أنواع الكهرباء

سنتعرف اليوم علي أنواع الكهرباء وكيف تعمل الكهرباء على تشغيل عالمنا الحديث وتضيء منازلنا وتقود أجهزتنا وتغذي الصناعات من اللحظة التي نستيقظ فيها إلى النوم نعتمد على هذه القوة غير المرئية التي أصبحت جزءا لا يتجزأ من حياتنا اليومية يعد فهم أنواع الكهرباء وكيفية عملها أمرا بالغ الأهمية لأي شخص مهتم باستهلاك الطاقة أو الاستدامة أو ببساطة لديه فضول حول العالم من حوله

تتعمق هذه المقالة في أنواع الكهرباء المختلفة وتستكشف خصائصها وتطبيقاتها سنلقي نظرة على أساسيات كيفية توليد الكهرباء وتوزيعها بالإضافة إلى الاختلافات بين التيار المتردد (AC) والتيار المستمر (DC) في نهاية المقال وبعد القراءة سيكون لدى القراء فهم شامل للأشكال المختلفة للطاقة الكهربائية وأدوارها في تشغيل عالمنا المتصل بشكل متزايد

محتويات المقالة

أساسيات الكهرباء

لفهم مفهوم الكهرباء من الضروري فهم اللبنات الأساسية للكون: الذرات تشكل هذه الجسيمات المجهرية كل شيء من حولنا من الهواء الذي نتنفسه إلى الأجسام التي نعيش فيها الذرات صغيرة بشكل لا يصدق مع تركيب الملايين على رأس دبوس

ما هي الكهرباء؟

الكهرباء هي شكل أساسي من أشكال الطاقة التي يمكن ملاحظتها في أشكال إيجابية وسلبية يحدث بشكل طبيعي كما هو الحال في البرق أو يمكن إنتاجه كما هو الحال في المولد في جوهرها الكهرباء هي نتيجة تراكم أو حركة الإلكترونات

دور الإلكترونات

تلعب بنية الذرة دورا حاسما في فهم الكهرباء تتكون الذرة من نواة في مركزها تتكون من البروتونات والنيوترونات تدور الإلكترونات حول النواة في أغلفة إذا كانت النواة بحجم كرة التنس فسيكون قطر الذرة بأكملها حوالي 1450 قدما مقارنة بأحد أكبر الملاعب الرياضية في العالم

تحمل البروتونات شحنة موجبة بينما تحمل الإلكترونات شحنة سالبة تجذب هذه الشحنات المتقابلة بعضها البعض مما يخلق قوة كهربائية تحمل الإلكترونات في أغلفتها عندما تحتوي الذرة على عدد متساو من البروتونات والإلكترونات فإنها تكون متوازنة
أحيانا يكون للإلكترونات الموجودة في الأغلفة الخارجية للذرة جاذبية ضعيفة للبروتونات يمكن دفع هذه الإلكترونات خارج مداراتها والانتقال من ذرة إلى أخرى عند تطبيق قوة حركة الإلكترونات هذه هي ما نسميه الكهرباء

الموصلات والعوازل

يمكن تصنيف المواد بناء على مدى سهولة سماحها بحركة الإلكترونات:

الموصلات: تسمح هذه المواد بسهولة بتدفق الإلكترونات المعادن هي أمثلة جيدة على الموصلات
العوازل: تقاوم هذه المواد تدفق الإلكترونات العديد من المواد غير المعدنية مثل المطاط والبلاستيك هي عوازل

تحدث ظاهرة الكهرباء الساكنة عندما تنتقل الجسيمات المشحونة من جسم إلى آخر على سبيل المثال عندما يفرك جسمان معا خاصة إذا كانا عازلين والهواء جافا فإنهما يكتسبان شحنتين متساويتين ومتعاكستين يصبح الجسم الذي يفقد الإلكترونات موجبة الشحنة بينما يصبح الآخر سالبا الشحنة

يساعد فهم هذه الأساسيات في تفسير الظواهر الكهربائية المختلفة ويشكل الأساس لتسخير الكهرباء في حياتنا اليومية اذا اردتم نصائح واستشارة من فني كهربائي الكويت فنقدمها لكم الان

الأنواع الرئيسية للكهرباء

التيار المستمر (DC)

