ما الفرق بين الأمبير والفولت ومن أين أتت هذه التسميات؟

الفولت والأمبير مصطلحان شائعان جداً عندما نتعامل مع الكهرباء والأجهزة الكهربائية. وعلى الرغم من أنهما وحدتان فيزيائيتان تقيسان معلمات مختلفة، فإن الكثير من الناس يواجهون صعوبة في التمييز بينهما. فما الأمبير وما الفرق بينه وبين الفولت ومن أين أتت هذه التسميات؟

ما التيار الكهربائي؟

بداية ما هو التيار الكهربائي؟ حسناً، يصف الفيزيائيون التيار بأنه انتقال الشحنات الموجبة من الطرف الموجب إلى الطرف السالب في الدائرة الكهربائية، وهو ما يُسمى بالتيار التقليدي أو تيار فرانكلين، في حين أن الكيميائيين يصفون التيار بأنه الشحنات السالبة (الإلكترونات) التي تنتقل من الطرف السالب إلى الطرف الموجب من الدائرة الكهربائية.

بشكل عام، التيار الكهربائي هو حركة أو تدفق حاملات الشحنة الكهربائية، كالإلكترونات ذات الشحنة السالبة أو البروتونات ذات الشحنة الموجبة، أو الأيونات التي فقدت أو اكتسبت إلكتروناً واحداً أو أكثر. وفي حالة التيار الكهربائي الذي يتدفق عبر الأسلاك، تكون حاملات الشحنة عبارة عن إلكترونات. والآن، ولقياس كمية حاملات الشحنة التي تمر في أي نقطة من السلك خلال وحدة زمنية سوف نستخدم الأمبير. فما هو الأمبير؟

ما هو الأمبير؟

هو الوحدة المستخدمة في النظام الدولي للوحدات لقياس معدل تدفق الإلكترونات (أو التيار) في موصل كهربائي، و1 أمبير من التيار تعني أن 1 كولوم من الشحنة الكهربائية (1 كولوم هي 6.2 × 10^18 من حاملات الشحنة) تتدفق عبر نقطة معينة في ثانية واحدة. إذاً، كلما زادت شحنة الجسيمات التي تتحرك عبر نقطة محددة تزداد قيمة الأمبير.

يشار إلى أن الإلكترونات لا تتحرك فعلياً على طول السلك، أي أن الإلكترون لن يغير مكانه وينتقل مباشرة إلى نهاية السلك، لأن الإلكترونات الفردية تتحرك ببطء شديد وبسرعة انجراف تبلغ 0.01 سنتيمتر في الثانية، وهذا يعني أن الإلكترون سوف يستغرق 5 ساعات لكي ينتقل مسافة 200 سم، لكن ما يحدث في الواقع هو أن الإلكترونات تدفع بعضها بعضاً على طول السلك، أي أن الإلكترون يدفع إلكتروناً مجاوراً له والذي يدفع إلكتروناً مجاوراً له وهكذا على طول السلك، بالتالي فإن المجال الكهربائي وليس الإلكترونات هو ما يتحرك بسرعة تقترب من سرعة الضوء في الدائرة الكهربائية.

ما الفرق بين الأمبير والفولت؟

لجعل الإلكترونات تتحرك باتجاه واحد عبر السلك الكهربائي، لا بُدّ من وجود قوة دفع كهربائية تؤثر على هذه الإلكترونات على نحو يقلل من حركتها العشوائية ويدفعها لتتحرك في اتجاه واحد. على سبيل المثال، يمكن تشبيه التيار الكهربائي بالمياه المتدفقة عبر أنبوب المياه، على الرغم من أن التشبيه ليس دقيقاً لكنه للتوضيح فقط، فحتى يتدفق الماء عبر الأنبوب في اتجاه واحد لا بُدّ من وجود ضغط على أحد طرفي الأنبوب، وكمية المياه التي تتدفق في الأنبوب تتناسب طردياً مع كمية الضغط الواقع عليها. هذا الضغط في حالة التيار الكهربائي هو القوة الدافعة الكهربائية، وتُعرف كميتها بالجهد الكهربائي (تخلخل الشحنات) الذي يُقاس بالفولت.

فالفولت هو الوحدة المستخدمة في النظام الدولي للوحدات لقياس فرق الجهد أو القوة التي تسبب تدفق الإلكترونات عبر الموصل. والفولت يساوي مقدار الطاقة مقدرة بالجول لتحريك شحنة مقدارها 1 كولوم من الإلكترونات، أي أن الفولت يقيس الشغل أو الجهد المبذول الذي تقوم به الشحنة الكهربائية للانتقال من طرف إلى آخر.

إذاً، يمكن القول إن الاختلافات الرئيسية بين الأمبير والفولت باختصار هي:

التعريف: يقيس الأمبير معدل تدفق الإلكترونات عبر الموصل، أما الفولت فيقيس القوة التي تسبب تدفق الإلكترونات عبر الموصل.
الكمية المقاسة: يقيس الأمبير التيار الكهربائي، ويقيس الفولت فرق الجهد والقوة الدافعة الكهربائية.
الصيغة الرياضية (Formula): بالنسبة للأمبير هي كولوم/ ثانية، أما بالنسبة للفولت هي جول/ كولوم.
أداة القياس: يُستخدم مقياس التيار الكهربائي أو الأميتر (Ammeter) لقياس التيار الكهربائي في الدائرة، في حين يقيس مقياس الجهد الكهربائي أو الفولتميتر (Voltmeter) الجهد الكهربائي.

من أين أتت تسمية الأمبير والفولت؟

سُميت وحدة قياس التيار الكهربائي بالأمبير تيمناً بعالم الفيزياء الفرنسي أندريه ماري أمبير الذي أسس الديناميكا الكهربائية، وقد ولد في 20 يناير/ كانون الثاني عام 1775، وتوفي في 10 يونيو/ حزيران عام 1836.

في حين سُميت وحدة قياس الجهد الكهربائي بالفولت تيمناً بعالم الفيزياء الإيطالي أليساندرو فولتا، الذي ولد في 18 فبراير/ شباط عام 1745، وتوفي في 5 مارس/ آذار عام 1827، وهو أول من اخترع البطارية الكهربائية التي توفر المصدر الأول للتيار المستمر.