مفهوم جریان الکتریکی به زبان ساده
در این مقاله به تشریح موضوع جریان الکتریکی می‌پردازیم و تلاش می‌کنیم به زبان ساده آن را توضیح دهیم. همانطور که می‌دانید جریان اشاره به حرکت کردن در یک مسیر دارد. وقتی در رابطه با جریان آب صحبت می‌کنیم، منظورمان حرکت کردن یک سیال به نام آب است. اگر بخواهیم بررسی علمی‌تر داشته باشیم، درواقع اشاره به حرکت مولکول‌های آب در یک مسیر خاص داریم.
در الکتریسیته نیز حرکت الکترون‌ها را داریم. اینکه الکترون‌ها چگونه حرکت می‌کنند، در چه مسیری آزادانه‌تر جریان می‌یابند، حرکت آن‌ها به چه عواملی وابسته است و …. از جمله سوالاتی هستند که با دانستن و بررسی مفهوم جریان الکتریکی قابل پاسخگویی‌اند.
آنچه در این مقاله می خوانید
جریان به چه معنا است؟
قبل از صحبت در رابطه با ماهیت جریان الکتریکی، پیشنهاد می‌کنیم مقاله ولتاژ چیست را به عنوان پیش نیاز این مطلب مطالعه بفرمایید. همانگونه که در این مقاله بیان شده است، ولتاژ بیانگر وجود اختلاف پتانسیل میان دو نقطه است. به عنوان مثال اختلاف پتانسیل گرانشی برای یک جسم باعث حرکت جسم از ارتفاع بیشتر به ارتفاع کمتر بعد از اعمال نیرو می‌شود. جریان آب از نقطه بالاتر به سمت نقطه پایین‌تر را به خاطر بیاورید.
در مبحث الکتریسیته، وجود اختلاف پتانسیل الکتریکی میان دو نقطه در واقع اولین شرط لازم برای حرکت بارهای الکتریکی میان آن‌ها می‌باشد. حال برای حرکت بارها نیاز به یک بستر مناسب برای جاری شدن داریم. با توجه به مسیر میان دو نقطه مد نظر، موضوع هدایت الکتریکی مطرح می‌شود که اگر این بستر دارای رسانایی هرچه بیشتری باشد، باعث حرکت راحت‌تر بارها در درون آن می‌شود. در واقع مقدار بار جابجا شده بسیار به این موضوع وابسته است.
پس برای به وقع پیوستن یک جریان، به پتانسیل لازم برای حرکت کردن و هم‌چنین مسیر مناسب برای حرت کردن نیاز داریم.
تعریف جریان الکتریکی
ابتدا یک مرور روی مطالب داشته باشیم:
برای جاری شدن بارهای الکتریکی به وجود یک مسیر رسانا نیاز داریم.
باید در دو سر این رسانا یک اختلاف پتانسیل یا همان ولتاژ وجود داشته باشد یا اعمال شود.
در این صورت با توجه به ماهیت مسیر حرکت بارها و میزان اختلاف پتانسیل میان دو نقطه مدنظر (دو سر رسانا)، بارهای الکتریکی می‌توانند در این مسیر جاری شوند. اغلب الکترون‌ها هستند که در مسیر جاری می‌شوند. مثلا در الکترولیت، یون‌ها بارالکتریکی را جابجا می‌کنند.
“جاری شدن بارهای الکتریکی را جریان الکتریکی گویند.”
فرمول و واحد اندازه‌گیری جریان الکتریکی
دقت کنید که جریان، یک مفهوم رفتاری است. برای اندازه‌گیری این مفهوم لازم است تا یک مفهوم قابل اندازه‌گیری تعریف شود. به عنوان مثال جریان آب یک مفهوم در رابطه با حرکت کردن آب در یک مسیر است؛ اما برای اندازه‌گیری میزان آب عبوری در مسیر از مفهوم دبی آب استفاده می‌کنند. برای جریان الکتریسیته نیز مفهوم شدت جریان را عنوان کرده‌اند.
شدت جریان الکتریکی
اگر یک سطح مقطع را در نظر بگیریم (مثلا A)، به مقدار بار عبوری از آن در واحد زمان، شدت جریان الکتریکی می‌گویند و با I نمایش می‌دهند:
I = q / t
واحد شدت جریان الکتریکی را به افتخار آندره ماری آمپر، دانشمند فرانسوی آمپر نام‌گذاری کرده‌اند و آن را با A نمایش می‌دهند. یک آمپر بیانگر عبور یک کولن بار الکتریکی در زمان یک ثانیه از یک نقطه است و برای اندازه‌گیری آن به صورت فیزیکی از وسیله‌ای به نام آمپرمتر استفاده می‌کنند.
انواع جریان الکتریکی
جریان الکتریکی را با توجه به جهت حرکت آن و مقدار آن در هر لحظه از زمان، به دو دسته تقسیم می‌کنند:
جریان مستقیم یا جریان DC
هرگاه مقدار و جهت جریان در طول زمان ثابت باشد، جریان مذکور را جریان مستقیم (Direct Current) گویند و با DC نمایش می‌دهند. مثال بارز از این نوع جریان، جریانی است که به واسطه وجو باتری در قطعات الکترونیکی جاری می‌شود.
جریان متناوب یا جریان AC
هرگاه مقدار و جهت جریان در طول زمان متغیر باشد، جریان مذکور را جریان متناوب (Alternating Current) گویند و با AC نمایش می‌دهند. برق شهری که از آن در خانه استفاده می‌کنیم و اغلب آن را با برق 220 ولت می‌شناسیم، از نوع جریان متناوب است.