التيار المستمر (DC) هو نوع من الكهرباء يتميز بالتدفق أحادي الاتجاه للشحنة الكهربائية في التيار المستمر تتحرك الإلكترونات بثبات في اتجاه واحد على غرار تدفق النهر يوجد هذا النوع من الكهرباء بشكل شائع في البطاريات والخلايا الشمسية والعديد من الأجهزة الإلكترونية

تتميز طاقة التيار المستمر بالعديد من الخصائص الرئيسية:

الجهد المستمر: يظل الجهد في دائرة التيار المستمر ثابتا بمرور الوقت
قطبية: DC لديه قطبية ثابتة مع محطة إيجابية وسالبة محددة بوضوح
قدرة التخزين: يمكن تخزين التيار المستمر في البطاريات مما يجعله مناسبا للأجهزة المحمولة

يستخدم التيار المستمر على نطاق واسع في تطبيقات الجهد المنخفض لا سيما في الأجهزة التي تعمل بالبطاريات أو الألواح الشمسية تتطلب معظم الدوائر الإلكترونية طاقة تيار مستمر لتعمل بشكل صحيح في تطبيقات السيارات DC هو الشكل الأساسي للكهرباء المستخدمة توفر بطاريات السيارات طاقة التيار المستمر لبدء تشغيل المحرك والإضاءة وأنظمة المركبات الأخرى

التيار المتردد (AC)

التيار المتردد (AC) هو تيار كهربائي يعكس اتجاهه بشكل دوري ويغير حجمه باستمرار مع مرور الوقت على عكس التيار المستمر يتحول تدفق الإلكترونات في التيار المتردد ذهابا وإيابا على فترات منتظمة

تشمل الميزات الرئيسية للتكييف ما يلي:

شكل الموجة الجيبية: يتبع التيار المتردد عادة نمط موجة جيبية مع تناوب الجهد والتيار بين القيم الإيجابية والسالبة
التردد: التيار المتردد له تردد محدد يقاس بالهرتز (هرتز) والذي يمثل عدد الدورات في الثانية في معظم البلدان يكون التردد القياسي إما 50 هرتز أو 60 هرتز
سهولة الإرسال: يمكن نقل التيار المتردد بسهولة عبر مسافات طويلة مع الحد الأدنى من فقدان الطاقة مما يجعله الخيار المفضل لتوزيع الطاقة
التيار المتردد هو شكل من أشكال الكهرباء التي يتم توصيلها إلى المنازل والشركات من خلال منافذ الطاقة يتم استخدامه لتشغيل معظم الأجهزة المنزلية والمعدات الصناعية

مقارنة التيار المستمر والتيار المتردد

في حين أن كلا من التيار المستمر والتيار المتردد هما شكلان من أشكال الطاقة الكهربائية إلا أن لهما خصائص وتطبيقات مميزة:

اتجاه التدفق: يتدفق التيار المستمر في اتجاه واحد بينما يعكس التيار المتردد الاتجاه بشكل دوري
الجهد: يحافظ التيار المستمر على جهد ثابت بينما يختلف جهد التيار المتردد جيبيا بمرور الوقت
كفاءة الإرسال: التيار المتردد أكثر كفاءة لنقل الطاقة لمسافات طويلة نظرا لقدرته على التحول بسهولة إلى جهد أعلى أو أقل
التطبيقات: التيار المستمر شائع في الإلكترونيات المحمولة وأنظمة السيارات بينما يستخدم التيار المتردد في إمدادات الطاقة المنزلية والصناعية

يعد فهم هذين النوعين من الكهرباء أمرا بالغ الأهمية لأي شخص مهتم بأنظمة الطاقة أو الهندسة الكهربائية أو حلول الطاقة المستدامة

توليد الكهرباء

ينطوي توليد الكهرباء على طرق مختلفة لكل منها خصائصه وتأثيراته البيئية الأنواع الثلاثة الرئيسية لمحطات الطاقة هي الوقود الأحفوري والطاقة النووية ومصادر الطاقة المتجددة

