كهرباء

📅 آخر تحديث: ١٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 28 صور
الموسوعة الحرة

البرق يضرب المدينة في الليل
البرق (في الصورة) والإضاءة الحضرية هي بعض من التأثيرات الأكثر دراماتيكية للكهرباء
مقالات عن
الكهرومغناطيسية
Solenoid
الكهرباء الساكنة
المغناطيسية الساكنة
الديناميكا الكهربائية
Electrical network
Magnetic circuit
Covariant formulation
Scientists
  • v
  • t
  • e

الكهرباء هي مجموعة الظواهر الفيزيائية المرتبطة بوجود وحركة المادة التي تحمل شحنة كهربائية . ترتبط الكهرباء بالمغناطيسية ، وكلاهما جزء من ظاهرة الكهرومغناطيسية ، كما هو موضح في معادلات ماكسويل . ترتبط الظواهر الشائعة بالكهرباء، بما في ذلك البرق والكهرباء الساكنة والتسخين الكهربائي والتفريغ الكهربائي وغيرها الكثير.

يؤدي وجود شحنة كهربائية موجبة أو سالبة إلى إنتاج مجال كهربائي . وتؤدي حركة الشحنات الكهربائية إلى توليد تيار كهربائي وتنتج مجالًا مغناطيسيًا . وفي معظم التطبيقات، يحدد قانون كولومب القوة المؤثرة على الشحنة الكهربائية. والجهد الكهربائي هو العمل المبذول لتحريك شحنة كهربائية من نقطة إلى أخرى داخل مجال كهربائي، وعادة ما يتم قياسه بالفولت .

تلعب الكهرباء دورًا محوريًا في العديد من التقنيات الحديثة، حيث تعمل في مجال الطاقة الكهربائية حيث يتم استخدام التيار الكهربائي لتشغيل المعدات، وفي الإلكترونيات التي تتعامل مع الدوائر الكهربائية التي تتضمن مكونات نشطة مثل الأنابيب المفرغة ، والترانزستورات ، والثنائيات ، والدوائر المتكاملة ، وتقنيات الربط السلبي المرتبطة بها.

يعود تاريخ دراسة الظواهر الكهربائية إلى العصور القديمة، حيث كان الفهم النظري يتقدم ببطء حتى القرنين السابع عشر والثامن عشر. وقد شهد تطوير نظرية الكهرومغناطيسية في القرن التاسع عشر تقدمًا كبيرًا، مما أدى إلى تطبيق الكهرباء في الصناعة والسكن من قبل المهندسين الكهربائيين بحلول نهاية القرن. كان هذا التوسع السريع في التكنولوجيا الكهربائية في ذلك الوقت هو القوة الدافعة وراء الثورة الصناعية الثانية ، حيث أدت تنوع الكهرباء إلى إحداث تحولات في كل من الصناعة والمجتمع. تعد الكهرباء جزءًا لا يتجزأ من التطبيقات التي تشمل النقل والتدفئة والإضاءة والاتصالات والحوسبة ، مما يجعلها أساس المجتمع الصناعي الحديث. [1 ]

تاريخ

تمثال نصفي لرجل ملتحي ذو شعر أشعث
طاليس ، أول باحث معروف في مجال الكهرباء

قبل وقت طويل من وجود أي معرفة بالكهرباء، كان الناس على دراية بالصدمات الكهربائية التي تسببها الأسماك الكهربائية . ووصفتها النصوص المصرية القديمة التي يرجع تاريخها إلى عام 2750 قبل الميلاد بأنها "حماة" جميع الأسماك الأخرى . وقد تم الإبلاغ عن الأسماك الكهربائية مرة أخرى بعد آلاف السنين من قبل علماء الطبيعة والأطباء اليونانيين والرومان والعرب القدماء . [ 2 ] وقد شهد العديد من الكتاب القدماء، مثل بليني الأكبر وسكريبونيوس لارجوس ، على التأثير المخدر للصدمات الكهربائية التي تسببها سمكة السلور الكهربائية والشفنين الكهربائي ، وكانوا يعرفون أن مثل هذه الصدمات الكهربائية يمكن أن تنتقل على طول الأجسام الموصلة. [3] تم توجيه المرضى الذين يعانون من أمراض مثل النقرس أو الصداع إلى لمس الأسماك الكهربائية على أمل أن تشفيهم الصدمة القوية. [4]

عرفت الثقافات القديمة حول البحر الأبيض المتوسط ​​أن بعض الأشياء، مثل قضبان العنبر ، يمكن فركها بفرو القطط لجذب الأشياء الخفيفة مثل الريش. أجرى طاليس الملطي سلسلة من الملاحظات على الكهرباء الساكنة حوالي عام 600 قبل الميلاد، والتي اعتقد منها أن الاحتكاك يجعل العنبر مغناطيسيًا ، على عكس المعادن مثل المغنتيت ، والتي لا تحتاج إلى فرك. [5] [6] [7] [8] كان طاليس مخطئًا في الاعتقاد بأن الانجذاب كان بسبب تأثير مغناطيسي، لكن العلم اللاحق سيثبت وجود صلة بين المغناطيسية والكهرباء. وفقًا لنظرية مثيرة للجدل، ربما كان البارثيون على علم بالطلاء الكهربائي ، بناءً على اكتشاف بطارية بغداد عام 1936 ، والتي تشبه الخلية الجلفانية ، على الرغم من أنه من غير المؤكد ما إذا كانت القطعة الأثرية كهربائية بطبيعتها. [9]

صورة نصف طولية لرجل أصلع، بدين إلى حد ما، يرتدي بدلة مكونة من ثلاث قطع.
أجرى بنيامين فرانكلين أبحاثًا موسعة حول الكهرباء في القرن الثامن عشر، كما وثق جوزيف بريستلي (1767) في كتابه تاريخ الكهرباء والحالة الحالية لها ، والذي أجرى معه فرانكلين مراسلات موسعة.

ظلت الكهرباء مجرد فضول فكري لآلاف السنين حتى عام 1600، عندما كتب العالم الإنجليزي ويليام جيلبرت كتابه De Magnete ، والذي أجرى فيه دراسة متأنية للكهرباء والمغناطيسية، وميز بين تأثير حجر المغناطيس والكهرباء الساكنة الناتجة عن فرك الكهرمان. [5] صاغ الكلمة اللاتينية الجديدة electricus ("من الكهرمان" أو "مثل الكهرمان"، من ἤλεκτρον، elektron ، الكلمة اليونانية التي تعني "الكهرمان") للإشارة إلى خاصية جذب الأشياء الصغيرة بعد فركها. [10] أدى هذا الارتباط إلى ظهور الكلمتين الإنجليزيتين "كهربائي" و"كهرباء"، اللتين ظهرتا لأول مرة في المطبوعات في كتاب توماس براون Pseudodoxia Epidemica عام 1646. [11]

تم إجراء المزيد من العمل في القرن السابع عشر وأوائل القرن الثامن عشر بواسطة أوتو فون جيريك وروبرت بويل وستيفن جراي وسي إف دو فاي . [12] في وقت لاحق من القرن الثامن عشر، أجرى بنيامين فرانكلين أبحاثًا مكثفة في الكهرباء، وباع ممتلكاته لتمويل عمله. في يونيو 1752، يُقال إنه ربط مفتاحًا معدنيًا بأسفل خيط طائرة ورقية مبلل وأطلق الطائرة الورقية في سماء مهددة بالعواصف . [13] أظهرت سلسلة من الشرارات التي قفزت من المفتاح إلى ظهر يده أن البرق كان كهربائيًا في طبيعته بالفعل. [14] كما أوضح السلوك المتناقض على ما يبدو [15] لجرة ليدن كجهاز لتخزين كميات كبيرة من الشحنة الكهربائية من حيث الكهرباء المكونة من شحنات موجبة وسالبة. [12]

لوحة زيتية نصف طولية لرجل يرتدي بدلة داكنة
شكلت اكتشافات مايكل فاراداي الأساس لتكنولوجيا المحرك الكهربائي.

في عام 1775، أبلغ هيو ويليامسون الجمعية الملكية عن سلسلة من التجارب على الصدمات الكهربائية التي يسلمها ثعبان البحر الكهربائي ؛ [16] وفي نفس العام، وصف الجراح وعالم التشريح جون هانتر بنية الأعضاء الكهربائية للسمكة . [17] [18] في عام 1791، نشر لويجي جالفاني اكتشافه للكهرومغناطيسية الحيوية ، موضحًا أن الكهرباء هي الوسيلة التي تمرر بها الخلايا العصبية الإشارات إلى العضلات. [19] [20] [12] وفرت بطارية أليساندرو فولتا ، أو الكومة الفولتية ، عام 1800، المصنوعة من طبقات متناوبة من الزنك والنحاس، للعلماء مصدرًا أكثر موثوقية للطاقة الكهربائية من الآلات الكهروستاتيكية المستخدمة سابقًا. [19] [20] يعود الفضل في التعرف على الكهرومغناطيسية ، وحدة الظواهر الكهربائية والمغناطيسية، إلى هانز كريستيان أورستيد وأندريه ماري أمبير في عامي 1819-1820. اخترع مايكل فاراداي المحرك الكهربائي في عام 1821، وقام جورج أوم بتحليل الدائرة الكهربائية رياضيًا في عام 1827. [20] تم ربط الكهرباء والمغناطيسية (والضوء) بشكل قاطع من قبل جيمس كليرك ماكسويل ، وخاصة في كتابه " حول الخطوط الفيزيائية للقوة " في عامي 1861 و1862. [21] : 148 

في حين شهد أوائل القرن التاسع عشر تقدمًا سريعًا في العلوم الكهربائية، إلا أن أواخر القرن التاسع عشر شهد أعظم تقدم في الهندسة الكهربائية . ومن خلال أشخاص مثل ألكسندر جراهام بيل وأوتو بلاثي وتوماس إديسون وجاليليو فيراريس وأوليفر هيفيسايد وأنيوس جيدليك وويليام طومسون والبارون الأول كلفن وتشارلز ألجيرنون بارسونز وفيرنر فون سيمنز وجوزيف سوان وريجينالد فيسيندين ونيكولا تيسلا وجورج وستنجهاوس ، تحولت الكهرباء من فضول علمي إلى أداة أساسية للحياة الحديثة. [22]

في عام 1887، اكتشف هاينريش هيرتز [23] : 843-44  [24] أن الأقطاب الكهربائية المضاءة بالأشعة فوق البنفسجية تخلق شرارات كهربائية بسهولة أكبر. في عام 1905، نشر ألبرت أينشتاين ورقة بحثية أوضحت البيانات التجريبية من التأثير الكهروضوئي على أنها نتيجة لطاقة الضوء التي يتم حملها في حزم كمية منفصلة، ​​مما يؤدي إلى تنشيط الإلكترونات. أدى هذا الاكتشاف إلى الثورة الكمومية . حصل أينشتاين على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1921 عن "اكتشافه لقانون التأثير الكهروضوئي". [25] يتم استخدام التأثير الكهروضوئي أيضًا في الخلايا الضوئية مثل تلك الموجودة في الألواح الشمسية .

