ما هو قانون فرق الجهد

بواسطة: - آخر تحديث: ٠٨:٥٠ ، ٢٨ مارس ٢٠١٩
ما هو قانون فرق الجهد

الجهد الكهربائي

يُعدُّ المجالُ الكهربائيُّ من أهم الكميات الفيزيائيّة، حيث يتمّ وصف المجال الكهربائي باستخدام مُصطلح يُطلق عليه الجهد الكهربائي، أو الفولتيّة، أو ما يُسمى بالقوة الدافعة الكهربائية، ويُمكن تعريف الجهد الكهربائي على أنه مقدار الطاقة اللازمة لدفع الإلكترونات (سالبة الشحنة) من القطب السالب إلى القطب الموجب في الدائرة الكهربائية نفسها، كما ينتجُ عن انتقال هذه الإلكترونات تحوّل الطاقة الكهربائية إلى أشكال أخرى من الطاقة، مثل: (الطاقة الحركية، أو الحرارية، أو الضوئية)، وسيتم الحديث في هذا المقال عن ما هو قانون فرق الجهد.

وحدة قياس فرق الجهد

يُمكنُ قياس مقدار فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين عن طريق توصيل جهاز (الفولتميتر) على التوازي مع الدائرةِ الكهربائية، وتكريمًا لمجهودات العالم (إلساندرو فولتا) تم إطلاق اسم (الفولت) على وحدة قياس فرق الجهد الكهربائي، حيث يُمكن تعريف الفولت على أنه وحدة قياس فرق الجهد، وهو عبارة عن مقدار الشغل (بالجول) اللازم لتحريك شحنة كهربائية تحمل قيمة (1 كولوم) بين نقطتين، ويُمكن التعبير عن الفولت بصيغة (جول/ كولوم).

قانون فرق الجهد

إن قانون فرق الجهد الكهربائي هو قانون يُمكن من خلاله حساب مقدار فرق الجهد بين نقطتين موجودتيْن داخل مجال كهربائيّ واحد منتظم الحركة، وذلك عند بذل شغل خارجي على شحنة كهربائية سالبة يلزمُ نقلها بين النقطتين، وبالتالي تزداد قيمة طاقة الوضع للشحنة، بحيث أنّ مقدار الشغل المبذول على هذه الشحنة يُساوي مقدار التغير الحاصل في طاقة وضع الشحنة الكهربائية، وعندها يتولّد فرق جهد كهربائي بين النقطتين.

ويُمكن التعبير رياضيًا عن قانون فرق الجهد الكهربائي كالآتي:

فرق الجهد الكهربائي = التغير في طاقة الوضع ÷ مقدار الشحنة

أو

فرق الجهد الكهربائي = الشغل المبذول ÷ مقدار الشحنة

وبالرموز:

ج2 - ج1 = (ط2 - ط1) ÷ ش.

ج2 - ج1 = ش ÷ ش.

حيث إنّ:

ج2- ج1: مقدار فرق الجهد الكهربائيّ بين النقطتين، ويُقاس بوحدة (الفولت = جول\ كولوم).

ط2 -ط1: مقدار التغير في طاقة وضع الشحنة بين النقطتين، ويُقاس بوحدة (الجول).

ج1: مقدار الجهد الكهربائي عن النقطة الأولى، ويُقاس بوحدة (الفولت).

ج2: مقدار الجهد الكهربائي عند النقطة الثانية، ويُقاس بوحدة (الفولت).

ط 1: مقدار طاقة وضع الشحنة عند النقطة الأولى، وتُقاس بوحدة (الجول).

ط2: مقدار طاقة وضع الشحنة عن النقطة الثانية، وتُقاس بوحدة (الجول).

ش.: مقدار الشحنة، وتُقاس بوحدة (الكولوم).

قانون أوم

يُعدّ قانونُ أوم من أهمّ قوانين الفيزياء الحديثة الذي تمّ اكتشافه من قبل العالم الألماني (جورج سيمون أوم)، حيث يُوضّح القانونُ أنّ هناك علاقةً تربط بين فرق الجهد الكهربائي، والتيار الكهربائيّ، والمقاومة الكهربائية، وينصُّ قانون أوم على أن:

"فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين يتناسب طرديًا مع شدة التيار الكهربائي المارّ بينَهما"

رياضيًا:

فرق الجهد الكهربائي يتناسب مع التيّار الكهربائيّ

فرق الجهد = ثابت × التيار الكهربائي

فرق الجهد = المقاومة الكهربائية × التيار الكهربائي

وبالرموز:

ج = م × ت

حيث إنّ:

ج: فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين، وتُقاس بوحدة (الفولت).

ت: مقدار التيار الكهربائي المار بين النقطتين، وتُقاس بوحدة (أمبير).

م: ثابت التّناسب، وهو مقدار المقاومة الكهربائيّة، وتُقاسُ بوحدةِ (الأوم).