الفرق بين الأمبير والفولت والوات

بواسطة: - آخر تحديث: ٠٥:٢١ ، ٢٦ يوليو ٢٠١٨

لكل مادة أو مكوّن في الكون وحدة قياس خاصة به تناسب تكوينه وطريقة تصرفه بالبيئة، وتسهل وحدات القياس التعامل مع المواد والعناصر وتيسر استخدامها في المجالات المختلفة التي تتطلب الدقة والمعايير الدقيقة، والتيار الكهربائي ليس استثناء وله وحدات قياس متعددة تناسب أنواع التيار ومقدار الطاقة المتولدة، وتسهل عملية اختيار التيار المناسب للأجهزة والأدوات الكهربائية إلى جانب تيسير استخدامه في التجارب العلمية والتي تستلزم الدقة ومعيار معين.

نسمع كثيرًا عن وحدات قياس الأمبير والفولت والوات وهي جميعها خاصة بالكهرباء، وقد يعتقد البعض أنها مسميات مختلفة لنفس القياس ولكن هذا الاعتقاد خاطئ حيث تتشابه هذه المقاييس من حيث إنّها خاصة بالكهرباء ولكنها تختلف من حيث نوعية التيار الكهربائي ومقدار الطاقة المتولدة وكيفية تولّدها، وفي هذا المقال سنخصص الحديث للتعريف عن كل وحدة من الوحدات السابقة على حدة.

أولا: الأمبير

  • يعتبر الأمبير أحد الوحدات الرئيسية السبع في النظام المتري، وسميت بهذا الاسم خلفًا للعالم الذي اكتشفها، وهو الفيزيائي والرياضي الفرنسي أندريه ماري أمبير حيث استغل مهاراته في الرياضيات والإحصاء لملاحظة وقياس الحوادث الطبيعية المكتشفة من قبل علماء أوروبيين آخرين سبقوه في التجارب والدراسات، والتي بنى عليها واستمر في دراستها وإخضاعها للملاحظة الدقيقة حتى استطاع إيجاد العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية، كما أنه طوّر طريقة جديدة لتصنيف العنصر الكيميائي، وتكريمًا لهذا العالم على مجهوده فقد أطلق اسمه على الوحدة الأساسية للكهرباء وأحيانًا اختصارًا تسمي أمب.
  • يعرف الأمبير على أنه: "شدة التيار الناتج عن مرور شحنة قدرها 1 كولوم خلال موصل في زمن قدره 1 ثانية، والمعادلة الرياضية التي تشرح هذا التعريف هي: 1 أمبير= 1 كولوم/ 1 ثانية. ومن هنا نستطيع القول إنّ الأمبير هو شدة التيار الكهربائي المار في سلكين متوازيين في الفراغ مفصولان عن بعضهما مسافة 1 متر، وتبلغ قوة التجاذب أو التنافر بينهما ما مقداره 0.0000002 نيوتن لكل متر من طول السلكين.
  • للأمبير الكثير من التطبيقات في عصرنا الذي يعتمد على الكهرباء في تشغيل كافة الأجهزة الإلكترونية والكهربائية والتي لا يخلو أي بين منها، ولا بد من معرفة مقدار الأمبير التي باستطاعة أي جهاز كهربائي تحمله لإعادة شحنه أو تشغيله حتى لا تكون كمية الكهرباء المتولدة أكبر من طاقته ما يؤدي إلى عطله أو عدم قدرته على العمل بالكفاءة المصمم للعمل عليها. ويمكن معرفة التيار الذي يعمل عليه أي جهاز من خلال معرفة قدرة الجهاز وهي القيمة المكتوبة عليه، وبما أن الجهد الكهربائي معروف في أغلب الدول نستطيع معرفته من خلال المعادلة التالية:
  • التيار= القدرة/ الجهد.

ثانيا: الفولت

الجهد الكهربائي هو أحد أنواع الطاقة الكامنة والفولت هي وحدة قياس فرق الجهد الكهربائي والذي يشير إلى الطاقة المنبعثة في حالة مرور تيار كهربائي، وبالمثل فإن الجسم المعلق يكون له طاقة كامنة وهي نفس مقدار الطاقة المنبعثة في حالة سقوطه. وعليه يعرف الفولت على أنه وحدة القياس المستعملة لقياس القوة الكهربائية المحركة أو فرق الجهد أو ما يعرف بالتوتر الكهربائي ويرمز له اختصارًا بالرمز اللاتينيV، وقد أطلق على هذه المقياس اسم فولت تكريما للعالم الإيطالي ألساندرو فولتا مخترع البطارية الكهربائية.