كان أول جهاز في الحالة الصلبة هو " كاشف شارب القط " الذي استخدم لأول مرة في القرن العشرين في أجهزة استقبال الراديو. يتم وضع سلك يشبه الشارب على اتصال خفيف ببلورة صلبة (مثل بلورة الجرمانيوم ) للكشف عن إشارة راديو من خلال تأثير تقاطع التلامس. [26] في مكون الحالة الصلبة، يقتصر التيار على العناصر الصلبة والمركبات المصممة خصيصًا لتبديلها وتضخيمها. يمكن فهم تدفق التيار في شكلين: كإلكترونات مشحونة سلبًا ، وكنقص في الإلكترونات المشحونة إيجابيًا تسمى الثقوب . يتم فهم هذه الشحنات والثقوب من حيث الفيزياء الكمومية. غالبًا ما تكون مادة البناء عبارة عن أشباه موصلات بلورية . [27] [28]

ظهرت الإلكترونيات ذات الحالة الصلبة مع ظهور تكنولوجيا الترانزستور . اخترع جون باردين ووالتر هاوزر براتين أول ترانزستور عامل، وهو ترانزستور نقطة الاتصال القائم على الجرمانيوم ، في مختبرات بيل في عام 1947، [29] ثم تلا ذلك الترانزستور ثنائي القطب في عام 1948. [30]

المفاهيم

الشحنة الكهربائية

تحتوي القبة الزجاجية الشفافة على قطب كهربائي خارجي يتصل عبر الزجاج بزوج من الأوراق الذهبية. يلامس قضيب مشحون القطب الكهربائي الخارجي ويجعل الأوراق تتنافر.
يؤدي الشحن على مكشاف كهربائي من ورق الذهب إلى تنافر الأوراق بشكل واضح مع بعضها البعض

وفقًا للاتفاقية الحديثة، يتم تعريف الشحنة التي تحملها الإلكترونات بأنها سلبية، وتلك التي تحملها البروتونات موجبة. [31] قبل اكتشاف هذه الجسيمات، كان بنيامين فرانكلين قد عرّف الشحنة الموجبة بأنها الشحنة التي يكتسبها قضيب زجاجي عند فركه بقطعة قماش حريرية. [32] يحمل البروتون بحكم التعريف شحنة مقدارها بالضبط1.602 176 634 × 10 −19  كولومب . تُعرَّف هذه القيمة أيضًا بالشحنة الأولية . لا يمكن لأي جسم أن يحمل شحنة أقل من الشحنة الأولية، وأي كمية من الشحنة قد يحملها الجسم هي مضاعف للشحنة الأولية. الإلكترون له شحنة سالبة مساوية، أي−1.602 176 634 × 10 −19  كولومب . لا تمتلك المادة شحنة فحسب ، بل تمتلكها أيضًا المادة المضادة ، حيث يحمل كل جسيم مضاد شحنة مساوية ومعاكسة لجسيمه المقابل. [33]

يؤدي وجود الشحنة إلى نشوء قوة كهروستاتيكية: تمارس الشحنات قوة على بعضها البعض، وهو تأثير كان معروفًا، وإن لم يكن مفهومًا، في العصور القديمة. [23] : 457  يمكن شحن كرة خفيفة الوزن معلقة بخيط رفيع عن طريق لمسها بقضيب زجاجي تم شحنه هو نفسه عن طريق فركه بقطعة قماش. إذا تم شحن كرة مماثلة بنفس القضيب الزجاجي، فقد وجد أنها تتنافر الأولى: تعمل الشحنة على إجبار الكرتين على الابتعاد عن بعضهما البعض. كما تتنافر كرتان مشحونتان بقضيب كهرمان مُفرك. ومع ذلك، إذا تم شحن كرة واحدة بقضيب زجاجي، والأخرى بقضيب كهرمان، فقد وجد أن الكرتين تجتذبان بعضهما البعض. تم التحقيق في هذه الظواهر في أواخر القرن الثامن عشر من قبل تشارلز أوغستين دي كولومب ، الذي استنتج أن الشحنة تتجلى في شكلين متعاكسين. أدى هذا الاكتشاف إلى البديهية المعروفة: الأجسام المشحونة بنفس الشحنة تتنافر والأجسام المشحونة بشحنات معاكسة تجتذب . [23]

تؤثر القوة على الجسيمات المشحونة نفسها، وبالتالي فإن الشحنة تميل إلى نشر نفسها بالتساوي قدر الإمكان على سطح موصل. يتم تحديد مقدار القوة الكهرومغناطيسية، سواء كانت جاذبة أو منفرة، من خلال قانون كولومب ، الذي يربط القوة بحاصل ضرب الشحنات وله علاقة مربع عكسي مع المسافة بينهما. [34] [35] : 35  القوة الكهرومغناطيسية قوية جدًا، وتأتي في المرتبة الثانية من حيث القوة بعد التفاعل القوي ، [36] ولكن على عكس تلك القوة فإنها تعمل على جميع المسافات. [37] بالمقارنة مع قوة الجاذبية الأضعف بكثير ، فإن القوة الكهرومغناطيسية التي تدفع إلكترونين بعيدًا عن بعضهما البعض هي 10 42 ضعف قوة الجاذبية التي تجذبهما معًا. [38]

تنشأ الشحنة من أنواع معينة من الجسيمات دون الذرية ، وأكثر حاملاتها شيوعًا هي الإلكترون والبروتون . تؤدي الشحنة الكهربائية إلى تفاعل القوة الكهرومغناطيسية ، وهي إحدى القوى الأساسية الأربع للطبيعة. أظهرت التجربة أن الشحنة كمية محفوظة ، أي أن الشحنة الصافية داخل نظام معزول كهربائيًا ستظل ثابتة دائمًا بغض النظر عن أي تغييرات تحدث داخل هذا النظام. [39] داخل النظام، يمكن نقل الشحنة بين الأجسام، إما عن طريق الاتصال المباشر، أو عن طريق المرور على مادة موصلة، مثل السلك. [35] : 2-5  يشير المصطلح غير الرسمي الكهرباء الساكنة إلى الوجود الصافي (أو "عدم التوازن") للشحنة على الجسم، والذي يحدث عادةً عند فرك مواد مختلفة معًا، مما يؤدي إلى نقل الشحنة من واحدة إلى أخرى.

يمكن قياس الشحنة بعدد من الوسائل، ومن بين الأدوات المبكرة التي تم استخدامها جهاز قياس الشحنة الكهربائية المصنوع من أوراق الذهب ، والذي على الرغم من أنه لا يزال قيد الاستخدام في العروض التوضيحية في الفصول الدراسية، فقد حل محله جهاز قياس الشحنة الكهربائية الإلكتروني . [35] : 2–5 

التيار الكهربائي

تُعرف حركة الشحنة الكهربائية بالتيار الكهربائي ، وتُقاس شدته عادةً بالأمبير . يمكن أن يتكون التيار من أي جسيمات مشحونة متحركة؛ والأكثر شيوعًا هي الإلكترونات، ولكن أي شحنة متحركة تشكل تيارًا. يمكن أن يتدفق التيار الكهربائي عبر بعض الأشياء، الموصلات الكهربائية ، لكنه لن يتدفق عبر العازل الكهربائي . [40]

وفقًا للاتفاقية التاريخية، يتم تعريف التيار الموجب بأنه له نفس اتجاه تدفق أي شحنة موجبة يحتويها، أو يتدفق من الجزء الأكثر إيجابية في الدائرة إلى الجزء الأكثر سلبية. يسمى التيار المحدد بهذه الطريقة التيار التقليدي . وبالتالي، فإن حركة الإلكترونات المشحونة سلبًا حول الدائرة الكهربائية ، وهي أحد أكثر أشكال التيار شيوعًا، تعتبر موجبة في الاتجاه المعاكس لحركة الإلكترونات. [41] ومع ذلك، اعتمادًا على الظروف، يمكن أن يتكون التيار الكهربائي من تدفق الجسيمات المشحونة في أي اتجاه، أو حتى في كلا الاتجاهين في وقت واحد. تُستخدم اتفاقية الموجب إلى السالب على نطاق واسع لتبسيط هذا الموقف.

سلكان معدنيان يشكلان شكل حرف V مقلوب. ويتدفق قوس كهربائي برتقالي أبيض ساطع بين طرفي السلكين.
يوفر القوس الكهربائي عرضًا نشطًا للتيار الكهربائي.

تُسمى العملية التي يمر بها التيار الكهربائي عبر مادة ما بالتوصيل الكهربائي ، وتختلف طبيعتها باختلاف الجسيمات المشحونة والمادة التي تنتقل من خلالها. تشمل أمثلة التيارات الكهربائية التوصيل المعدني، حيث تتدفق الإلكترونات عبر موصل مثل المعدن، والتحليل الكهربائي ، حيث تتدفق الأيونات ( الذرات المشحونة ) عبر السوائل، أو عبر البلازما مثل الشرارات الكهربائية. في حين أن الجسيمات نفسها يمكن أن تتحرك ببطء شديد، وأحيانًا بسرعة انجراف متوسطة تبلغ أجزاء من المليمتر في الثانية فقط، [35] : 17  ينتشر المجال الكهربائي الذي يحركها بسرعة تقترب من سرعة الضوء ، مما يتيح للإشارات الكهربائية المرور بسرعة على طول الأسلاك. [42]

يسبب التيار العديد من التأثيرات التي يمكن ملاحظتها ، والتي كانت تاريخيًا الوسيلة للتعرف على وجوده. اكتشف نيكلسون وكارلايل في عام 1800 أن الماء يمكن أن يتحلل بواسطة التيار من كومة فولتية، وهي العملية المعروفة الآن باسم التحليل الكهربائي . وقد توسع مايكل فاراداي في عملهم بشكل كبير في عام 1833. يسبب التيار عبر المقاومة تسخينًا موضعيًا، وهو التأثير الذي درسه جيمس بريسكوت جول رياضيًا في عام 1840. [35] : 23-24  أحد أهم الاكتشافات المتعلقة بالتيار تم إجراؤه عن طريق الصدفة بواسطة هانز كريستيان أورستيد في عام 1820، عندما شهد أثناء تحضيره لمحاضرة التيار في سلك يزعج إبرة البوصلة المغناطيسية. [21] : 370  [أ] لقد اكتشف الكهرومغناطيسية ، وهو تفاعل أساسي بين الكهرباء والمغناطيسية. إن مستوى الانبعاثات الكهرومغناطيسية الناتجة عن القوس الكهربائي مرتفع بما يكفي لإنتاج تداخل كهرومغناطيسي ، والذي يمكن أن يكون ضارًا بعمل المعدات المجاورة. [43]

في التطبيقات الهندسية أو المنزلية، غالبًا ما يوصف التيار بأنه إما تيار مستمر (DC) أو تيار متناوب (AC). تشير هذه المصطلحات إلى كيفية تغير التيار بمرور الوقت. التيار المستمر، كما ينتج على سبيل المثال من البطارية ومطلوب من قبل معظم الأجهزة الإلكترونية ، هو تدفق أحادي الاتجاه من الجزء الموجب من الدائرة إلى السالب. [44] : 11  إذا تم حمل هذا التدفق بواسطة الإلكترونات، كما هو الأكثر شيوعًا، فسوف تسافر في الاتجاه المعاكس. التيار المتناوب هو أي تيار يعكس الاتجاه بشكل متكرر؛ يأخذ هذا التيار دائمًا شكل موجة جيبية . [44] : 206–07  وبالتالي ينبض التيار المتناوب ذهابًا وإيابًا داخل موصل دون أن تتحرك الشحنة أي مسافة صافية بمرور الوقت. القيمة المتوسطة للتيار المتناوب هي صفر، لكنه يسلم الطاقة في اتجاه واحد أولاً، ثم العكس. يتأثر التيار المتناوب بالخصائص الكهربائية التي لا يتم ملاحظتها في التيار المستمر في الحالة المستقرة ، مثل المحاثة والسعة . [44] : 223–25  ومع ذلك، يمكن أن تصبح هذه الخصائص مهمة عندما تتعرض الدوائر الكهربائية لتحولات عابرة ، مثل عندما يتم تنشيطها لأول مرة.

