الجهد الكهربائي أوفرق الجهد الكهربائي أوالفُولتية أوالقوة الدافعة الكهربية (عن الإنجليزية)، ووحدته V أوالتّوتّر (عن الفرنسية) ورمزه U هوكمية الطاقة الدّافعة للإلكترونات من القطب السالب إلى القطب الموجب، وينتج عن هذه الحركة تحويل الطاقة الكهربائية إلى أنواع آخرى من أنواع الطاقة وأهمها الطاقة الحرارية وذلك ناجم عن مقاومة المواد الموصلة لحركة اللإلكترونات؛ أوضوئية في المصباح أوحركية في المحرك الكهربائي. وحدة قياس الجهد هي الفولت، وتمثل ما مقدراه 1 جول من الطاقة تكتسبها كمية 1 كولوم من الإلكترونات عند خروجها من القطب السالب لمصدر الطاقة كالبطارية إلى القطب الموجب منه. أومقدار الشغل أوالجهد المبذول لنقل شحنة كهربائية مقدارها 1 كولوم بين طرفي السلك. أوفرق الجهد بين نقطتين عند مرور تيار شدته 1 أمبير مسبب قدرة كهربائية مقدارها 1 واط.

الجهد الكهربائي هوالفرق بين مقدار الكمون الكهربائي بين القطبين فإذا كان القطب الأول ذا كمون +12 فولت والقطب الثاني ذا كمون -12 فولت فإن فرق الكمون هو24 فولت (لاحظ حتى فرق الجهد كمية قياسية) وهذا يعني حتى أي مجموعة إلكترونات تساوي في مقدارها 1 كولوم تنتقل بين القطبين ستكتسب 24 جول من الطاقة الحركية.

أداة القياس

أداة قياس الجهد الكهربائي ينطق لها الفولتميتر وهي حدثة مركبة من فولت، وهي وحدة قياس الجهد الكهربائي، ومتر، وهوجهاز قياس، وركبت الحدثتان مع بعضهما كي تعطيان معنى جهاز قياس الجهد (الفولتميتر). يوصل الفولتمتير على التوازي في الدائرة المراد قياس الجهد عليها، ولكي لا يؤثر جهاز القياس في الدائرة المقاسة، يجب حتى تكون مقاومة الفولتمتير الداخلية أكبر ما يمكن.

تعتبر أجهزة قياس التيار والجهد قريبة في التصميم والأداء باستثناء الأجهزة الكهروستاتيكية، فإن جهاز قياس الجهد يمر به تيار يتناسب مع الجهد المراد قياسه، وينتج هذا التيار العزم المطلوب لتشغيله، في حالة جهاز قياس التيار فإن العزم المطلوب ينتج عن مرور التيار المراد قياسه، أوعن مرور نسبة محددة منه، وعليه فإن الفرق الوحيد بين النوعين من الأجهزة يكمن في مقدار التيار اللازم لإيجاد العزم المطلوب.

من أجل تحريك شحنة كهربائية من نقطة إلى نقطة أخرى عبر مسار معين لا بد من أداء شغل بإستخدام . ويعهد الجهد الكهربائي بأنه مقدار هذا الشغل المؤدى على تلك الشحنة . ويفترض حتى تكون الشحنة صغيرة جدا بحيث لا يغير مجالها الكهربائي المجال الكهربائي الموجود .

وباعتبار :

${\displaystyle Q$ = الشحنة ؛

${\displaystyle {\vec {F$ = القوة ؛

${\displaystyle \stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{E}}$

${\displaystyle \mathrm {d {\vec {s$ = عنصر مسافة الإزاحة ؛

${\displaystyle W_{\mathrm {AB$ = الشغل المؤدى لإزاحة الشحنة من النقطة A إلى النقطة B .

[ W = الشغل اختصارا لحدثة Work الإنجليزية].

