطلاح قائمًا.)
فرق الجهد الكهربي بين نقطتين: الشغل اللازم لنقل كمية من الشحنة الكهربية مقدارها كولوم واحد بين هاتين النقطتين.
\(V = \dfrac{W}{Q}\)
- W: الشغل بالجول (J) ، Q: الشحنة بالكولوم (C).
- الوحدة: الفولت (V) = جول / كولوم \(\left(\dfrac{J}{C}\right)\).
- يُقاس بجهاز الفولتميتر، ويُوصَّل على التوازي عبر النقطتين المراد قياس فرق الجهد بينهما.
✍️ أمثلة محلولة
- مثال محلول (4): بُذل شغل مقداره 24 J لنقل شحنة 4 C بين نقطتين.
- احسب فرق الجهد.
- الحل: \[\begin{gathered}V = \dfrac{W}{Q} = 24 \div 4 =\;\color{#15803d}{\mathbf{6 V}}\end{gathered}\].
- مثال محلول (5): ما الشغل اللازم لنقل شحنة 5 C عبر فرق جهد 12 V؟
- الحل: \[\begin{gathered}W = V \times Q = 12 \times 5 =\;\color{#15803d}{\mathbf{60 J}}\end{gathered}\].
مقارنة بين الأميتر والفولتميتر:
| وجه المقارنة | الأميتر | الفولتميتر |
|---|---|---|
| الكمية التي يقيسها | شدة التيار | فرق الجهد |
| وحدة القياس | الأمبير (A) | الفولت (V) |
| طريقة التوصيل | على التوالي | على التوازي |