المجال الكهربائي

تم تقديم مفهوم المجال الكهربائي بواسطة مايكل فاراداي . يتم إنشاء المجال الكهربائي بواسطة جسم مشحون في الفضاء المحيط به، وينتج عنه قوة تمارس على أي شحنات أخرى موضوعة داخل المجال. يعمل المجال الكهربائي بين شحنتين بطريقة مماثلة للطريقة التي يعمل بها المجال الجاذبي بين كتلتين ، ومثله، يمتد نحو ما لا نهاية ويظهر علاقة مربع عكسي مع المسافة. [37] ومع ذلك، هناك فرق مهم. تعمل الجاذبية دائمًا في الجذب، حيث تجذب كتلتين معًا، بينما يمكن أن ينتج عن المجال الكهربائي إما جاذبية أو تنافر. نظرًا لأن الأجسام الكبيرة مثل الكواكب لا تحمل عمومًا أي شحنة صافية، فإن المجال الكهربائي على مسافة يكون عادةً صفرًا. وبالتالي فإن الجاذبية هي القوة المهيمنة على مسافة في الكون، على الرغم من كونها أضعف بكثير. [38]

خطوط المجال الصادرة من شحنة موجبة فوق موصل مستوي

يختلف المجال الكهربائي عمومًا في المساحة، [ب] وتُعرَّف قوته عند أي نقطة بأنها القوة (لكل وحدة شحنة) التي ستشعر بها شحنة ثابتة مهملة إذا وُضعت عند تلك النقطة. [23] : 469–70  يجب أن تكون الشحنة المفاهيمية، التي يطلق عليها " شحنة الاختبار "، صغيرة للغاية لمنع مجالها الكهربائي من إزعاج المجال الرئيسي ويجب أن تكون ثابتة أيضًا لمنع تأثير المجالات المغناطيسية . ونظرًا لأن المجال الكهربائي يُعرَّف من حيث القوة ، والقوة هي متجه ، لها كل من المقدار والاتجاه ، فمن الطبيعي أن يكون المجال الكهربائي مجالًا متجهًا . [23] : 469–70 

تُسمى دراسة المجالات الكهربائية التي تنشأ عن الشحنات الثابتة بالكهرباء الساكنة . يمكن تصور المجال من خلال مجموعة من الخطوط التخيلية التي يكون اتجاهها عند أي نقطة هو نفس اتجاه المجال. تم تقديم هذا المفهوم بواسطة فاراداي، [45] ولا يزال مصطلح " خطوط القوة " يستخدم أحيانًا. خطوط المجال هي المسارات التي تسعى الشحنة الموجبة النقطية إلى صنعها عندما تُجبر على التحرك داخل المجال؛ ومع ذلك فهي مفهوم وهمي ليس له وجود مادي، ويتخلل المجال كل المساحة الفاصلة بين الخطوط. [45] تتمتع خطوط المجال المنبعثة من الشحنات الثابتة بعدة خصائص رئيسية: أولاً، أنها تنشأ عند شحنات موجبة وتنتهي عند شحنات سالبة؛ ثانيًا، يجب أن تدخل أي موصل جيد بزاوية قائمة، وثالثًا، لا يجوز لها أبدًا أن تتقاطع أو تقترب من نفسها. [23] : 479 

يحمل الجسم الموصل المجوف كل شحنته على سطحه الخارجي. وبالتالي يكون المجال صفرًا في جميع الأماكن داخل الجسم. [35] : 88  هذا هو مبدأ تشغيل قفص فاراداي ، وهو غلاف معدني موصل يعزل داخله عن التأثيرات الكهربائية الخارجية.

مبادئ الكهرباء الساكنة مهمة عند تصميم عناصر المعدات ذات الجهد العالي . هناك حد محدود لقوة المجال الكهربائي التي يمكن أن تتحملها أي وسيلة. بعد هذه النقطة، يحدث انهيار كهربائي ويسبب القوس الكهربائي وميضًا بين الأجزاء المشحونة. على سبيل المثال، يميل الهواء إلى القوس عبر فجوات صغيرة عند قوى مجال كهربائي تتجاوز 30 كيلو فولت لكل سنتيمتر. على فجوات أكبر، تكون قوة انهياره أضعف، ربما 1 كيلو فولت لكل سنتيمتر. [46] : 2  الحدث الطبيعي الأكثر وضوحًا لهذا هو البرق ، الذي يحدث عندما تنفصل الشحنة في السحب عن طريق أعمدة الهواء المرتفعة، ويرفع المجال الكهربائي في الهواء إلى ما هو أكبر مما يمكن أن يتحمله. قد يصل جهد سحابة البرق الكبيرة إلى 100 ميجا فولت ويكون لها طاقات تفريغ تصل إلى 250 كيلو واط في الساعة. [46] : 201-02 

تتأثر قوة المجال بشكل كبير بالأجسام الموصلة القريبة، وتكون شديدة بشكل خاص عندما تُجبر على الانحناء حول الأجسام ذات النتوءات الحادة. يتم استغلال هذا المبدأ في موصل الصواعق ، حيث تعمل نتوءاته الحادة على تشجيع الصاعقة على التطور هناك، بدلاً من المبنى الذي تعمل على حمايته. [47] : 155 

الإمكانات الكهربائية

تحتوي كل بطاريتين AA على علامة زائد موضحة في أحد طرفيها.
زوج من خلايا AA . تشير العلامة + إلى قطبية فرق الجهد بين أطراف البطارية.

يرتبط مفهوم الجهد الكهربي ارتباطًا وثيقًا بمفهوم المجال الكهربي. تتعرض شحنة صغيرة موضوعة داخل مجال كهربائي لقوة، ولجلب تلك الشحنة إلى تلك النقطة ضد القوة يتطلب الأمر عملاً . يتم تعريف الجهد الكهربي عند أي نقطة على أنه الطاقة المطلوبة لجلب شحنة اختبار وحدوية من مسافة لا نهائية ببطء إلى تلك النقطة. وعادةً ما يتم قياسه بالفولت ، والفولت الواحد هو الجهد الذي يجب أن يُبذل من أجله جول واحد من العمل لجلب شحنة مقدارها كولومب واحد من اللانهاية. [23] : 494–98  هذا التعريف للجهد، على الرغم من كونه رسميًا، إلا أنه لا يحتوي على تطبيق عملي كبير، والمفهوم الأكثر فائدة هو مفهوم فرق الجهد الكهربي ، وهو الطاقة المطلوبة لتحريك شحنة وحدوية بين نقطتين محددتين. يتمتع المجال الكهربي بالخاصية الخاصة بأنه محافظ ، مما يعني أن المسار الذي تسلكه شحنة الاختبار غير ذي صلة: جميع المسارات بين نقطتين محددتين تنفق نفس الطاقة، وبالتالي يمكن تحديد قيمة فريدة لفرق الجهد. [23] : 494–98  يتم التعرف على الفولت بقوة باعتباره وحدة الاختيار لقياس ووصف فرق الجهد الكهربائي لدرجة أن مصطلح الجهد يشهد استخدامًا يوميًا على نطاق أوسع.

لأغراض عملية، من المفيد تحديد نقطة مرجعية مشتركة يمكن التعبير عن الإمكانات ومقارنتها عندها. وفي حين يمكن أن تكون هذه النقطة عند ما لا نهاية، فإن المرجع الأكثر فائدة هو الأرض نفسها ، والتي يُفترض أنها عند نفس الإمكانات في كل مكان. تأخذ نقطة المرجع هذه بشكل طبيعي اسم الأرض أو ground . يُفترض أن الأرض هي مصدر لا نهائي لكميات متساوية من الشحنة الموجبة والسالبة وبالتالي فهي غير مشحونة كهربائيًا - وغير قابلة للشحن. [48]

الجهد الكهربي هو كمية قياسية . أي أن له مقدارًا فقط وليس اتجاهًا. يمكن اعتباره مشابهًا للارتفاع : تمامًا كما يسقط جسم مُطلق من خلال اختلاف في الارتفاعات بسبب مجال الجاذبية، فإن الشحنة "ستسقط" عبر الجهد الناتج عن مجال كهربائي. [49] نظرًا لأن خرائط التضاريس تُظهر خطوط الكنتور التي تحدد نقاط الارتفاع المتساوي، فقد يتم رسم مجموعة من الخطوط التي تحدد نقاط الجهد المتساوي (المعروفة باسم الجهد المتساوي ) حول جسم مشحون كهربائيًا. تتقاطع الجهد المتساوي مع جميع خطوط القوة بزوايا قائمة. يجب أن تكون أيضًا موازية لسطح الموصل ، لأنه بخلاف ذلك ستكون هناك قوة على طول سطح الموصل من شأنها أن تحرك حاملات الشحنة لتساوي الجهد عبر السطح.

