فرق الجهد طاقة لكل شحنة: U تساوي دلتا E مقسومة على Q، والفولت جول لكل كولوم. الفولت ونصف يعني أن كل كولوم يأخذ معه جولًا ونصفًا، ولا يقول شيئًا عن مقدار الشحنة في المصدر. وهذا يسمى السعة. لذلك قد تدوم بطاريتان لهما العدد نفسه من الفولتات مددًا مختلفة جدًا.
تتوفر أيضًا ترجمة بـالعربية, English, Français و Türkçe. اختر لغتك من رمز الترس في المشغّل، عند الترجمة.
بطاريتان، كلتاهما فولت ونصف. على كلتيهما العدد نفسه، لكن إحداهما أسمك بمرتين تقريبًا. ولا أحد يشتري الصغيرة لأن لها عدد الفولتات نفسه. لماذا؟
لأن الفولت لا يقول كم يوجد في الداخل. فرق الجهد هو مقياس مقدار الطاقة التي يعطيها المصدر لكل كولوم يخرج منه: U تساوي دلتا E مقسومة على Q. والفولت ليس سوى جول لكل كولوم، فالفولت ونصف يعني أن كل كولوم يأخذ معه جولًا ونصفًا. أما كم كولوم يخرج فمسألة أخرى.
ترى هذا الفرق في البطاريتين. الكبيرة تعطي نحو تسعة آلاف كولوم قبل أن تفرغ، والصغيرة نحو ثلاثة آلاف وستمئة. عند فولت ونصف يساوي ذلك واحدًا فاصلة أربعة في عشرة أس أربعة جول مقابل خمسة فاصلة أربعة في عشرة أس ثلاثة: طاقة أكبر بمرتين ونصف، مع العدد نفسه تمامًا على الملصق. مقدار الشحنة الذي يستطيع المصدر أن يعطيه يسمى السعة. الفولت هو مدى قوة الدفع، والسعة هي كم يوجد في الداخل.
ثم بطارية التسعة فولت، حيث يصبح الخلط أوضح ما يكون. تسعة فولت ستة أضعاف الفولت ونصف، فهل تدوم ست مرات أطول؟ لا، بل العكس: فيها نحو ألفي كولوم مقابل تسعة آلاف للكبيرة. شحنة أقل، لا أكثر. وإذا حسبت بستة في تسعة آلاف تصل إلى أكثر من مئة ألف جول، وتكون قد خلطت بين فرق الجهد والكمية.
وأخيرًا الجمع بين المصادر. على التوالي، الموجب بالسالب، تُجمع فروق الجهد: بطاريتان من فولت ونصف تعطيان ثلاثة فولت. وإذا وضعتهما بالعكس، الموجب مقابل الموجب، تعملان ضد بعضهما. وعلى التوازي يبقى فرق الجهد فولتًا ونصفًا وتكسب مدة تشغيل.
للمرحلة الثانوية، في موضوع الكهرباء.
في هذا الفيديو
الشرح كاملًا مكتوبًا
حجمان والعدد نفسه
0:00هاتان البطاريتان كلتاهما فولت ونصف. وعلى كلتيهما العدد نفسه. سُمك إحداهما ضعف سُمك الأخرى تقريبًا. ومع ذلك لا أحد يشتري الصغيرة أبدًا لأن لها عدد الفولتات نفسه.
فرق الجهد طاقة لكل شحنة
0:18لتحريك الشحنة الكهربائية في الدائرة تلزم طاقة، وهي تأتي من مصدر الجهد الكهربائي. البطارية تستمدها من تفاعل كيميائي، والخلية الشمسية من ضوء الشمس. فرق الجهد يقيس مقدار الطاقة التي يعطيها المصدر لكل كولوم يخرج منه. وبصيغة رياضية: U تساوي دلتا E مقسومة على Q.
0:39U فرق الجهد بالفولت، ودلتا E الطاقة المعطاة بالجول، وQ الشحنة بالكولوم. وبهذا فالفولت ليس شيئًا سوى جول لكل كولوم. فولت ونصف يعني: كل كولوم يغادر هذه البطارية يأخذ معه جولًا ونصفًا. إذن الفولت لا يقول شيئًا عن مقدار الشحنة الموجودة فيها.
1:03بل فقط كم من الطاقة يأخذ كل جزء منها.
لماذا تدوم الكبيرة أطول
1:06لنعد إلى البطاريتين. الكبيرة تعطي نحو تسعة آلاف كولوم قبل أن تفرغ، والصغيرة نحو ثلاثة آلاف وستمئة. عند فولت ونصف تكون الطاقة، أي دلتا E تساوي U في Q: واحد ونصف في تسعة آلاف، تساوي واحدًا فاصلة أربعة في عشرة أس أربعة جول للكبيرة، مقابل خمسة فاصلة أربعة في عشرة أس ثلاثة جول للصغيرة.
