*وحـــــدات القياس في علم الرياضيات التطبيقية *

[أحمد سعد الدين]

الأمبير


الأمبيـــر وحدة تُستعمل لقياس نسبة سريان التيار الكهربائي. وهي إحدى الوحدات الرئيسية السبع في النظام المتري، ورمزها هو A. يستخدم الأمبير لقياس الكهرباء كما تستخدم وحدة الجالونات لكل دقيقة لقياس الماء. ويسري التيار الكهربائي بمعدل أمبير واحد عندما يمر كولوم واحد (وحدة الشحنة الكهربائية)، بجزء من دائرة كهربائية في ثانية واحدة انظر: الكولوم. وهكذا فإن الأمبير الواحد يساوي كولوماً واحدًا في كل ثانية. ويُعرِّف الفيزيائيون الأمبير بالنسبة للقوة المغنطيسية (مقاسة بالنيوتن)، التي ينتجها التيار.

يتطلب المصباح الكهربائي الذي قدرته 100واط حوالي أمبير واحد من التيار إذا كانت فلطية (فرق جهد) التيار تساوي تقريبًا 100. وتستخدم الأدوات العلمية الحساسة تيارًا يتم قياسه بالميكروأمبير (جزء من المليون من الأمبير) بينما تستخدم المعدات الصناعية الكبيرة التيارات الكهربائية مقاسة بالكيلوأمبير (ألف أمبير).

وقد اختير اسم أمبير تخليدًا لذكرى العالم الفرنسي أندريه ماري أمبير الذي درس التيار الكهربائي

[أحمد سعد الدين]

أوم، قانون



أوم، قانون. قانون أوم صيغة حسابية تعبر عن العلاقة بين القوة الدافعة الكهربائية والتيار الكهربائي والمقاومة الكهربائية في الدائرة. اكتشفت هذه العلاقة بواسطة عالم الفيزياء جورج أوم عام 1826م. وعند تطبيقه على دائرة كهربائية ذات تيار مباشر، أثبت قانون أوم أن القوة الدافعة الكهربية (ق) المقاسة بالفولت، تساوي التيار (ت) بالأمبير مضروبا في المقاومة (م) بالأوم: ق= ت م.

عند استخدام القانون لدائرة تيار متناوب استبدلت المقاومة بالمعاوقة (المقاومة الظاهرية) (ع) مقاسة أيضا بالأوم. فأنتج سريان التيار المتناوب قوة دافعة كهربائية مضادة تقاوم التيار. وتعتمد قوة مثل هذة المقاومة على مدى سرعة تناوب التيار. وتتكون المعاوقة (المقاومة الظاهرية) من هذه المقاومة التي تسمَّى المفاعلة متحدة مع مقاومة الدائرة المنتظمة للتيار المستمر.

يستخدم المهندسون قانون أوم لتحديد فعالية الدوائر الكهربائية. فبإمكانهم، على سبيل المثال، حساب كيف يمكن أن يتأثر سريان التيار بالترتيبات المختلفة لمكونات هذه الدائرة مثل توصيل الأسلاك والمكثفات والمقاومات.

[أحمد سعد الدين]

الفولت



الفولت وحدة لقياس الكهرباء في النظام المتري المعروف بالنظام الدولي للوحدات. ورمز الفولت هو الحرف (V). والفولت الواحد هو فرق الجهد (الفرق في الحالة الكهربائية) بين نقطتين إذا تم بذل شغل مقداره جول واحد لنقل شحنة مقدارها كولوم واحد بين النقطتين

والفروق في الجهد، التي تسمى عادة الفولتية، لها علاقة بطاقة القوى الكهربائية التي تدفع الشحنات من خلال موصل. وينتج فرق جهد مقداره فولت واحد عبر مقاومة مقدارها 1 أوم تيارًا شدته 1 أمبير.

وتصنف معظم البطاريات والمصادر الأخرى للقوة الدافعة الكهربائية وفقاً للفولتية. وأكثر الأجهزة المستخدمة لقياس الفولتية هو الفولتميتر (مقياس الفولت). وقد سُمِّي الفولت نسبة للعالم الإيطالي اليساندور فولتا.

[أحمد سعد الدين]

الكولوم


الكولوم وحدة في النظام المتري لقياس الشحنة الكهربية. وهي كمية الكهرباء التي تنساب عبر موصل في ثانية من الزمن حينما يكون التيار أمبيرًا واحدًا. والتيار الكهربي الذي يحمل كولومًا واحدا في الثانية يدعى تيارًا ذا أمبير واحد. وقد أطلق اسم كولوم على هذه الوحدة تكريما للفيزيائي الفرنسي تشارلي كولوم.