تم تعريف المجال الكهربائي رسميًا على أنه القوة المبذولة لكل وحدة شحنة، لكن مفهوم الجهد يسمح بتعريف أكثر فائدة ومكافئ: المجال الكهربائي هو التدرج المحلي للجهد الكهربائي. عادة ما يتم التعبير عنه بالفولت لكل متر، واتجاه متجه المجال هو خط أكبر ميل للجهد، حيث تقع الجهد المتساوي أقرب إلى بعضها البعض. [35] : 60 

المغناطيسات الكهربائية

يحمل السلك تيارًا نحو القارئ. تدور الدوائر المتحدة المركز التي تمثل المجال المغناطيسي عكس اتجاه عقارب الساعة حول السلك، كما يراه القارئ.
دوائر المجال المغناطيسي حول التيار

كان اكتشاف أورستد في عام 1821 لوجود مجال مغناطيسي حول جميع جوانب السلك الذي يحمل تيارًا كهربائيًا يشير إلى وجود علاقة مباشرة بين الكهرباء والمغناطيسية. وعلاوة على ذلك، بدا التفاعل مختلفًا عن القوى الجاذبية والكهروستاتيكية، وهما القوتين المعروفتين في الطبيعة آنذاك. لم توجه القوة المؤثرة على إبرة البوصلة إلى السلك الذي يحمل التيار أو بعيدًا عنه، بل كانت تعمل بزاوية قائمة عليه. [21] : 370  كانت كلمات أورستد هي أن "الصراع الكهربائي يعمل بطريقة دوارة". تعتمد القوة أيضًا على اتجاه التيار، لأنه إذا انعكس التدفق، فإن القوة تفعل ذلك أيضًا. [50]

لم يفهم أورستد اكتشافه تمامًا، لكنه لاحظ أن التأثير كان متبادلاً: يمارس التيار قوة على المغناطيس، ويمارس المجال المغناطيسي قوة على التيار. وقد قام أمبير بالتحقيق في هذه الظاهرة بشكل أكبر ، حيث اكتشف أن سلكين متوازيين يحملان تيارًا يمارسان قوة على بعضهما البعض: ينجذب سلكان يحملان تيارات في نفس الاتجاه إلى بعضهما البعض، بينما يتم إجبار الأسلاك التي تحتوي على تيارات في اتجاهين متعاكسين على الابتعاد. [51] يتم التوسط في التفاعل بواسطة المجال المغناطيسي الذي ينتجه كل تيار ويشكل الأساس للتعريف الدولي للأمبير . [51]

رسم تخطيطي مقطوع لمحرك كهربائي صغير
يستغل المحرك الكهربائي تأثيرًا مهمًا للكهرومغناطيسية: حيث يتعرض التيار الذي يمر عبر مجال مغناطيسي لقوة بزاوية قائمة على كل من المجال والتيار.

هذه العلاقة بين المجالات المغناطيسية والتيارات مهمة للغاية، لأنها أدت إلى اختراع مايكل فاراداي للمحرك الكهربائي في عام 1821. يتكون محرك فاراداي أحادي القطب من مغناطيس دائم يجلس في بركة من الزئبق . يتم السماح للتيار بالمرور عبر سلك معلق من محور فوق المغناطيس ومغموس في الزئبق. يمارس المغناطيس قوة مماسية على السلك، مما يجعله يدور حول المغناطيس طالما ظل التيار مستمرًا. [52]

كشفت التجارب التي أجراها فاراداي في عام 1831 أن سلكًا يتحرك بشكل عمودي على مجال مغناطيسي يطور فرق جهد بين طرفيه. وقد مكنه التحليل الإضافي لهذه العملية، والمعروفة باسم الحث الكهرومغناطيسي ، من وضع المبدأ، المعروف الآن باسم قانون فاراداي للحث ، والذي ينص على أن فرق الجهد المستحث في دائرة مغلقة يتناسب مع معدل تغير التدفق المغناطيسي عبر الحلقة. وقد مكنه استغلال هذا الاكتشاف من اختراع أول مولد كهربائي في عام 1831، حيث قام بتحويل الطاقة الميكانيكية لقرص نحاسي دوار إلى طاقة كهربائية. [52] كان قرص فاراداي غير فعال ولا فائدة منه كمولد عملي، لكنه أظهر إمكانية توليد الطاقة الكهربائية باستخدام المغناطيسية، وهي الإمكانية التي سيتبناها أولئك الذين تبعوا عمله. [53]

الدوائر الكهربائية

اشار الى التسمية التوضيحية
دائرة كهربائية أساسية . يقوم مصدر الجهد V على اليسار بدفع تيار I حول الدائرة، مما يؤدي إلى توصيل الطاقة الكهربائية إلى المقاومة R. ومن المقاومة، يعود التيار إلى المصدر، مما يؤدي إلى إكمال الدائرة.

الدائرة الكهربائية عبارة عن ربط بين المكونات الكهربائية بحيث يتم جعل الشحنة الكهربائية تتدفق على طول مسار مغلق (دائرة)، وعادةً ما يكون ذلك لأداء بعض المهام المفيدة. [54]

يمكن أن تتخذ المكونات في الدائرة الكهربائية أشكالًا عديدة، والتي يمكن أن تشمل عناصر مثل المقاومات والمكثفات والمفاتيح والمحولات والإلكترونيات . تحتوي الدوائر الإلكترونية على مكونات نشطة ، عادةً أشباه الموصلات ، وعادةً ما تظهر سلوكًا غير خطي ، مما يتطلب تحليلًا معقدًا. أبسط المكونات الكهربائية هي تلك التي يطلق عليها سلبية وخطية : في حين أنها قد تخزن الطاقة مؤقتًا، إلا أنها لا تحتوي على مصادر لها، وتُظهر استجابات خطية للمنبهات. [55] : 15-16 

المقاومة هي ربما أبسط عناصر الدائرة السلبية: كما يوحي اسمها، فهي تقاوم التيار الذي يمر عبرها، فتبدد طاقتها على شكل حرارة. المقاومة هي نتيجة لحركة الشحنة عبر موصل: في المعادن، على سبيل المثال، تكون المقاومة في المقام الأول بسبب الاصطدامات بين الإلكترونات والأيونات. قانون أوم هو قانون أساسي لنظرية الدائرة ، ينص على أن التيار المار عبر المقاومة يتناسب طرديًا مع فرق الجهد عبرها. تكون مقاومة معظم المواد ثابتة نسبيًا على مدى مجموعة من درجات الحرارة والتيارات؛ تُعرف المواد في ظل هذه الظروف باسم "الأومية". سُميت الأوم ، وحدة المقاومة، تكريمًا لجورج أوم ، ويُرمز لها بالحرف اليوناني Ω. 1 Ω هي المقاومة التي ستنتج فرق جهد يبلغ فولتًا واحدًا استجابة لتيار يبلغ أمبيرًا واحدًا. [55] : 30–35 

المكثف هو تطوير لجرة ليدن وهو جهاز يمكنه تخزين الشحنة، وبالتالي تخزين الطاقة الكهربائية في المجال الناتج. يتكون من لوحين موصلين مفصولين بطبقة عازلة رقيقة؛ في الممارسة العملية ، يتم لف رقائق معدنية رقيقة معًا، مما يزيد من مساحة السطح لكل وحدة حجم وبالتالي السعة . وحدة السعة هي الفاراد ، التي سميت على اسم مايكل فاراداي ، ورمزها F : الفاراد الواحد هو السعة التي تتطور إلى فرق جهد يبلغ فولت واحد عندما تخزن شحنة تبلغ كولومب واحد. يتسبب المكثف المتصل بمصدر جهد في البداية في حدوث تيار أثناء تراكم الشحنة؛ ومع ذلك، فإن هذا التيار سوف يتلاشى بمرور الوقت مع ملء المكثف، وينخفض ​​في النهاية إلى الصفر. وبالتالي، لن يسمح المكثف بتيار الحالة المستقرة ، بل سيمنعه بدلاً من ذلك. [55] : 216–20 

المحث هو موصل، عادة ما يكون ملفًا من الأسلاك، يخزن الطاقة في مجال مغناطيسي استجابة للتيار الذي يمر عبره. عندما يتغير التيار، يتغير المجال المغناطيسي أيضًا، مما يؤدي إلى تحريض جهد بين طرفي الموصل. يتناسب الجهد المستحث مع معدل تغير التيار بمرور الوقت. يُطلق على ثابت التناسب اسم المحاثة . وحدة المحاثة هي الهنري ، والتي سميت على اسم جوزيف هنري ، وهو معاصر لفاراداي. الهنري الواحد هو المحاثة التي ستحث فرق جهد يبلغ فولتًا واحدًا إذا تغير التيار الذي يمر عبره بمعدل أمبير واحد في الثانية. يتعارض سلوك المحث في بعض النواحي مع سلوك المكثف: فهو يسمح بحرية بتيار غير متغير، لكنه يعارض تيارًا سريع التغير. [55] : 226–29 

الطاقة الكهربائية

القدرة الكهربائية هي المعدل الذي تنتقل به الطاقة الكهربائية بواسطة دائرة كهربائية . وحدة قياس القدرة في النظام الدولي للوحدات هي الواط ، أي جول واحد في الثانية .

القدرة الكهربائية، مثل القدرة الميكانيكية ، هي معدل القيام بالعمل ، ويقاس بالواط ، ويمثله الحرف P. يستخدم مصطلح القدرة الكهربائية بشكل عام ليعني "القدرات الكهربائية بالواط". القدرة الكهربائية بالواط التي ينتجها تيار كهربائي I يتكون من شحنة مقدارها Q كولومب كل t ثانية تمر عبر فرق جهد كهربائي ( فولتية ) مقداره V هي

أين

Q هي الشحنة الكهربائية بالكولوم
t هو الوقت بالثواني
I هو التيار الكهربائي بالأمبير
V هو الجهد الكهربائي أو الجهد بالفولت

يتم توفير الطاقة الكهربائية عمومًا للشركات والمنازل من خلال صناعة الطاقة الكهربائية . تُباع الكهرباء عادةً بالكيلووات في الساعة (3.6 ميجا جول) وهو حاصل ضرب الطاقة بالكيلووات في وقت التشغيل بالساعات. تقيس شركات المرافق الكهربائية الطاقة باستخدام عدادات الكهرباء ، والتي تحتفظ بإجمالي الطاقة الكهربائية التي يتم توصيلها إلى العميل. على عكس الوقود الأحفوري ، فإن الكهرباء هي شكل منخفض الإنتروبيا من أشكال الطاقة ويمكن تحويلها إلى حركة أو العديد من أشكال الطاقة الأخرى بكفاءة عالية. [56]

الالكترونيات

المكونات الإلكترونية المثبتة على السطح

تتعامل الإلكترونيات مع الدوائر الكهربائية التي تتضمن مكونات كهربائية نشطة مثل الصمامات المفرغة والترانزستورات والثنائيات وأجهزة الاستشعار والدوائر المتكاملة وتقنيات الربط السلبي المرتبطة بها. [57] : 1-5، 71  يجعل السلوك غير الخطي للمكونات النشطة وقدرتها على التحكم في تدفقات الإلكترونات التبديل الرقمي ممكنًا ، [ 57] : 75  وتُستخدم الإلكترونيات على نطاق واسع في معالجة المعلومات والاتصالات ومعالجة الإشارات . تعمل تقنيات الربط مثل لوحات الدوائر وتكنولوجيا تغليف الإلكترونيات وغيرها من أشكال البنية التحتية للاتصالات المتنوعة على إكمال وظائف الدائرة وتحويل المكونات المختلطة إلى نظام عمل منتظم .