وباستخدام العلاقات :

${\displaystyle \mathrm {d W={\vec {F \cdot \mathrm {d {\vec {s$

${\displaystyle {\vec {F ={\vec {E \cdot Q$

نحصل على الجهد ${\displaystyle U_{\mathrm {AB$ بين A وB :

${\displaystyle U_{\mathrm {AB ={\frac {W_{\mathrm {AB {Q =\int _{A ^{B {\vec {E \cdot \mathrm {d {\vec {s \ .$

علامة التكامل هي علامة جمع حيث نجمع حصيلة الشغل الناتج عن إزاحات عديدة صغيرة ، جميع إزاحة منها قدره${\displaystyle \mathrm {d {\vec {s \$ عبر المسافة من A إلى B .

ونلاحظ حتى الكميات ${\displaystyle \mathrm {d {\vec {s \$ و${\displaystyle {\vec {F$ كميات متجهة. وأن حاصل ضربهما وهوضرب قياسي ينتج كمية غير متجهة dW لان الشغل كمية غير متجهة ويقاس بوحدة كولوم.فولط .

كمون كهربائي

الكمون الكهربائي electric potential هوالجهد بين نقطتين أحدهما نعتبرها نقطة مرجعية . ويستخدم الرمز ${\displaystyle \varphi$ للتعبير عن الكمون . تتميز النقطة المرجعية بأن عندهاقد يكون الكمون مساويا للصفر ${\displaystyle \varphi =0\;\mathrm {V$.

في التقنية الكهربائيةقد يكون الكمون الصفري ، وبالتالي جميع النقاط الموصولة بالأرض ذات كمون مساويا للصفر.

وإذا كان المجال الكهربائي تعبير عن مجال الكمونقد يكون الشغل اللازم لإزاحة شحنة من نقطة إلى إخرى لا تعتمد على المسيرة بين تلك النقطتين . وبناء على ذلك يمكن اعتبار الجهد الكهربائي بين نقطتين هوالفرق بين الكمونين الكهربيين عند تلك النقطتين . بالتالي يمكن تسمية الجهد الكهربائي بأنة "فرق الجهد " أو"فرق الكمونين" ، ونستغنى بذلك عن الكمون المرجعي ولا نأخذه في الاعتبار لحساب الجهد .

أوبمعنى آخر: الجهد الكهربائيقد يكون دائما بين نقطتين ( وهذا ما نعمله عمليا عند قياس الجهد بواسطة فولتمتر).

${\displaystyle \varphi _{A =U_{A0$ : الكمون عند النقطة A; الجهد بين النقطة A والنقطة المرجعية 0 .

${\displaystyle \varphi _{B =U_{B0$ : الكمون عند النقطة B; الجهد بين النقطة B والنقطة المرجعية 0 .

${\displaystyle \Delta \varphi =U_{\mathrm {AB =\varphi _{\mathrm {A -\varphi _{\mathrm {B =\int _{\mathrm {A ^{0 {\vec {E \cdot \mathrm {d {\vec {s -\int _{\mathrm {B ^{0 {\vec {E \cdot \mathrm {d {\vec {s =\int _{\mathrm {A ^{\mathrm {B {\vec {E \cdot \mathrm {d {\vec {s \ .$

وعند إزاحة شحنة على نفس دائرة تساوي الكمونقد يكون التكامل مساويا للصفر ، ذلك لأنه على ذلك المسار تكون ${\displaystyle \stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{E}\perp <!--\; \perp \; -->\mathrm{d}\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{s}}$

إذا انتقلت شحنة من A إلى B وعادت إلى A ثانيا عبر أي مسار آخرقد يكون التكامل عبر هذا المسار المغلق في مجال الكمون مساويا للصفر :

${\displaystyle \oint {\vec {E \cdot \mathrm {d {\vec {s =0$

(يمكن تشبيه ذلك برجل يقف علي نقطة A على جبل فتكون طاقة الوضع له (ط). فإذا هبط مسافة إلى نقطة B وعاد منها إلى A ثانيا فلا تتغير طاقة (ط) ، لأن طاقة الوضع تعتمد فقط على الارتفاع . )

يشير الجهد الموجب في مجالات كهربائية من مكان ذوكمون عالي إلى مكان ذوكمون منخفض . وتتحرك شحنات موجبة في اتجاه الجهد الموجب (تعريف التيار الكهربائي ) بينما تتحرك الشحنات السالبة في اتجاه الجهد السالب .

ولا يعتمد الكمون الكهربائي على المقاومة ولا على شدة التيار.

