فهم وحدة الأمبير: أساسيات و تطبيقات

ما هو الأمبير؟

الأمبير هو وحدة قياس أساسية لقوة التيار الكهربائي، معتمدة دولياً في النظام الدولي للوحدات (SI). يمثل الأمبير كمية تدفق الإلكترونات أو الشحنات الكهربائية في دائرة كهربائية. فهم الأمبير ضروري لحسابات كهربائية مختلفة مثل الجهد والمقاومة والطاقة. لفهم الأمبير بشكل أفضل، يجب أولاً استيعاب مفهوم التيار الكهربائي.

مفهوم التيار الكهربائي

التيار الكهربائي هو حركة الشحنات الكهربائية، سواء كانت إلكترونات سالبة أو أيونات موجبة، عبر موصل. يمكن تعريف التيار الكهربائي بأنه تدفق هذه الشحنات خلال فترة زمنية محددة. حركة الشحنات ليست منتظمة تمامًا وغالبًا ما تكون بطيئة.

يُشبه تدفق التيار الكهربائي تدفق الماء من منطقة ذات ضغط مرتفع إلى منطقة ذات ضغط منخفض. الشحنات الكهربائية الموجبة تتحرك من منطقة ذات طاقة عالية (القطب الموجب) إلى منطقة ذات طاقة منخفضة (القطب السالب). أما الشحنات السالبة، فتتحرك في الاتجاه المعاكس.

تنتقل الكهرباء بشكل جيد في الفلزات الموصلة مثل النحاس والألومنيوم والرصاص والذهب، لذلك تستخدم هذه المواد على نطاق واسع في الدوائر الكهربائية. بينما اللافلزات عادة ما تكون عازلة للكهرباء. يمكن أيضًا توليد التيار الكهربائي من خلال المجال المغناطيسي. إذا تم وضع ملف بالقرب من دائرة كهربائية، ستتولد قوة دافعة حثية عند تغير المجال المغناطيسي، مما يؤدي إلى توليد تيار حثي. اتجاه التيار يحدد حسب قاعدة لنز.

أشكال التيار الكهربائي

هناك نوعان رئيسيان للتيار الكهربائي:

• التيار المستمر (DC): يتميز بتدفق الشحنات في اتجاه واحد وثابت من الجهد العالي إلى الجهد المنخفض. يمكن ملاحظة هذا النوع من التيار على جهاز قياس رقمي (ديجيتال ملتيميتر) كخط مستقيم. يتم توليد التيار المستمر عادة في البطاريات ومصادر الجهد الأخرى.
• التيار المتردد (AC): يتغير اتجاه التيار بشكل دوري بين الموجب والسالب، ويظهر على شكل موجة جيبية (sin wave) أو موجة مربعة (square wave) على جهاز قياس رقمي. يتم توليد التيار المتردد في المولدات الكبيرة.

كيفية قياس التيار الكهربائي

يمكن حساب التيار الكهربائي باستخدام قوانين مختلفة، بما في ذلك قانون أوم:

الجهد = التيار × المقاومة

و بالتالي:

التيار = الجهد ÷ المقاومة

كما يمكن حساب التيار باستخدام القانون التالي:

التيار = الشحنة ÷ الزمن

معلومات أساسية حول الأمبير

بناءً على القانون (التيار = الشحنة ÷ الزمن)، يُعرف الأمبير بأنه مرور شحنة مقدارها واحد كولوم في ثانية واحدة. هذا يعني أن الأمبير الواحد يعادل كولوم/ثانية. ووفقًا لقانون أوم، فإن الأمبير يعادل فولت/أوم. سميت الوحدة على اسم العالم الفرنسي أندريه ماري أمبير، الذي كان له إسهامات كبيرة في دراسة التيار الكهربائي.

يمكن تحديد التيار الذي يحتاجه جهاز معين من خلال معرفة قدرته الكهربائية (الواط)، والتي تكون عادةً مذكورة على الجهاز. بما أن الجهد الكهربائي معروف في معظم البلدان، يمكن حساب التيار باستخدام المعادلة:

التيار = القدرة ÷ الجهد

الأمبير له تطبيقات عديدة في حياتنا اليومية. في عصرنا الحالي، لا يخلو منزل من الأجهزة الكهربائية التي تحتاج إلى تيار كهربائي لتشغيلها، مثل الثلاجات والغسالات والتلفزيونات وغيرها.

قال تعالى في سورة النور:

“اللَّهُ نُورُ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضِ ۚ مَثَلُ نُورِهِ كَمِشْكَاةٍ فِيهَا مِصْبَاحٌ ۖ الْمِصْبَاحُ فِي زُجَاجَةٍ ۖ الزُّجَاجَةُ كَأَنَّهَا كَوْكَبٌ دُرِّيٌّ يُوقَدُ مِنْ شَجَرَةٍ مُبَارَكَةٍ زَيْتُونَةٍ لَا شَرْقِيَّةٍ وَلَا غَرْبِيَّةٍ يَكَادُ زَيْتُهَا يُضِيءُ وَلَوْ لَمْ تَمْسَسْهُ نَارٌ ۚ نُورٌ عَلَىٰ نُورٍ ۗ يَهْدِي اللَّهُ لِنُورِهِ مَنْ يَشَاءُ ۚ وَيَضْرِبُ اللَّهُ الْأَمْثَالَ لِلنَّاسِ ۗ وَاللَّهُ بِكُلِّ شَيْءٍ عَلِيمٌ” (النور: 35).

وروي عن الرسول صلى الله عليه وسلم:

“الدُّنْيَا مَتَاعٌ، وَخَيْرُ مَتَاعِ الدُّنْيَا الْمَرْأَةُ الصَّالِحَةُ” (صحيح مسلم).