اليوم، تستخدم معظم الأجهزة الإلكترونية مكونات أشباه الموصلات للتحكم في الإلكترونات. تتم دراسة المبادئ الأساسية التي تشرح كيفية عمل أشباه الموصلات في فيزياء الحالة الصلبة ، [58] في حين أن تصميم وبناء الدوائر الإلكترونية لحل المشكلات العملية يشكل جزءًا من هندسة الإلكترونيات . [59]

الموجة الكهرومغناطيسية

أظهر عمل فاراداي وأمبير أن المجال المغناطيسي المتغير بمرور الوقت يخلق مجالًا كهربائيًا، وأن المجال الكهربائي المتغير بمرور الوقت يخلق مجالًا مغناطيسيًا. وبالتالي، عندما يتغير أي من المجالين بمرور الوقت، يتم دائمًا تحريض مجال للآخر. [23] : 696–700  هذه الاختلافات هي موجة كهرومغناطيسية . تم تحليل الموجات الكهرومغناطيسية نظريًا بواسطة جيمس كليرك ماكسويل في عام 1864. طور ماكسويل مجموعة من المعادلات التي يمكن أن تصف بشكل لا لبس فيه العلاقة المتبادلة بين المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي والشحنة الكهربائية والتيار الكهربائي. علاوة على ذلك، يمكنه إثبات أنه في الفراغ ستسافر مثل هذه الموجة بسرعة الضوء ، وبالتالي فإن الضوء نفسه هو شكل من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي. معادلات ماكسويل ، التي توحد الضوء والحقول والشحنة هي واحدة من المعالم العظيمة في الفيزياء النظرية. [23] : 696–700 

لقد مكن عمل العديد من الباحثين من استخدام الإلكترونيات لتحويل الإشارات إلى تيارات متذبذبة عالية التردد ، ومن خلال موصلات ذات شكل مناسب، تسمح الكهرباء بنقل واستقبال هذه الإشارات عبر الموجات الراديوية لمسافات طويلة جدًا. [60]

الإنتاج والتخزين والاستخدامات

التوليد والنقل

مولد كهربائي من أوائل القرن العشرين صنع في بودابست ، المجر ، في قاعة توليد الطاقة في محطة للطاقة الكهرومائية (تصوير بروكودين-جورسكي ، 1905-1915).

في القرن السادس قبل الميلاد، أجرى الفيلسوف اليوناني طاليس الملطي تجارب على قضبان الكهرمان: كانت هذه أولى الدراسات في إنتاج الكهرباء. في حين أن هذه الطريقة، المعروفة الآن باسم التأثير الكهربائي الاحتكاكي ، يمكنها رفع الأجسام الخفيفة وتوليد الشرارات، إلا أنها غير فعالة للغاية. [61] لم يكن هناك مصدر قابل للتطبيق للكهرباء متاحًا إلا بعد اختراع البطارية الفولتية في القرن الثامن عشر. تخزن البطارية الفولتية، وسلالتها الحديثة، البطارية الكهربائية ، الطاقة كيميائيًا وتوفرها عند الطلب في شكل كهرباء. [61]

يتم توليد الطاقة الكهربائية عادة بواسطة مولدات كهروميكانيكية . يمكن تشغيل هذه المولدات بالبخار الناتج عن احتراق الوقود الأحفوري أو الحرارة المنبعثة من التفاعلات النووية، ولكن أيضًا بشكل أكثر مباشرة من الطاقة الحركية للرياح أو المياه المتدفقة. لا يزال التوربين البخاري الذي اخترعه السير تشارلز بارسونز في عام 1884 يستخدم لتحويل الطاقة الحرارية للبخار إلى حركة دورانية يمكن استخدامها بواسطة المولدات الكهروميكانيكية. لا تشبه هذه المولدات مولد القرص أحادي القطب الذي اخترعه فاراداي عام 1831، لكنها لا تزال تعتمد على مبدأه الكهرومغناطيسي القائل بأن الموصل الذي يربط مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا يحفز فرق جهد عبر طرفيه. [62] تعتمد الكهرباء المولدة بواسطة الألواح الشمسية على آلية مختلفة: يتم تحويل الإشعاع الشمسي مباشرة إلى كهرباء باستخدام التأثير الكهروضوئي . [63]

مزرعة رياح مكونة من حوالي اثني عشر توربينًا هوائيًا أبيض اللون ذو ثلاث شفرات.
تكتسب طاقة الرياح أهمية متزايدة في العديد من البلدان.

ينمو الطلب على الكهرباء بسرعة كبيرة مع تحديث الدولة وتطور اقتصادها. [64] أظهرت الولايات المتحدة زيادة بنسبة 12٪ في الطلب خلال كل عام من العقود الثلاثة الأولى من القرن العشرين، [65] وهو معدل النمو الذي تشهده الآن الاقتصادات الناشئة مثل تلك الموجودة في الهند أو الصين. [66] [67]

أدت المخاوف البيئية المتعلقة بتوليد الكهرباء ، وخاصة مساهمة حرق الوقود الأحفوري في تغير المناخ ، إلى زيادة التركيز على توليد الكهرباء من مصادر متجددة . وفي قطاع الطاقة، أصبحت طاقة الرياح والطاقة الشمسية فعّالة من حيث التكلفة، مما أدى إلى تسريع التحول في مجال الطاقة بعيدًا عن الوقود الأحفوري. [68]

النقل والتخزين

كان اختراع المحول في أواخر القرن التاسع عشر يعني إمكانية نقل الطاقة الكهربائية بكفاءة أكبر عند جهد أعلى ولكن تيار أقل. ويعني النقل الكهربائي الفعّال بدوره إمكانية توليد الكهرباء في محطات طاقة مركزية ، حيث تستفيد من اقتصاديات الحجم ، ثم يتم إرسالها لمسافات طويلة نسبيًا إلى حيث تكون هناك حاجة إليها. [69] [70]

في العادة، يجب أن يتطابق الطلب على الكهرباء مع العرض، حيث أن تخزين الكهرباء أمر صعب. [69] يجب دائمًا الاحتفاظ بكمية معينة من التوليد كاحتياطي لحماية الشبكة الكهربائية من الاضطرابات والخسائر الحتمية. [71] مع زيادة مستويات الطاقة المتجددة المتغيرة (طاقة الرياح والطاقة الشمسية) في الشبكة، أصبح من الصعب مطابقة العرض والطلب. يلعب التخزين دورًا متزايدًا في سد هذه الفجوة. هناك أربعة أنواع من تقنيات تخزين الطاقة، كل منها في حالات مختلفة من جاهزية التكنولوجيا : البطاريات (التخزين الكهروكيميائي)، التخزين الكيميائي مثل الهيدروجين ، الحراري أو الميكانيكي (مثل الطاقة الكهرومائية المضخوخة ). [72]

التطبيقات

صورة لمصباح كهربائي
يعمل المصباح المتوهج ، وهو أحد التطبيقات المبكرة للكهرباء، عن طريق تسخين جول : مرور التيار عبر المقاومة لتوليد الحرارة.

الكهرباء هي وسيلة مريحة للغاية لنقل الطاقة، وقد تم تكييفها لعدد هائل ومتزايد من الاستخدامات. [73] أدى اختراع المصباح الكهربائي المتوهج العملي في سبعينيات القرن التاسع عشر إلى أن تصبح الإضاءة واحدة من أول تطبيقات الطاقة الكهربائية المتاحة للجمهور. على الرغم من أن الكهربة جلبت معها مخاطرها الخاصة، إلا أن استبدال اللهب العاري للإضاءة بالغاز قلل بشكل كبير من مخاطر الحرائق داخل المنازل والمصانع. [74] تم إنشاء المرافق العامة في العديد من المدن مستهدفة السوق المزدهرة للإضاءة الكهربائية. في أواخر القرن العشرين وفي العصر الحديث، بدأ الاتجاه يتدفق في اتجاه تحرير قطاع الطاقة الكهربائية. [75]

كما يستخدم تأثير جول المقاوم للحرارة المستخدم في المصابيح الخيطية بشكل أكثر مباشرة في التدفئة الكهربائية . وفي حين أن هذا متعدد الاستخدامات ويمكن التحكم فيه، إلا أنه يمكن اعتباره مضيعة، حيث يتطلب معظم توليد الكهرباء بالفعل إنتاج الحرارة في محطة طاقة. [76] وقد أصدر عدد من البلدان، مثل الدنمارك، تشريعات تقيد أو تحظر استخدام التدفئة الكهربائية المقاومة في المباني الجديدة. [77] ومع ذلك، لا تزال الكهرباء مصدر طاقة عملي للغاية للتدفئة والتبريد ، [ 78] حيث تمثل تكييف الهواء / مضخات الحرارة قطاعًا متناميًا للطلب على الكهرباء للتدفئة والتبريد، والتي أصبحت شركات الكهرباء ملزمة بشكل متزايد باستيعاب آثارها. [79] [80] ومن المتوقع أن تلعب الكهربة دورًا رئيسيًا في إزالة الكربون من القطاعات التي تعتمد على حرق الوقود الأحفوري المباشر، مثل النقل (باستخدام المركبات الكهربائية ) والتدفئة (باستخدام مضخات الحرارة ). [81] [82]

تُستخدم تأثيرات الكهرومغناطيسية بشكل أكثر وضوحًا في المحرك الكهربائي ، والذي يوفر وسيلة نظيفة وفعالة للقوة المحركة. يتم توفير مصدر طاقة بسهولة لمحرك ثابت مثل الرافعة ، ولكن المحرك الذي يتحرك مع تطبيقه، مثل السيارة الكهربائية ، ملزم إما بحمل مصدر طاقة مثل البطارية، أو بجمع التيار من جهة اتصال منزلقة مثل البانتوغراف . تُستخدم المركبات التي تعمل بالكهرباء في وسائل النقل العام، مثل الحافلات والقطارات الكهربائية، [83] وعدد متزايد من السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطارية في الملكية الخاصة.

تُستخدم الكهرباء في مجال الاتصالات السلكية واللاسلكية ، والواقع أن التلغراف الكهربائي ، الذي تم عرضه تجاريًا في عام 1837 بواسطة كوك وويتستون ، [84] كان أحد أقدم تطبيقاته. ومع بناء أول أنظمة تلغراف عبر القارات ، ثم عبر المحيط الأطلسي ، في ستينيات القرن التاسع عشر، مكنت الكهرباء من إجراء الاتصالات في دقائق عبر العالم. وقد استحوذت الاتصالات عبر الألياف الضوئية والأقمار الصناعية على حصة من سوق أنظمة الاتصالات، ولكن من المتوقع أن تظل الكهرباء جزءًا أساسيًا من العملية.

