كيف تعمل الكهرباء ؟

 

 كيف تعمل الكهرباء

 

للعمل بأمان حول التركيبات والأسلاك الكهربائية ، من المهم فهم كيفية عمل الكهرباء وكيف تتدفق عبر الدوائر ، مما يوفر الطاقة للمعدات التجارية والصناعية.

الكهرباء هي شكل من أشكال الطاقة ، والتي يمكن توليدها بعدة طرق ، بما في ذلك السدود الكهرومائية ومحطات البخار التي تعمل بالفحم والبطاريات الكيميائية.

بغض النظر عن كيفية إنشائها ، تتدفق الكهرباء بعد ذلك عبر الدوائر الموصلة ، حيث تعمل على تشغيل المضخات والمحركات والخلاطات وغير ذلك الكثير.

 

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on pinterest
Share on whatsapp
كيف تعمل الكهرباء

 

 تعمل الكهرباء  مثل الماء عبر أنبوب

 

يمكنك التفكير في الكهرباء على أنها شيء مثل تحرك الماء عبر أنبوب. في الأنبوب ، يتدفق الماء دائمًا من نقطة ضغط مرتفع في المضخة ، إلى نقطة ضغط منخفض في نهاية الأنبوب.

تعتبر الأسلاك المعدنية “موصلات” كهربائية لأنها تحتوي على إلكترونات يمكن أن تنفصل بسهولة عن ذراتها الأصلية وتتحرك بحرية في جميع أنحاء المادة.

مثل الماء في الأنبوب ، تتدفق هذه الإلكترونات من منطقة ذات ضغط كهربائي مرتفع إلى ضغط كهربائي منخفض. الفرق بين هذين الضغطين يسمى “فرق الجهد” أو الجهد ، ويقاس بالفولت.

 

ذهاب الكهرباء الى الارض

 

عندما تتدفق الإلكترونات ، فإنها تبحث دائمًا عن أي مسار متاح إلى منطقة ذات ضغط منخفض ، لتكمل “دائرة”.

في أبسط أنواع الدوائر الكهربائية ، تتدفق الإلكترونات من مصدر كهربائي ، بجهد 120 فولت ، عبر جهاز ، مثل مصباح أو محرك ، ثم تعود إلى المصدر الكهربائي لعمل مسار كامل.

عندما تتحرك الإلكترونات ، فإنها توفر الطاقة لتشغيل الجهاز.

يُطلق على العدد الإجمالي للإلكترونات المتدفقة في سلك “التيار الكهربائي” ، ويُقاس بالأمبير. يمكن مقارنة حجم التيار بقطر أنبوب الماء ، الذي يتحكم في كمية المياه التي يمكن أن تتدفق خلالها. يحمل السلك السميك مزيدًا من التيار.

 

ذهاب الكهرباء الى الارض

 

كيف تعمل المقاومات والعوازل في الكهرباء 

 

عندما يتدفق التيار عبر الدائرة ، فإنه يواجه مقاومة ، بعضها من السلك نفسه ، وكذلك من المصباح الكهربائي أو المحرك أو أي حمل آخر متصل بالدائرة.

يمكن مقارنة المقاومة باحتكاك المياه المتدفقة عبر جزء ضيق من الأنبوب ، مما يؤدي إلى إبطاء التدفق.

يتم التحكم في المقاومة من خلال خصائص المواد المتأصلة في الموصل والأحمال ، ويتم قياسها بالأوم.

عندما يتم وضع المقاوم في دائرة كهربائية ، تحاول الإلكترونات التي تنتقل عبر الدائرة أن تتحرك من خلالها ، ولكن بدلاً من ذلك ، يصطدم الكثير منها بذرات المقاوم.

كل تصادم يحول الطاقة الحركية أو الكهربائية إلى حرارة وضوء متوهج.

بعض المواد ، مثل الزجاج والسيراميك ، شديدة المقاومة لتدفق الإلكترونات بحيث لا تسمح بمرور أي تيار كهربائي.

تسمى هذه المواد بالعوازل ، ويمكن استخدامها لتطويق وحماية سلك كهربائي “ساخن” لمنع حدوث قصور كهربائي خطير.

 

 

كيف تعمل كهرباء التيار المتردد (AC)

 

تعمل الدائرة البسيطة الموصوفة أعلاه على مخطط تيار مباشر (DC) ، حيث يتدفق التيار دائمًا في اتجاه واحد. لكن معظم الدوائر الكهربائية في المبنى تعمل بنظام التيار المتردد (AC).

يتم توليد كهرباء التيار المتردد في محطة توليد الطاقة باستخدام مغناطيس عملاق ، والذي يتأرجح بحيث تغير الإلكترونات في سلك ما اتجاهها بسرعة كبيرة.

يؤدي هذا إلى تغيير الجهد في الدائرة بسرعة كبيرة من الصفر إلى الحد الأقصى ثم العودة إلى الصفر.

في مخطط التيار المتردد ، تتدفق الإلكترونات في اتجاه واحد ، ثم تتوقف بسرعة وتتدفق في الاتجاه المعاكس.

يحدث هذا مرارًا وتكرارًا ، بمعدل 60 مرة في الثانية (في الولايات المتحدة) ، وبالتالي فإن التيار الكهربائي الخارج من الجدار عادة ما يكون 120 فولت ، 60 دورة تيار متردد.

 

تعمل كهرباء التيار المتردد (AC

 

كيف تعمل شبكة توزيع الكهرباء

 

نظرًا للعلاقة بين الطاقة والجهد والتيار ، فإن الأسلاك الكهربائية الكبيرة تمتد لمسافات طويلة من محطة طاقة تحمل التيارات العالية اللازمة لتوفير الطاقة الكافية التي لا يمكن للمدينة تشغيلها على مخطط التيار المستمر.

قد يتطلب ذلك سلكًا بقطر نفق مترو ، والذي سيكون مكلفًا للغاية وغير عملي ، كما أنه سيفقد الكثير من الطاقة ويولد كميات كبيرة من الحرارة نتيجة لعدم الكفاءة.

لحل هذه المشكلة ، ينتقل جهد التيار المتردد الناتج في محطة الطاقة إلى محطة تحويل فرعية حيث يتم “تصعيده” من خلال محول يصل إلى مليون فولت.

 

شبكة توزيع الكهرباء

 

ينتقل هذا التيار على طول أسلاك الجهد العالي التي تُحفظ بعيدًا عن الخطر على أبراج معدنية طويلة. تنتقل خطوط الجهد العالي هذه عبر البلاد ، وتغذي محطات الطاقة الفرعية خارج المدن والبلدات حيث يتم توزيع الكهرباء.

في المحطة الفرعية ، يتم “خفض” تيار الجهد العالي إلى جهد أقل ، حوالي 12000 فولت تيار متردد ، باستخدام محول.

من هناك ، يتم فصلها وتوزيعها في عدة اتجاهات من خلال أسلاك معلقة على أعمدة الكهرباء أو مدفونة تحت الأرض حتى تصل إلى محول صغير آخر ينخفض ​​الكهرباء مرة أخرى إلى 120/220/400 فولت تيار متردد قبل أن تدخل المبنى.

فهم الأساسيات هو مجرد الخطوة الأولى  لفهم كيف تعمل الكهرباء