سريان التيار الكهربي في سلك فلزي

سريان التيار الكهربي في سلك فلزي
يحتوي الفلز الصلب (solid) الموصِل (conductive) للكهرباء على مجموعة كبيرة من الإلكترونات المتحركة أو الحرة (free electrons).وترتبط هذه الإلكترونات بـ شبكة من الأسلاك الفلزية (metal lattice) ولكنها لا ترتبط بأية ذرة مفردة.وحتى في حالة انعدام المجال الكهربي الخارجي، تتحرك هذه الإلكترونات بصورة عشوائية لحدٍ ما بفعل الطاقة الحرارية (thermal energy) ولكن، في المتوسط، يكون صافي قيمة التيار داخل الفلز صفرًا.وإذا افترضنا أنَّ لدينا سطحًا مستويًا يمر السلك من خلاله، فسنجد أن عدد الإلكترونات التي تتحرك من جانب لآخر في أية فترة زمنية يتساوى في متوسطه مع عدد الإلكترونات التي تمر في الاتجاه المعاكس.


إنَّ أنسب سلك للتوصيل الكهربي هو السلك (wire) النحاسي (copper) المجدول.عند توصيل سلك من الفلز بطرفي مصدر جهد كهربي (voltage source) ذي تيار مستمر (DC) مثل البطارية (battery)، سيعمل المصدر على توليد مجال كهربي عبر الموصِل.وبمجرد توصيل السلك الفلزي، تندفعالإلكترونات الحرة نحو الطرف الموجب في الموصل بفعل هذا المجال الكهربي.وبالتالي، تمثل الإلكترونات الحرة ناقل التيار الكهربي (current carrier) في الموصِل الصلب النموذجي.ففي تيار كهربي شدته 1 أمبير، يندفع 1 كولوم (coulomb) من الشحنة الكهربية (electric charge) (التي تتألف من نحو 6.242 إلكترون تقريبًا مضروبًا في 10 18) إلكترون) كل ثانية (second) عبر أي سطح مستوٍ يمر من خلاله الموصِل.

في أي تدفق ثابت، يمكن حساب التيار I المُقاس بـ الأمبير (ampere) باستخدام المعادلة التالية:


حيثI=Q\T

Qهو الشحنة الكهربية (electric charge) السارية مقاسةً بـ الكولوم (coulomb)
Tهو الزمن (time) محسوبًا بـ الثواني
وبشكل أكثر تعميمًا، يمكن تعريف التيار الكهربي بأنه المعدَّل الزمني لتغير الشحنة الكهربية،

.

شكرا