تستخدم الأجهزة الإلكترونية الترانزستور ، والذي ربما يكون أحد أهم اختراعات القرن العشرين، [85] وهو حجر الأساس لجميع الدوائر الإلكترونية الحديثة. قد تحتوي الدائرة المتكاملة الحديثة على مليارات عديدة من الترانزستورات المصغرة في منطقة لا تتجاوز بضعة سنتيمترات مربعة. [86]

الكهرباء والعالم الطبيعي

التأثيرات الفسيولوجية

يتسبب الجهد المطبق على جسم الإنسان في حدوث تيار كهربائي عبر الأنسجة، ورغم أن العلاقة غير خطية، فكلما زاد الجهد زاد التيار. [87] تختلف عتبة الإدراك وفقًا لتردد الإمداد ومسار التيار، ولكنها تتراوح من حوالي 0.1 مللي أمبير إلى 1 مللي أمبير للكهرباء ذات التردد الرئيسي، على الرغم من أنه يمكن اكتشاف تيار منخفض يصل إلى ميكرو أمبير كتأثير اهتزاز كهربائي في ظل ظروف معينة. [88] إذا كان التيار مرتفعًا بدرجة كافية، فسوف يتسبب في تقلص العضلات ورجفان القلب وحروق الأنسجة . [87] إن عدم وجود أي علامة مرئية على أن الموصل مكهرب يجعل الكهرباء خطرًا معينًا. يمكن أن يكون الألم الناجم عن الصدمة الكهربائية شديدًا، مما يؤدي إلى استخدام الكهرباء في بعض الأحيان كطريقة للتعذيب . [89] لا يزال الموت الناجم عن الصدمة الكهربائية - الصعق الكهربائي - يستخدم للإعدام القضائي في بعض الولايات الأمريكية، على الرغم من أن استخدامه أصبح نادرًا جدًا بحلول نهاية القرن العشرين. [90]

الظواهر الكهربائية في الطبيعة

ثعبان البحر الكهربائي ، Electrophorus electricus

الكهرباء ليست اختراعًا بشريًا، ويمكن ملاحظتها في عدة أشكال في الطبيعة، ولا سيما البرق . العديد من التفاعلات المألوفة على المستوى العياني، مثل اللمس أو الاحتكاك أو الترابط الكيميائي ، ترجع إلى التفاعلات بين المجالات الكهربائية على المستوى الذري. المجال المغناطيسي للأرض يرجع إلى الدينامو الطبيعي للتيارات المتداولة في قلب الكوكب. [91] بعض البلورات، مثل الكوارتز ، أو حتى السكر ، تولد فرق جهد عبر وجوهها عند الضغط عليها. [92] تُعرف هذه الظاهرة باسم الكهرباء الانضغاطية ، من الكلمة اليونانية piezein (πιέζειν)، والتي تعني الضغط، وقد اكتشفها بيير وجاك كوري عام 1880. التأثير متبادل: عندما تتعرض مادة كهربائية انضغاطية لحقل كهربائي، يتغير حجمها قليلاً. [92]

بعض الكائنات الحية، مثل أسماك القرش ، قادرة على اكتشاف التغيرات في المجالات الكهربائية والاستجابة لها، وهي القدرة المعروفة باسم الاستقبال الكهربائي ، [93] بينما البعض الآخر، المسمى بالكهرومغناطيسية ، قادر على توليد الفولتية بنفسه ليكون بمثابة سلاح مفترس أو دفاعي؛ هذه هي الأسماك الكهربائية في رتب مختلفة. [3] رتبة Gymnotiformes ، والتي يعد ثعبان البحر الكهربائي أفضل مثال معروف لها ، تكتشف أو تصعق فريستها من خلال الفولتية العالية الناتجة عن خلايا العضلات المعدلة تسمى الخلايا الكهربائية . [3] [4] تنقل جميع الحيوانات المعلومات على طول أغشية خلاياها بنبضات جهد تسمى إمكانات الفعل ، والتي تشمل وظائفها الاتصال من خلال الجهاز العصبي بين الخلايا العصبية والعضلات . [ 94] تحفز الصدمة الكهربائية هذا النظام، وتتسبب في تقلص العضلات. [95] كما أن إمكانات الفعل مسؤولة عن تنسيق الأنشطة في بعض النباتات. [94]

الإدراك الثقافي

يقال أنه في خمسينيات القرن التاسع عشر، سأل السياسي البريطاني ويليام إيوارت جلادستون العالم مايكل فاراداي عن سبب قيمة الكهرباء. فأجاب فاراداي: "سيدي، قد تفرض عليها ضرائب في يوم من الأيام". [96] [97] [98] ومع ذلك، وفقًا لموقع Snopes.com، "يجب اعتبار الحكاية ملفقة لأنها لم تُذكر في أي روايات كتبها فاراداي أو معاصروه (رسائل أو صحف أو سير ذاتية) ولم تظهر إلا بعد وفاة فاراداي بوقت طويل". [99]

في القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين، لم تكن الكهرباء جزءًا من الحياة اليومية للعديد من الناس، حتى في العالم الغربي الصناعي . وبالتالي، غالبًا ما صورتها الثقافة الشعبية في ذلك الوقت على أنها قوة غامضة شبه سحرية يمكنها قتل الأحياء أو إحياء الموتى أو ثني قوانين الطبيعة بطريقة أخرى. [100] : 69  بدأ هذا الموقف بتجارب لويجي جالفاني عام 1771 التي أظهرت أن أرجل الضفادع الميتة ترتعش عند تطبيق الكهرباء الحيوانية . تم الإبلاغ عن "إعادة الإحياء" أو إنعاش الأشخاص الذين يبدو أنهم ماتوا أو غرقوا في الأدبيات الطبية بعد فترة وجيزة من عمل جالفاني. كانت ماري شيلي معروفة بهذه النتائج عندما ألفت فرانكشتاين (1819)، على الرغم من أنها لم تذكر طريقة إعادة إحياء الوحش. أصبح إعادة إحياء الوحوش بالكهرباء فيما بعد موضوعًا أساسيًا في أفلام الرعب.

مع تزايد معرفة العامة بالكهرباء باعتبارها شريان الحياة للثورة الصناعية الثانية ، كان أصحابها يُنظر إليهم في كثير من الأحيان في ضوء إيجابي، [100] : 71  مثل العمال الذين "يضعون أصابعهم على الموت في نهاية قفازاتهم وهم يجمعون الأسلاك الحية ويعيدون تجميعها" في قصيدة أبناء مارثا لروديارد كبلينج عام 1907. [ 100] : 71  ظهرت المركبات التي تعمل بالكهرباء من كل نوع بشكل كبير في قصص المغامرات مثل قصص جول فيرن وكتب توم سويفت . [100] : 71  كان يُنظر إلى أساتذة الكهرباء، سواء كانوا خياليين أو حقيقيين - بما في ذلك العلماء مثل توماس إديسون أو تشارلز شتاينميتز أو نيكولا تيسلا - على أنهم يتمتعون بقوى سحرية. [100] : 71 

مع توقف الكهرباء عن كونها شيئًا جديدًا وتحولها إلى ضرورة للحياة اليومية في النصف الأخير من القرن العشرين، فقد اكتسبت اهتمامًا خاصًا من الثقافة الشعبية فقط عندما توقفت عن التدفق، [100] : 71  وهو الحدث الذي ينذر عادةً بالكارثة. [100] : 71  الأشخاص الذين يحافظون على تدفقها، مثل البطل المجهول في أغنية جيمي ويب " Wichita Lineman " (1968)، [100] : 71  لا يزالون غالبًا ما يُنظر إليهم على أنهم شخصيات بطولية تشبه السحرة. [100] : 71 

