طرق إنتاج التيار الكهربائي

2015 علوم القرن الـ21 الطاقة والمادة

براون بير

k

طرق إنتاج التيار الكهربائي الفيزياء

يعتبر إي تجهيزٍ قادرٍ على جعل الإلكترونات تسري خلال سلك مولدا للتيار الكهربائي. هناك أنواع عديدة من المولدات.

بعض هذه المولدات كيميائية لكن النوع الأكثر أهمية هو المولد الميكانيكي الذي يعتمد في عمله على التفاعل بين الكهرباء والمغناطيسية.

 

المولدات الميكانيكية

عندما يتحرك سلك في مجال مغناطيسي يحرض على إنتاج فرق جهد كهربائي بين طرفي السلك.

وإذا ثنينا السلك على شكل ملف (أو مجموعة من الملفات) وطبقنا مجالاً مغناطيسيا، يمكن إنتاج تيار كهربائي مستمر باستخدام مفتاح تشغيل دوار بسيط.

ابتكر العالم الإنجليزي مايكل فارادي (1791-1867) Michael Faraday (1791 – 1867) قبل حوالي قرنين جهازاً لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية – الدينامو أو المولد الكهربائي.

 

الخلايا والبطاريات (المراكم)

قبل مايكل فارادي بثلاثين سنة أكتشف الفيزيائي الإيطالي أليساندرو فولتا Alessandaro Volta (1745- 1827) طريقة أخرى لإنتاج التيار الكهربائي. اخترع فولتا مركم الفولتية أو ما نسميه اليوم البطارية أو الخلية.

تتكون خلية دانيال البسيطة من قطعة من النحاس (تٌسمى الإلكترود) مغمورة في محلول كبريتيد النحاس (الإلكتروليت) يفصلها حاجز مسامي عن إلكترود آخر– قطعة من الخارصين مغمورة في محلولٍ مخففٍ من حمض الكبريتيك.

عند إلكترود الخارصين يذوب بعض الخارصين في الحمض مكوناً أيونات الخارصين، محرراً بذلك بعض الإلكترونات.

تتحرك الإلكترونات مشكلة تياراً كهربائياً يسري عبر سلك يوصل الإلكترودين ببعضها. كما تتحرك الأيونات خلال المحلول بين الإلكترودين وبذلك تكتمل الدارة الكهربائية.

تتحد الإلكترونات عند وصولها الإلكترود النحاسي مع أيونات النحاس الموجبة الموجودة في الوسط الإلكتروليتي لتنتج النحاس المعدني.

 

يصبح إلكترود الخارصين سالب الشحنة ولذلك يُسمى الكاثـود (المهبط)، كما أن إلكترود النحاس يصبح موجب الشحنة ويُسمى الأنود (المصعد).

تعتبر خلية دانيال مثالاً على الخلايا الأولية. عند استهلاك المواد الكيميائية للخلية تتوقف عن العمل. كما أن البطاريات الجافة المستخدمة في تشغيل المصابيح اليدوية والستريوات الشخصية (مكبرات الصوت) مثال على الخلية الأولية أيضا.

أما الخلايا الثانوية، مثل البطاريات الكبيرة (أو المراكم) التي تستخدم لتشغيل السيارات، فيمكن إعادة شحنها واستخدامها مرة تلو الأخرى.

فبتطبيق جهد كهربائي خارجي بين إلكترودي البطارية ينعكس اتجاه التيار الكهربائي عبر البطارية وتُعاد البطارية بذلك إلى حالة التشغيل.

 

الخلية الكهروكيميائية

جهاز لتوليد فولتية كهربائية نتيجة تفاعلات كيميائية. تتكون البطارية من خليتين كهروكيمائيتين أو أكثر.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]