علاقة الجهد الكهربائي بشدة التيار

إذا عثر جهد كهربائي بين نقطتين ينشأ دائما حقلا كهربائيا يزاول قوة على أي جسيم مشحون . فإذا كانت الجسيمات المشحونة حرة الحركة (وهذا يعتمد على نوع المادة) يجعل الجهد الشحنات تتحرك وينشأ تيار كهربائي . في الأسلاك المعدنية تكون شدة التيار المارة في السلك متناسبة تناسبا طرديا مع الجهد ، ويصف ذلك قانون أوم .

فإذا كان الجهد متناسبا مع التيار ${\displaystyle U\sim <!--\; \sim \; -->I}$

${\displaystyle U=R\cdot I.$

ينطبق قانون أوم على التيار المستمر حيث تكون العلاقة خطية بين الجهد والتيار ، وكذلك ينطبق على التيار المتردد حيثقد يكون التناسب خطيا بين الجهد العملي والتيار العملي. في تلك الحالة الثانية يسمى ثابت التناسب مقاومة.

${\displaystyle {\underline {U ={\underline {Z \cdot {\underline {I$

كما توجد انواع من المقاومات لا تكون خطية وتتبع قوانينا معقدة ، مثال لذلك نجده في ديود . في تلك الحالة يسنسنطبق عليها قانون شوكلي.

الجهد الكهربائي في مجزىء الجهد

• مجزئ الجهد:

يبين الشكل المشروح عاليا دائرة مجزيء الجهد ، وفيها ينطبق :

${\displaystyle U_{1 +U_{2 +(-U_{0 )=0.$

جهد المصدر يساوي مجموع الجهود الجزئية . وفي حالة مقاومات معتادةقد يكون الجهد على طرفي المقاومة أقل من جهد المصدر. وتكون تجزئة الجهد بين المقاومات محددة بقيمة المقاومات حيث يمر فيها نفس التيار ${\displaystyle I_0}$

${\displaystyle I_{0 ={\frac {U_{0 {R_{1 +R_{2 ={\frac {U_{1 {R_{1 ={\frac {U_{2 {R_{2 .$

وتكون النسبة بين جزئي الجهد مساوية للنسبة بين المقاومتين.

${\displaystyle {\frac {U_{1 {U_{2 ={\frac {R_{1 {R_{2 .$

• مجزئ التيار :

طبقا للدائرة السفل في الشكل يوجد المصدر وكل من المقاومتين موصولين من أعلى وأسفل بنفس السلك ومسلط عليهم نفس الجهد ${\displaystyle U_{0$.

أصناف الجهد الكهربائي

جهد طرفي

الجهد الطرفي Terminal Voltage في فهم الفيزياء هوالجهد الكهربي الذي يمكن قياسه عند أطراف مصدر جهد .

جهد مسلط

الجهد المسلط Applied Voltage, هوالجهد الفعال في الدائرة الكهربائية الداخلية, في خلية جلفانية Galvanic Cell مثلا، أومولد كهربائي (دينامو).

يطلق أيضا على هذا الجهد اسم (القوة الدافعة الكهربائية الأبتدائية).

جهد مقنن

الجهد المقنن Rated Voltage ويعهد كذلك بجهد التشغيل.

هوالجهد الكهربائي الذي تضمن محطة توليد الطاقة الكهربائية تغذية الشبكة الكهربائية للمستهلكين به كجهد تشغيل معتمد ويمكن حتىقد يكون 110 أو220 أو380 فولت, أوأي جهد آخر.

من جهة أخرى فإن الجهد المقننقد يكون هوهذا الجهد الذي تصمم أوتقنن الأجهزة الكهربائية لتشتغل عليه.

مثلا مصباح للسيارة 12 فولت من التيار المستمر ومصباح منزلي 220 فولت من التيار المتردد.

انظر أيضا

• جهد عال
• جهد المأخذ الرئيسي
• مجال كهربائي
• محول جهد مستمر
• عقدة (دوائر)
• واقي التدفق
• فرط الجهد الكهربائي

حواش

القطب الشمالي N إلى القطب الجنوبي S

جهد كهربائي في المشاريع الشقيقة

---

• صور وملفات صوتية من كومنز