انظر أيضا

ملحوظات

  1. ^ تختلف الروايات حول ما إذا كان هذا قبل أو أثناء أو بعد المحاضرة.
  2. ^ تختلف جميع المجالات الكهربائية تقريبًا في الفضاء. والاستثناء الوحيد هو المجال الكهربائي المحيط بموصل مستوٍ ذي مدى لا نهائي، والذي يكون مجاله موحدًا.
  1. ^ جونز، دي إيه (1991)، "الهندسة الكهربائية: العمود الفقري للمجتمع"، وقائع معهد الهندسة الكهربائية أ - العلوم والقياس والتكنولوجيا ، 138 (1): 1-10، doi :10.1049/ip-a-3.1991.0001
  2. ^ مولر، بيتر؛ كرامر، بيرند (ديسمبر 1991)، "مراجعة: الأسماك الكهربائية"، بيو ساينس ، 41 (11)، المعهد الأمريكي للعلوم البيولوجية : 794-96 [794]، doi :10.2307/1311732، JSTOR  1311732
  3. ^ abc Bullock, Theodore H. (2005), Electroreception , Springer, ص 5-7، ISBN  978-0-387-23192-1
  4. ^ ab Morris, Simon C. (2003), Life's Solution: Inevitable Humans in a Lonely Universe, Cambridge University Press, pp. 182–85, ISBN  0-521-82704-3
  5. ^ ab Stewart, Joseph (2001), Intermediate Electromagnetic Theory , World Scientific, p. 50, ISBN  981-02-4471-1
  6. ^ سيمبسون، بريان (2003)، التحفيز الكهربائي وتخفيف الألم ، Elsevier Health Sciences، ص 6-7، ISBN  0-444-51258-6
  7. ^ ديوجينس لايرتيوس، ر. د. هيكس (محرر)، "حياة الفلاسفة البارزين، الكتاب 1 الفصل 1 [24]"، مكتبة بيرسيوس الرقمية ، جامعة تافتس، مؤرشف من الأصل في 30 يوليو 2022 ، تم الاسترجاع 5 فبراير 2017 ، يؤكد أرسطو وهيبياس أنه، من خلال الجدال من المغناطيس والعنبر، نسب الروح أو الحياة حتى إلى الأشياء غير الحية.
  8. ^ أرسطو، دانيال سي ستيفنسون (المحرر)، "De Animus (On the Soul) Book 1 Part 2 (B4 verso)"، أرشيف كلاسيكيات الإنترنت ، ترجمة جيه إيه سميث، مؤرشفة من الأصل في 26 فبراير 2017 ، تم الاسترجاع في 5 فبراير 2017 ، يبدو أن طاليس أيضًا، بناءً على ما تم تسجيله عنه، قد اعتقد أن الروح هي القوة الدافعة، لأنه قال إن المغناطيس يحتوي على روح لأنه يحرك الحديد.
  9. ^ Frood, Arran (27 February 2003), Riddle of 'Baghdad's batteries', BBC, تم أرشفة النسخة الأصلية في 3 سبتمبر 2017 ، تم استرجاعها في 16 فبراير 2008
  10. ^ Baigrie, Brian (2007), Electricity and Magnetism: A Historical Perspective , Greenwood Press, pp. 7–8, ISBN  978-0-313-33358-3
  11. ^ تشالمرز، جوردون (1937)، "حجر المغناطيس وفهم المادة في إنجلترا في القرن السابع عشر"، فلسفة العلوم ، 4 (1): 75-95، doi :10.1086/286445، S2CID  121067746
  12. ^ abc Guarnieri, M. (2014), "الكهرباء في عصر التنوير"، مجلة IEEE للإلكترونيات الصناعية ، 8 (3): 60–63، doi :10.1109/MIE.2014.2335431، S2CID  34246664
  13. ^ سروديس، جيمس (2002)، فرانكلين: الأب المؤسس الأساسي، دار نشر ريجنري، ص 92-94، رقم ISBN  0-89526-163-4من غير المؤكد ما إذا كان فرانكلين قد أجرى هذه التجربة شخصيًا، ولكن من الشائع أن تنسب إليه.
  14. ^ أومان، مارتن (1987)، كل شيء عن البرق (PDF) ، منشورات دوفر، رقم ISBN 0-486-25237-X
  15. ^ ريسكين، جيسيكا (1998)، جرة ليدن لريتشارد الفقير: الكهرباء والاقتصاد في فرنسا الفرانكلينية (PDF) ، ص. 327، محفوظ (PDF) من الأصل في 12 مايو 2014 ، تم استرجاعه في 11 مايو 2014
  16. ^ ويليامسون، هيو (1775)، "تجارب وملاحظات على Gymnotus electricus، أو ثعبان البحر الكهربائي"، المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية ، 65 (65): 94-101، doi :10.1098/rstl.1775.0011، S2CID  186211272، تم أرشفته من الأصل في 30 يوليو 2022 ، تم استرجاعه في 16 يوليو 2022
  17. ^ إدواردز، بول (10 نوفمبر 2021)، تصحيح لسجل أبحاث الفيزيولوجيا الكهربية المبكرة في الذكرى السنوية الـ 250 لرحلة تاريخية إلى جزيرة ري، أرشيف مفتوح المصدر HAL
  18. ^ هانتر، جون (1775)، "حساب Gymnotus electricus"، المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية في لندن (65): 395-407
  19. ^ ab Guarnieri, M. (2014), "The Big Jump from the Legs of a Frog", مجلة IEEE للإلكترونيات الصناعية ، 8 (4): 59–61، 69، doi :10.1109/MIE.2014.2361237، S2CID  39105914
  20. ^ abc Kirby, Richard S. (1990), Engineering in History, Courier Dover Publications, ص. 331–33، ISBN  0-486-26412-2
  21. ^ abc Berkson, William (1974), Fields of Force: The Development of a World View from Faraday to Einstein, Routledge, ISBN  0-7100-7626-6
  22. ^ نايجل ماسون؛ إن جيه ماسون؛ بيتر هيوز؛ راندال ماكمولان (2001)، مقدمة في الفيزياء البيئية، تايلور وفرانسيس ، ص. 130، ISBN 978-0-7484-0765-1
  23. ^ abcdefghij Sears, Francis; et al. (1982), University Physics, Sixth Edition , Addison Wesley, ISBN  0-201-07199-1
  24. ^ هيرتز ، هاينريش (1887) ، “Ueber den Einfluss des Ultravioletten Lichtes auf die Electrical Entladung”، Annalen der Physik ، 267 (8): S.983–1000، بيب كود :1887AnP...267..983H، دوى :10.1002 /andp.18872670827، أرشفة من الأصلي في 11 يونيو 2020 ، استرجاعها 25 أغسطس 2019
  25. ^ "جائزة نوبل في الفيزياء 1921"، مؤسسة نوبل، مؤرشف من الأصل في 17 أكتوبر 2008 ، تم استرجاعه في 16 مارس 2013
  26. ^ "الحالة الصلبة"، القاموس الحر ، محفوظ من الأصل في 21 يوليو 2018
  27. ^ بلاكمور، جون سيدني (1985)، فيزياء الحالة الصلبة ، مطبعة جامعة كامبريدج، ص 1-3
  28. ^ جايجر، ريتشارد سي؛ بلالوك، ترافيس إن. (2003)، تصميم الدوائر الإلكترونية الدقيقة ، ماكجرو هيل بروفيشنال، ص 46-47، رقم ISBN 0-07-250503-6
  29. ^ "1947: اختراع الترانزستور النقطي التلامسي"، متحف تاريخ الكمبيوتر ، تم أرشفته من الأصل في 30 سبتمبر 2021 ، تم استرجاعه في 10 أغسطس 2019
  30. ^ "1948: تصور الترانزستور الوصلي"، محرك السيليكون ، متحف تاريخ الكمبيوتر ، تم أرشفته من الأصل في 30 يوليو 2020 ، تم استرجاعه في 8 أكتوبر 2019
  31. ^ اللجنة الكهروتقنية الدولية، IEV ref 113-02-13
  32. ^ لورانس س. ليرنر (1997). الفيزياء للعلماء والمهندسين ، المجلد 2، ص 636
  33. ^ كلوز، فرانك (2007)، البصلة الكونية الجديدة: الكواركات وطبيعة الكون ، مطبعة سي آر سي، ص 51، رقم ISBN  978-1-58488-798-0
  34. ^ كولومب، شارل أوغستين دي (1785)، تاريخ الأكاديمية الملكية للعلوم ، باريس، القوة التنافرية بين كرتين صغيرتين مشحونتين بنفس النوع من الكهرباء تتناسب عكسياً مع مربع المسافة بين مركزي الكرتين.
  35. ^ abcdefg Duffin, WJ (1980), الكهرباء والمغناطيسية, الطبعة الثالثة, McGraw-Hill, ISBN  0-07-084111-X
  36. ^ المجلس القومي للبحوث (1998)، الفيزياء خلال تسعينيات القرن العشرين ، مطبعة الأكاديميات الوطنية، ص 215-216، ISBN  0-309-03576-7
  37. ^ أب Umashankar، Korada (1989)، مقدمة في هندسة المجالات الكهرومغناطيسية ، العالم العلمي، ص 77-79 ، ISBN  9971-5-0921-0
  38. ^ ab Hawking, Stephen (1988), A Brief History of Time , Bantam Press, p. 77, ISBN  0-553-17521-1
  39. ^ تريفيل، جيمس (2003)، طبيعة العلم: دليل من الألف إلى الياء للقوانين والمبادئ التي تحكم كوننا، دار هوتون ميفلين للنشر، ص 74، رقم ISBN  0-618-31938-7
  40. ^ الخليلي، جيم، "الصدمة والرعب: قصة الكهرباء"، بي بي سي هورايزون
  41. ^ وارد، روبرت (1960)، مقدمة في الهندسة الكهربائية ، برنتيس هول، ص 18
  42. ^ Solymar, L. (1984)، محاضرات حول النظرية الكهرومغناطيسية، مطبعة جامعة أكسفورد، ص 140، ISBN  0-19-856169-5
  43. ^ "Lab Note #105 EMI Reduction – Unsuppressed vs. Suppressed", Arc Suppression Technologies, April 2011, تم أرشفته من الأصل في 5 مارس 2016 ، تم استرجاعه في 7 مارس 2012
  44. ^ abc Bird, John (2007), Electrical and Electronic Principles and Technology, 3rd edition , Newnes, ISBN  978-1-4175-0543-2
  45. ^ ab Morely & Hughes (1970)، مبادئ الكهرباء، الطبعة الخامسة ، لونجمان، ص 73، ISBN  0-582-42629-4
  46. ^ أب نايدو، MS؛ Kamataru، V. (1982)، هندسة الجهد العالي ، تاتا ماكجرو هيل، ISBN  0-07-451786-4
  47. ^ بول جيه ناهين (9 أكتوبر 2002)، أوليفر هيفسايد: حياة وعمل وأوقات عبقري كهربائي في العصر الفيكتوري ، مطبعة جونز هوبكنز، رقم ISBN 978-0-8018-6909-9
  48. ^ Serway, Raymond A. (2006), Serway's College Physics , Thomson Brooks, ص. 500، ISBN  0-534-99724-4
  49. ^ Saeli, Sue; MacIsaac, Dan (2007), "Using Gravitational Analogies To Introduce Elementary Electrical Field Theory Concepts", The Physics Teacher , 45 (2): 104, Bibcode :2007PhTea..45..104S, doi :10.1119/1.2432088, تم أرشفته من الأصل في 16 فبراير 2008 , تم استرجاعه في 9 ديسمبر 2007
  50. ^ تومسون، سيلفانوس ب. (2004)، مايكل فاراداي: حياته وعمله ، إليبرون كلاسيكس، ص. 79، ISBN  1-4212-7387-X
  51. ^ ab Morely & Hughes, Principles of Electricity, Fifth edition , pp. 92–93
  52. ^ ab Institution of Engineering and Technology , Michael Faraday: Biography, تم أرشفة النسخة الأصلية في 3 يوليو 2007 , تم استرجاعها في 9 ديسمبر 2007
  53. ^ ليز، جيمس (2017)، الفيزياء في خمسين لحظة فارقة: جدول زمني للمعالم العلمية، كواد بوكس، 1831: مايكل فاراداي يبتكر قرص فاراداي، رقم ISBN 978-0-85762-762-9
  54. ^ أوروني ، بول بيتر. وآخرون. (2023)، “19.2: دوائر السلسلة”، فيزياء ، OpenStax، ص. 612، ردمك 978-1-951693-21-3
  55. ^ abcd Alexander, Charles; Sadiku, Matthew (2006), Fundamentals of Electric Circuits (3, revision ed.), McGraw-Hill, ISBN 978-0-07-330115-0
  56. ^ سميث، كلير (2001)، الفيزياء البيئية
  57. ^ ab Horowitz, Paul; Hill, Winfield (2015), The Art of Electronics (3rd ed.), Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-80926-9
  58. ^ سينجلتون، جون (30 أغسطس 2001)، نظرية النطاق والخصائص الإلكترونية للمواد الصلبة، مطبعة جامعة أكسفورد، ص 49، ISBN 978-0-19-105746-5
  59. ^ أجراوال، أنانت؛ لانج، جيفري (1 يوليو 2005)، أساسيات الدوائر الإلكترونية التناظرية والرقمية، إلسيفير، رقم ISBN 978-0-08-050681-4
  60. ^ تشارلز ليجيت فورتسكيو (1913)، التلغراف اللاسلكي، مطبعة جامعة كامبريدج ، ص. 17، ISBN 9781107605909
  61. ^ ab Dell, Ronald; Rand, David (2001), "Understanding Batteries", NASA Sti/Recon Technical Report N , 86 , Royal Society of Chemistry: 2–4, Bibcode :1985STIN...8619754M, ISBN  0-85404-605-4
  62. ^ ماكلارين، بيتر جي. (1984)، الطاقة الكهربائية الأولية والآلات، إليس هوروود، ص 182-183، ISBN  0-85312-269-5
  63. ^ "كيف يتم توليد الكهرباء"، إدارة معلومات الطاقة الأمريكية (EIA) ، 9 نوفمبر 2022 ، تم استرجاعه في 19 فبراير 2023
  64. ^ برايس، روبرت (2020)، مسألة القوة: الكهرباء وثروة الأمم، الشؤون العامة، ص 352، ISBN 978-1-61039-749-0, تم أرشفته من الأصل في 7 نوفمبر 2021 , تم استرجاعه في 7 نوفمبر 2021
  65. ^ معهد إديسون للكهرباء، تاريخ صناعة الطاقة الكهربائية في الولايات المتحدة، 1882-1991، تم أرشفته من الأصل في 6 ديسمبر 2010 ، تم استرجاعه في 8 ديسمبر 2007
  66. ^ منتدى قيادة عزل الكربون، ملخص الطاقة في الهند، محفوظ من الأصل في 5 ديسمبر 2007 ، تم استرجاعه في 8 ديسمبر 2007
  67. ^ IndexMundi, China Electricity – consumption، مؤرشف من الأصل في 17 يونيو 2019 ، تم استرجاعه في 8 ديسمبر 2007
  68. ^ Kutscher, CF; Milford, JB; Kreith, F. (2019), Principles of Sustainable Energy Systems, Mechanical and Aerospace Engineering Series (Third ed.), CRC Press , p. 5, ISBN 978-0-429-93916-7, تم أرشفته من الأصل في 6 يونيو 2020
  69. ^ ab Patterson, Walter C. (1999), تحويل الكهرباء: الجيل القادم من التغيير ، Earthscan، ص 44-48، ISBN  1-85383-341-X
  70. ^ معهد إديسون للكهرباء، تاريخ صناعة الطاقة الكهربائية، تم أرشفته من الأصل في 13 نوفمبر 2007 ، تم استرجاعه في 8 ديسمبر 2007
  71. ^ كاستيلو، أنيا؛ جايم، دينيس ف. (2014)، "تطبيقات تخزين الطاقة على نطاق الشبكة في تكامل الطاقة المتجددة: دراسة استقصائية"، تحويل الطاقة والإدارة ، 87 : 885-894، رمز Bibcode : 2014ECM....87..885C، doi : 10.1016/j.enconman.2014.07.063، ISSN  0196-8904
  72. ^ مستقبل تخزين الطاقة (PDF) ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، 2022، ص 11-16، ISBN 978-0-578-29263-2
  73. ^ والد، ماثيو (21 مارس 1990)، "الاستخدام المتزايد للكهرباء يثير تساؤلات حول العرض"، نيويورك تايمز ، تم أرشفته من الأصل في 8 يناير 2008 ، تم استرجاعه في 9 ديسمبر 2007
  74. ^ دالروي جونز، بيتر، مجتمع المستهلك: تاريخ الرأسمالية الأمريكية ، كتب بنغوين، ص 211
  75. ^ "الطريق الوعر لتحرير الطاقة"، EnPowered، 28 مارس 2016، مؤرشف من الأصل في 7 أبريل 2017 ، تم استرجاعه في 29 مايو 2017
  76. ^ ريفيل، تشارلز وبينيلوب (1992)، البيئة العالمية: تأمين مستقبل مستدام، جونز وبارتليت، ص 298، ISBN  0-86720-321-8
  77. ^ وزارة البيئة والطاقة الدنماركية، "F.2 قانون إمدادات الحرارة"، البلاغ الوطني الثاني للدنمرك بشأن تغير المناخ ، مؤرشف من الأصل في 8 يناير 2008 ، تم استرجاعه في 9 ديسمبر 2007
  78. ^ براون، تشارلز إي. (2002)، مصادر الطاقة ، سبرينغر، ISBN  3-540-42634-5
  79. ^ Hojjati, B.; Battles, S., The Growth in Electricity Demand in US Households, 1981–2001: Implications for Carbon Emissions (PDF) , تم أرشفته من الأصل (PDF) في 16 فبراير 2008 , تم استرجاعه في 9 ديسمبر 2007
  80. ^ "من المتوقع أن يرتفع الطلب على تكييف الهواء بحلول عام 2050"، مجلة الإيكونوميست ، ISSN  0013-0613 ، تم استرجاعه في 13 مارس 2023
  81. ^ Pathak, M.; Slade, R.; Shukla, PR; Skea, J.; et al. (2023), "Technical Summary" (PDF) , Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernment Commission on Climate Change , p. 91, doi :10.1017/9781009157926.002, ISBN 9781009157926
  82. ^ Watson, SD; Crawley, J.; Lomas, KJ; Buswell, RA (2023), "Predicting future GB heat pump electricity demand", Energy and Buildings , 286 : 112917, doi : 10.1016/j.enbuild.2023.112917 , ISSN  0378-7788, S2CID  257067540
  83. ^ "المواصلات العامة"، أخبار الطاقة البديلة ، 10 مارس 2010، مؤرشف من الأصل في 4 ديسمبر 2010 ، تم استرجاعه في 2 ديسمبر 2010
  84. ^ ليفين، جون (يوليو 2010)، "إدخال التلغراف الكهربائي في بريطانيا، إعادة تقييم لعمل كوك وويتستون"، المجلة الدولية لتاريخ الهندسة والتكنولوجيا ، 80 (2): 268-299، doi :10.1179/175812110X12714133353911، ISSN  1758-1206، S2CID  110320981
  85. ^ هيريك، دينيس ف. (2003)، إدارة وسائل الإعلام في عصر العمالقة: ديناميكيات الأعمال في الصحافة ، دار بلاكويل للنشر، رقم ISBN  0-8138-1699-8
  86. ^ Das, Saswato R. (15 December 2007), "The tiny, mighty transistor", Los Angeles Times , تم أرشفته من الأصل في 11 أكتوبر 2008 , تم استرجاعه في 12 يناير 2008
  87. ^ ab Tleis, Nazir (2008), Power System Modelling and Fault Analysis , Elsevier, ص 552-554، ISBN  978-0-7506-8074-5
  88. ^ Grimnes, Sverre (2000)، Bioimpedance and Bioelectricity Basic ، Academic Press، ص. 301–09، ISBN  0-12-303260-1
  89. ^ ليبشولتز ، جيه. هيلت، MLJH (2002)، أخبار الجريمة والتلفزيون المحلي ، Lawrence Erlbaum Associates، ص. 95، ردمك  0-8058-3620-9
  90. ^ ليندرز، أنولا؛ كانسال، شوبها باي؛ شوب، كايل؛ أوكلي، صامويل (2021)، "وعود ومخاطر الحلول التكنولوجية للمشاكل المتعلقة بعقوبة الإعدام"، الإنسانية والمجتمع ، 45 (3): 384-413، doi :10.1177/0160597620932892، ISSN  0160-5976، S2CID  225595301
  91. ^ إنكريناز ، تيريز (2004)، النظام الشمسي ، سبرينغر، ص. 217، ردمك  3-540-00241-3
  92. ^ أ ب ليما دي فاريا ، خوسيه. Buerger، Martin J. (1990)، “Historical Atlas of Crystallography”، Zeitschrift für Kristallographie ، 209 (12)، سبرينغر: 67، بيب كود :1994ZK....209.1008P، دوى :10.1524/zkri.1994.209.12.1008a، رقم ISBN  0-7923-0649-X
  93. ^ إيفانسفيتش، فلاديمير وتيجانا (2005)، الديناميكية الحيوية الطبيعية ، وورلد ساينتيفيك، ص 602، ISBN  981-256-534-5
  94. ^ ab Kandel, E.; Schwartz, J.; Jessell, T. (2000), Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional, ص 27-28، ISBN  0-8385-7701-6
  95. ^ دافيدوفيتس، بول (2007)، الفيزياء في البيولوجيا والطب ، أكاديميك بريس، ص 204-205، ISBN 978-0-12-369411-9
  96. ^ جاكسون، مارك (4 نوفمبر 2013)، الفيزياء النظرية – مثل الجنس، ولكن دون الحاجة إلى التجربة، المحادثة، مؤرشفة من الأصل في 4 أبريل 2014 ، تم استرجاعها في 26 مارس 2014
  97. ^ بوليمينيس، مايكل (ديسمبر 2010)، "فاراداي والفوائد المالية للعلم"، نيتشر ، 468 (7324): 634، Bibcode :2010Natur.468..634P، doi : 10.1038/468634d ، ISSN  1476-4687، PMID  21124439، S2CID  4420175
  98. ^ هوير، رولف (فبراير 2011)، "يومًا ما، سيدي، قد تفرض الضرائب عليه"، نشرة سيرن (7–08/2011)
  99. ^ ميكلسون ، ديفيد (25 نوفمبر 2000) ، “إقتباس ضريبة مايكل فاراداي”، سنوبس
  100. ^ abcdefghi Van Riper, A. Bowdoin (2002)، العلم في الثقافة الشعبية: دليل مرجعي ، ويستبورت: مطبعة جرينوود ، ISBN 0-313-31822-0