نتحصل على قراءة فولتية باستخدام جهاز الفولتيميتر والذي لا يقتصر استخدامه فقط على الأجهزة والمعدات التي تعمل على الكهرباء من حولنا وإنما له استخدامات أخرى تتداخل ما بين علم الخلية وعلم كيميائية المواد وغيرها الكثير، ومن أهم القيم المعتادة لفرق الجهد في كل ما حولنا ما يلي:

  • جهد الخلية العصبية في الجسم ويبلغ حوالي 75 ميللي فولت.
  • بطارية أحادية الخلية غير قابلة للشحن حيث تكون فولتيتها في حالة أنها جديدة ما يقارب 1.5 فولت.
  • بطارية أحادية الخلية قابلة للشحن تبلغ قراءة فولتيتها ما يقارب 1.2 فولت.
  • USB تبلغ قيمة فرق الجهد فيها نصف فولت تيار ثابت.
  • النظام الكهربائي للسيارة حيث يبلغ فرق الجهد فيه حوالي 12 فولت.
  • النظام الكهربائي في المنازل وتختلف قيمته من بلد إلى آخر حيث يبلغ في الولايات المتحدة الأمريكية حوالي 120 فولت، بينما في اليابان يبلغ 100 فولت، وفي باقي الدول الممتدة بين قارات أوروبا، آسيا وإفريقيا يبلغ فرق الجهد ما مقداره 230 فولت.
  • الخطوط الهوائية للقطارات السريعة حيث تبلغ حوالي 25 كيلو فولت و 50 هرتز.
  • خطوط القطارات ذات القضيب الثالث الموصل للكهرباء يبلغ ما مقداره 600 إلى 700 فولت.
  • خطوط نقل الكهرباء عالية الجهد حيث تبلغ فولتيتها حوالي 110 كيلو فولت فما فوق.
  • البرق ينتج عن تجاذب بين السالب والموجب من الشحنات الكهربائية وتختلف فولتيته حسب قوته وشدة التجاذب بين الشحنات المتضادة ولكن في الغالب يبلغ حوالي 100 ميجا فولت.

ثالثا: الوات

في بعض المراجع يستخدم مصطلح الواط بدلًا من الوات وهي عبارة عن وحدة مشتقة لقياس القدرة في نظام الوحدات الدولي، وسميت بهذا الاسم نسبة للمهندس الإسكتلندي جيمس واط الذي اسهم بشكل كبير في تطويل المحرك البخاري، وقد تم اعتماد الفولت كوحدة قياس من قبل المؤتمر الثاني للجميعة البريطانية لتقدم العلوم في عام 1882 بالتزامن مع بدء الانتاج التجاري للطاقة من الماء والبخار، وفي عام 1960 تم اعتماد الواط كوحدة لقياس القدرة في النظام الدولي للوحدات في المؤتمر العام للأوزان والمقاييس الحادي عشر. وتستخدم وحدة الواط في قياس القدرة الكهربائية حيث إن القدرة التي يبذلها تيار كهربائي مستمر ثابت قيمته واحد أمبير تحت تأثير جهد كهربائي قيمته واحد فولت تساوي واحد واط، ويمكن التعبير عما سبق بالمعادلة الرياضية التالية:

1 واط= 1 فولتx 1 أمبير= 1 جول/ ثانية

وبالنسبة للتيار المتردد فإن حاصل ضرب القيمة اللحظية بالأمبير في القيمة اللحظية بالفولت يعطي القيمة اللحظية بالواط، والمتوسط الجبري للقدرات اللحظية في دورة كاملة يساوي القدرة بالواط.

هناك مصطلحات كثيرة مرتبطة بالواط ولكل منها قيمة معينة متمثلة بما يلي:

  • الكيلو واط وهي تساوي ما مقداره 1000 واط، وهي عبارة عن وحدة قياس صغيرة تناسب الاستهلاك الكهربائي المنزلي.
  • الميجا واط تساوي حوالي 1 مليون واط.
  • الجيجا واط تساوي ما قيمته 1 مليار واط وهي وحدة كبيرة تناسب محطات توليد الكهرباء.
  • التيرا واط وهي تبلغ ما مقداره 1,000,000,000,000 واط وهي الوحدة الأكبر التي تناسب إنتاج دولة من الطاقة الكهربائية.

ومما سبق نستطيع التفرقة بين الثلاثي الكهربائي الأمبير والوفلت والوات، كما يلي:

الفولت هو وحدة قياس فرق الجهد بين طرفي المصدر، مثل: طرفي البطارية السالب والموجب حيث يعتبر الفولت هو فرق الجهد المتولد من القطب السالب والموجب ويمكن اختصاره بالقول إنّه مقدار قوة التيار الكهربائي من حيث أعلى قيمة وجود له في لحظة وجوده، بينما الأمبير فهو وحدة قياس القوة الدافعة الكهربائية للمصدر بمعنى أنه تعبر عن كمية التيار المتدفق بين طرفي المصدر، والوات هو العلاقة التي تربط بين الأمبير والفولت وتعبر عن مقدار الاستهلاك الفعلي للتيار، ويمكن أن نعبر عن ما سبق بالعلاقة الرياضية التالية:

كمية الاستهلاك بالواط= شدة التيار بالأمبير X فرق الجهد بالفولت.

بقلم: وفاء العابور.