[أحمد سعد الدين]

الكيلو واط



الكيلو واط وحدة القدرة الكهربائية. وتستخدم في كل الدول بما فيها الدول التي لا تستخدم النظام المتري. والكيلو واط الواحد يعادل 1,000 واط، أو 1,34 قدرة حصانية، والواط هو القدرة المحمولة بوساطة تيار ذي أمبير واحد تحت ضغط كهربائي مقداره فولت واحد. وتُستخدم القدرة الحصانية في النظام الإنجليزي وحدة لقياس القدرة الكهربائية، ولكن نظرًا لأن القدرة الحصانية تعادل 746 وات فقط، يُفضّل استخدام الكيلو واط.

تعادل الكيلو واط ـ ساعة الشغل المؤدّى بوساطة كيلو واط في ساعة واحدة. كما أنها تساوي أيضًا 1,34 قدرة حصانية ـ ساعة.

[أحمد سعد الدين]

القدرة


القُدْرة في الفيزياء، معدَّل القيام بشغل. ويعتبر الفيزيائيون أنَّ الشُّغل منجز، عندما تُحرِّك قوةٌ جسمًا ما إزاء مقاومة. ويعتمد مقدار الشُّغل المنجز على حجم القوة وعلى المسافة التي يتحرك فيها الجسم في اتجاة القوة. ويشتمل مفهوم القدرة على الزَّمن والقوة والمسافة. إذ تحدد القدرة المبذولة مقدار الشُّغل الذي يمكن إنجازه في كل وحدة زمنيَّة.

ويتطلب القيام بعمل ما نفس القدر من الشُّغل سواء أتمَّ بسرعة أم ببطء، إلا أنَّه يلزم قدرة أكبر للقيام بالشُّغل بسرعة. فمثلاً، يقوم حصان بعمل نفس مقدار الشُّغل إذا جرّ حملاً عبر مسافة معينة في 20 ثانية أو في 10 ثوان غير أنه يستخدم ضعف القدرة لإنجاز الشُّغل في الوقت الأقصر.

ويمكن حساب القدرة وفق الصيغة التالية:

القدرة = الشغل/الزمن

ويقيس الفيزيائيون الشُّغل بضرب القوة في المسافة. لذا، يمكن كذلك كتابة صيغة القدرة:

القدرة = القوة × المسافة/الزمن

وفي أنظمة القياس، يُعّبر عن القدرة دائمًا على أنَّها وحدات شغل مقسمة على وحدات الزَّمن.

والوحدة المعروفة للقدرة في النظام المتري هي الواط. والواط الواحد هو القدرة اللازمة لإنجاز جول واحد من الشُّغل بالثانية. ويُنجز جول واحد من الشغل عندما يُحرِّك نيوتن واحد من القوة جسمًا لمسافة متر واحد

لنعتبر، مثلاً، الشُّغل المبذول لرفع جسم زنته 10كجم لمسافة 5م. فالقوة المنفذة على الجسم الذي زنته 10كجم هي كتلته (10كجم) مضروبة في التسارع بسبب الجاذبية التي هي 9,8 م لكل ثانية لكل ثانية. وعليه تكون القوة 10جم × 9,8م لكل ثانية لكل ثانية = 98 نيوتن. ويساوي الشغل المنفذ القوة (98 نيوتن) مضروبة في المسافة التي نفذت عليها القوة (5م ). ولذا، فإن الشُّغل المنجز هو 98 نيوتن × 5م = 490 جول. فإذا ما أنجز الشُّغل في 4 ثوانٍ، فإنَّ القدرة المستخدمة هي 122,5 واط.

القدرة = 490 جول/4 ثوان = 122,5جول/1 ثانية = 122,5 واط

والوحدة الأساسية للقدرة في النِّظام السَّائد أو النِّظام الإنجليزي هي قدم ـ رطل لكل ثانية. ويُنجز قدم ـ رطل من الشُّغل عندما تُحرَّك قوة مقدارها رطل واحد جسمًا لمسافة قدم واحد. وثمة وحدة أخرى للقدرة المستخدمة في النِّظام السَّائد هي القدرة الحصانية، التي تعادل 550 قدمًا ـ رطلاً من الشُّغل لكل ثانية. والقدرة الحصانيَّة تُمَثِّل أساسًا مقدار القدرة التي ينفذها حصان جر نموذجي. وتعادل قدرة حصانية واحدة 746 واط.

[سامح الدهشان]

السلام عليكم ورحمــة الله وبركاته

[أحمد سعد الدين]

ينقل الى منتدى الفيزياء

[شهاب مجدى]

شكراً لك اخي الكريم على هذا المقال