أساسيات الكهرباء: المفاهيم الرئيسية للمهندسين

إن الكهرباء هي فرع أساسي من الفيزياء يتناول دراسة الحقول الكهربائية، والميادين المغناطيسية، وتفاعلاتها، وتؤدي دورا حاسما في مختلف التخصصات الهندسية، بما في ذلك الهندسة الكهربائية والميكانيكية والمدنية، وفهم أساسيات الكهربية، هو أمر أساسي بالنسبة للمهندسين لتصميم نظم تحلل تشمل الظواهر الكهربائية والمغنطية.

المفاهيم الرئيسية في إلكترومانيتيزم

ويوجز هذا الفرع المفاهيم الأساسية للكهرباء التي ينبغي أن يكون كل مهندس على علم بما يلي:

الشحنة الكهربائية

إن الشحنات الكهربائية هي ملكية تسبب لها في تجربة قوة عند وضعها في حقل الكهرومغناطيسي، وهناك نوعان من الرسوم الكهربائية: إيجابية وسلبية، مثل إعادة الشحنات بعضها البعض، بينما تجذب رسوم عكسية.

وحدات الشحن الكهربائي

ووحدة الشحنات الكهربائية في النظام الدولي للوحدات هي الكولومب (جيم). ويُعرَّف كولومب واحد بأنه مبلغ الشحن الذي يُنقل بواسطة تيار من الأمبير في ثانية واحدة.

الكهرباء

ومجال الكهرباء هو منطقة حول جزيئات محملة على أساس أن القوة ستمارس على رسوم أخرى، ويعرف قوة الحقل الكهربائي بأنها القوة )واو( لكل وحدة )ف(.

معادلة ميدانية كهربائية

ويمكن حساب الحقل الكهربائي باستخدام الصيغة التالية:

المجال المغناطيسي

إن الحقل المغناطيسي هو حقل ناقل يصف التأثير المغناطيسي على الشحنات الكهربائية والتيارات الكهربائية والمواد المغناطيسية، ويقاس الحقل المغناطيسي في التسلس (T).

مصادر حقول المغناطيس

ويمكن توليد الحقول السحرية من خلال ما يلي:

Eectromagnetic Induction

والأخذ بالتصوير الإلكترومغناطيسي هو العملية التي يمكن أن يؤدي بها تغيير المجال المغناطيسي إلى توليد تيار كهربائي في موصل، وهذا المبدأ هو أساس العديد من الأجهزة الكهربائية، مثل المولدات الكهربائية والمحولات.

قانون فاراداي للإسقاط

قانون فاراداي ينص على أن القوة الكهرومغناطيسية المستحثة في دائرة مغلقة تناسب بشكل مباشر مع معدل التغير في التدفق المغناطيسي عبر الدائرة

معادلة ماكسويل

معادلة (ماكسويل) هي مجموعة من أربعة معادلة أساسية تصف كيف تتفاعل الحقول الكهربائية والمغنطيسة وتنشرها، إنها ضرورية لفهم الكهرباء الكلاسيكية

المعادلات الأربع

معادلة (ماكسويل) الأربعة هي:

تطبيقات الكهرباء الهندسيّة

ولإكرومغنتيا العديد من التطبيقات في مختلف الميادين الهندسية، وهنا توجد بعض المجالات الرئيسية التي تطبق فيها الكهربية الكهربائية:

خاتمة

إن فهم أساسيات الكهربة الكهربائية أمر أساسي للمهندسين، إذ أنها تضع الأساس للعديد من التكنولوجيات والنظم المستخدمة اليوم، وبإدراك هذه المفاهيم الرئيسية، يمكن للمهندسين أن يصمموا ويبتكروا بفعالية في ميادينهم.