محطات توليد الطاقة بالوقود الأحفوري

توفر محطات توليد الطاقة بالوقود الأحفوري غالبية الطاقة الكهربائية في العالم تحرق هذه النباتات الفحم أو النفط أو الغاز لتوليد الحرارة والتي تستخدم بعد ذلك لتوليد البخار يقوم البخار بتشغيل التوربينات المتصلة بالمولدات مما ينتج الكهرباء في حين أن محطات الوقود الأحفوري موثوقة وغير مكلفة نسبيا للبناء إلا أن لها عيوبا بيئية كبيرة

في عام 2017 ولد الوقود الأحفوري 645٪ من الكهرباء في جميع أنحاء العالم ومع ذلك فإن هذه النباتات هي بواعث رئيسية لثاني أكسيد الكربون (CO2) وهو غاز دفيئة يساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري تنتج المحطات التي تعمل بالفحم على وجه الخصوص كميات أكبر من انبعاثات CO2 لكل وحدة من الكهرباء المولدة مقارنة بالنفط أو الغاز الطبيعي بالإضافة إلى ذلك تطلق محطات توليد الطاقة بالوقود الأحفوري ملوثات أخرى مثل أكاسيد الكبريت والنيتروجين والتي تسبب الأمطار الحمضية

محطات الطاقة النووية

تستخدم مفاعلات الطاقة النووية الحرارة الناتجة عن تقسيم ذرات اليورانيوم لتوليد البخار وتشغيل التوربينات هذه العملية المعروفة باسم الانشطار لا تطلق غازات الدفيئة أثناء توليد الكهرباء في عام 2018 شكلت القوى النووية 105٪ من إنتاج الكهرباء في العالم

تعمل محطات الطاقة النووية عن طريق تدوير المياه عبر قلب المفاعل حيث يتم تسخينها بواسطة عملية الانشطار ثم يتدفق الماء الساخن المضغوط عبر الأنابيب في مولد بخار مما يؤدي إلى تسخين مصدر مياه منفصل لتوليد البخار هذا البخار يدفع التوربينات المتصلة بالمولدات وإنتاج الكهرباء

مصادر الطاقة المتجددة

أصبحت مصادر الطاقة المتجددة بما في ذلك الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية والوقود الحيوي ذات أهمية متزايدة في الانتقال إلى أنظمة طاقة أقل كثافة في استخدام الكربون تنتج هذه المصادر الكهرباء بأقل قدر من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري طوال دورة حياتها

في السنوات الأخيرة نمت قدرة الطاقة المتجددة بسرعة مدفوعة بدعم السياسات وخفض التكاليف لا سيما بالنسبة للطاقة الشمسية الكهروضوئية وطاقة الرياح اعتبارا من عام 2017 ولدت الرياح والطاقة الشمسية 44٪ و 13٪ من الكهرباء في العالم على التوالي

من المتوقع أن تلعب الطاقة المتجددة دورا حاسما في توليد الكهرباء في المستقبل بحلول عام 2028 من المتوقع أن تمثل المصادر المتجددة أكثر من 42٪ من توليد الكهرباء العالمي مع مضاعفة حصة الرياح والطاقة الشمسية الكهروضوئية إلى 25٪

اهمية الكهرباء في حياتنا

الكهرباء لها تأثير عميق على حياتنا اليومية حيث تعمل على تشغيل كل شيء من منازلنا إلى الصناعات استكشفت هذه المقالة المفاهيم الأساسية واخطار الكهرباء بما في ذلك أنواعها وطرق توليدها وتطبيقاتها لقد بحثنا في الاختلافات بين التيار المستمر (DC) والتيار المتردد (AC) ولكل منهما خصائصه واستخداماته الفريدة تسلط الطرق المختلفة لتوليد الكهرباء من الوقود الأحفوري إلى المصادر المتجددة الضوء على التطور المستمر في قطاع الطاقة

بالنظر إلى المستقبل يتجه مستقبل توليد الكهرباء نحو طرق أنظف وأكثر استدامة تكتسب مصادر الطاقة المتجددة أرضية حيث تظهر التوقعات أنها ستشكل جزءا كبيرا من إنتاج الكهرباء العالمي في السنوات القادمة هذا التحول لديه القدرة على إحداث ثورة في مشهد الطاقة لدينا ومعالجة المخاوف البيئية مع تلبية الطلب المتزايد على الطاقة مع استمرارنا في الابتكار وتحسين فهمنا للكهرباء يظل دورها في تشكيل عالمنا أكثر أهمية من أي وقت مضى