مراجع

  • بنيامين، بارك (1898)، تاريخ الكهرباء: (النهضة الفكرية في الكهرباء) من العصور القديمة إلى أيام بنيامين فرانكلين، نيويورك: جيه وايلي وأولاده
  • هاموند، بيرسي (1981)، "الكهرومغناطيسية للمهندسين"، نيتشر ، 168 (4262)، بيرغامون: 4-5، رمز الكتاب : 1951Natur.168....4G، doi : 10.1038/168004b0، ISBN 0-08-022104-1، S2CID  27576009
  • موريلي، أ.؛ هيوز، إي. (1994)، مبادئ الكهرباء (الطبعة الخامسة)، لونجمان، رقم ISBN 0-582-22874-3
  • نهوي، محمود؛ جوزيف، إدمينيستر (1965)، الدوائر الكهربائية ، ماكجرو هيل، ISBN 978-0071422413
  • نايدو، MS؛ Kamataru، V. (1982)، هندسة الجهد العالي ، تاتا ماكجرو هيل، ISBN 0-07-451786-4
  • نيلسون، جيمس؛ ريدل، سوزان (2007)، الدوائر الكهربائية ، برنتيس هول، ISBN 978-0-13-198925-2
  • باترسون، والتر سي. (1999)، تحويل الكهرباء: الجيل القادم من التغيير ، إيرثسكان، رقم ISBN 1-85383-341-X
يحتوي موقع Wikiquote على اقتباسات متعلقة بالكهرباء .
ابحث عن الكهرباء في ويكاموس، القاموس الحر.
تحتوي ويكي الجامعة على مصادر تعليمية حول الكهرباء
تحتوي ويكيميديا ​​كومنز على وسائط متعددة متعلقة بالكهرباء .
  • فصل المفاهيم الأساسية للكهرباء من كتاب وسلسلة دروس في الدوائر الكهربائية المجلد 1 DC.
  • "مائة عام من الكهرباء"، مايو 1931، مجلة Popular Mechanics
  • معايير المقبس والمقبس
  • مفاهيم خاطئة عن الكهرباء
  • الكهرباء والمغناطيسية
  • فهم الكهرباء والإلكترونيات في حوالي 10 دقائق

Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Electricity&oldid=1253563086"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate