مصادر القوة الدافعة الكهربائية

تكون أي دائرة كهربائية من مصدر الطاقة الكهربائية (بطارية مثلا ً) وجهاز لاستنفاذ هذه الطاقة إضافة إلى مفاتيح تحكم. والغرض من عمل الدارة

الكهربائية هو استعمال الطاقة الكهربائية وتحويلها إلى شكل آخر من أشكال الطاقة. فمثلاً تتحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة صوتية باستعمال الميكروفونات والى طاقة ضوئية باستعمال المصابيح الكهربائية والى طاقة حركية باستعمال محركات كهربائية والى طاقة مغناطيسية عن طريق الملفات وهكذا ..... .

وكما بينا في الفصل السابق فان الاصطلاح المتبع لسريان التيار الكهربائي هو أن الشحنات الموجبة تندفع في الجزء الخارجي من الدائرة الكهربائية من الطرف الموجب ذي الجهد العالي إلى الطرف السالب ذي الجهد المنخفض. أما في داخل

البطارية فان التفاعلات الكيميائية هي المسؤولة عن نقل الشحنات الموجبة من الطرف السالب إلى الطرف الموجب. ويتم حالياً تطوير أنواع أخرى من البطاريات غير الكيميائية الغرض منها توفير الطاقة الكهربائية.

ومن المصادر الكهربائية الأخرى المولد Generator وهو جهاز يقوم بتحويل الطاقة الميكانيكية المأخوذة من المحرك عن طريق سير المروحة إلى طاقة كهربائية،وكذلك المزدوج الحراري Thermocouple التي تنتج فرق جهد بسبب الفرق في درجات الحرارة بين وصلتين ، والخلايا الكهروضوئية التي تنتج طاقة كهربائية من خلال طاقة التشعيع للضوء الساقط على سطح موصل . كما ويوجد كثير من المصادر الحديثة كالخلايا الزئبقية ، والخلايا الشمسية والخلايا النووية.

حين نصل طرفي سلك فلزي بنقطتين بينهما فرق جهد ثابت ، كقطبي بطارية ، فإن السلك الفلزي والبطارية يُشكلان دارة كهربائية مغلقة، وبالتالي يسري التيار الكهربائي في السلك،ويكون التيار الكهربائي في السلك ، ثابت القيمة والاتجاه في أجزاء السلك كلها .
[url][/url][img][/img]
دفع البطارية التيار الكهربائي في الدارة بدءاً من القطب الموجب .



أن البطارية هي مصدر الطاقة الكهربائية، وبمعنى آخر مصدر القوة الدافعة الكهربائية Electromotive Force (emf)، حيث أن أحد طرفي البطارية سالبا، والطرف الآخر موجبا. فيعبر عن طرفي البطارية بشكل رمزي في الرسومات الكهربائية بخطين.الخط الأطول يشير إلى الطرف الموجب والخط الأقصر يشير إلى الطرف السالب كما هو ظاهر في الرسم .

http://www.schoolarabia.net/images/modules/physics/level3/electricity/lesson_3/sh_3.gif

نسمي هذا النوع من التوصيل بالتوصيل على التوالي .



حيث :

م د: المقاومة الداخلية internal resistance

ق د : القوة الدافعة ( فرق الجهد عبر المقاومة الداخلية للبطارية )



م خ : المقاومة الخارجية


الشكل أعلاه يمثل دائرة كهربائية بسيطة ينتقل التيار الكهربائي الاصطلاحي فيها (الشحنات الموجبة) من الطرف الموجب للبطارية إلى الطرف السالب (عبر الدائرة).

ومن المعلوم أن أي حركة سببها قوة وبالتالي فإن الشحنات الكهربائية حتى تسري في موصل على شكل تيار كهربائي ، فإنها بحاجة لقوة تسمى القوة الدافعة الكهربائية ( فرق الجهد بين طرفي الموصل ) ، وللحصول على هذه القوة نستخدم بطارية تزود الشحنات الكهربائية بالطاقة اللازمة لها أثناء عبورها المقاومات الخارجية ( مقاومة الحمل ) في الدارة والمقاومة الداخلية للبطارية ؛ وبالتالي فإن :

الشغل المبذول = الشحنة المنقولة ✕ فرق الجهد

أي أن : القوة الدافعة الكهربائية = المجموع الجبري للقوى الدافعة للبطاريات إذا كانت متصلة على التوالي .

القوة الدافعة للبطارية = مجموع فرق الجهد عبر المقاومة الخارجية + فرق الجهد عبر المقاومة الداخلية للبطارية



القوة الدافعة الكهربائية = ت ✕ م خ + ت ✕ م د

ق د = ت ( م خ + م د )

ومن المعادلة السابقة نجد التيار الكلي الذي يمر في الدارة





وتسمى المعادلة الآخيرة بمعادلة الدائرة الكهربائية البسيطة



بناءً على ما سبق، تعرف القوة الدافعة الكهربائية Electromotive Force (emf) بأنها:

هي الشغل الذي تبذله البطارية (المصدر) في نقل وحدة الشحنات الموجبة من القطب السالب إلى القطب الموجب داخل المصدر، ومن القطب الموجب إلى القطب السالب خارج المصدر.