1:32طاقة أكبر بمرتين ونصف، مع العدد نفسه تمامًا على الملصق. ولهذا اسم خاص: مقدار الشحنة الذي يستطيع المصدر أن يعطيه يسمى السعة. الفولت هو مدى قوة الدفع؛ والسعة هي كم يوجد في الداخل. هذه تسعة فولت، ستة أضعاف ذلك الفولت ونصف. فهل تدوم إذن ست مرات أطول في الجهاز نفسه؟
الإجابة، ومعها العدد الخاطئ
2:02لا، بل العكس. بطارية التسعة فولت هذه تعطي نحو ألفي كولوم، مقابل تسعة آلاف للكبيرة. فيها شحنة أقل، لا أكثر. الطاقة: تسعة في ألفين هي واحد فاصلة ثمانية في عشرة أس أربعة جول. إذن من حيث الطاقة هي والكبيرة متقاربتان، مع أن إحداهما لها ستة أضعاف الفولتات.
2:26إذا ظننت أن تسعة فولت تدوم ست مرات أطول، فأنت تحسب على ستة في تسعة آلاف كولوم وتصل إلى أكثر من مئة ألف جول. هذا خلط بين فرق الجهد والكمية، وهذا هو الخلط الذي يدور حوله هذا الفيديو كله.
الجمع بين المصادر
2:42شيء أخير عن مصادر الجهد الكهربائي: يمكنك الجمع بينها بطريقتين. إذا وصلت بطاريتين على التوالي، الموجب بالسالب، فإن فروق الجهد تُجمع. اثنتان من فولت ونصف تعطيان ثلاثة فولت. إذا وضعتهما بالعكس، أي الموجب مقابل الموجب، فإنهما تعملان ضد بعضهما ويبقى لك صفر.
3:00إذا وصلتهما على التوازي، الموجب بالموجب والسالب بالسالب، يبقى فرق الجهد فولتًا ونصفًا. ما تكسبه هو الشحنة: فتدوم مرتين أطول.
ثلاثة أمور للتذكر
3:12ثلاثة أمور. فرق الجهد طاقة لكل شحنة: U تساوي دلتا E مقسومة على Q، والفولت جول لكل كولوم. الفولت يقول مدى قوة الدفع، والسعة تقول كم من الشحنة في الداخل. بطاريتان بالعدد نفسه قد تختلفان اختلافًا كبيرًا في مدة عملهما. وعلى التوالي تُجمع فروق الجهد، وعلى التوازي لا؛ بالتوازي تكسب مدة تشغيل.
سؤالان
3:38سؤالان. الأول. مصدر يعطي اثني عشر جولًا لثلاثة كولوم. كم فولت هذا؟ الثاني. أربع بطاريات بفولت ونصف على التوالي في مصباح يدوي. ما فرق الجهد، وماذا يحدث إذا وضعت واحدة منها بالعكس؟
الإجابات
3:57الأول: U تساوي دلتا E على Q، إذن اثنا عشر مقسومًا على ثلاثة يساوي أربعة فولت. جول مقسوم على كولوم يساوي فولت، إذن الوحدة صحيحة. الثاني: أربعة في واحد ونصف تساوي ستة فولت. إذا قلبت واحدة، فأنت لا تطرحها فقط لتنزل إلى أربعة ونصف، بل إلى ثلاثة فولت: تلك الواحدة لا تُحسب وتعمل ضد الباقي أيضًا.
4:19أربعة ونصف هي بالضبط الإجابة التي تحصل عليها لو حذفتها فقط بدل أن تتركها تعمل ضد الباقي.
الفولت والسعة والجمع بين المصادر
4:27الآن تعرف ماذا يقول الفولت حقًا. في القناة فيديو منفصل عن كيف تقيس فرق الجهد هذا وهذا التيار في دائرة، دون أن تحرق جهاز القياس.
أسئلة شائعة
لماذا تدوم البطارية الكبيرة أطول من الصغيرة التي لها الفولتات نفسها؟
لأن فرق الجهد والسعة شيئان مختلفان. فرق الجهد يقول كم من الطاقة يأخذ كل كولوم، والسعة تقول كم كولوم يمكن أن يخرج إجمالًا. بطارية AA كبيرة تعطي نحو تسعة آلاف كولوم، والصغيرة نحو ثلاثة آلاف وستمئة. عند الفولت ونصف نفسه يساوي ذلك واحدًا فاصلة أربعة في عشرة أس أربعة جول مقابل خمسة فاصلة أربعة في عشرة أس ثلاثة، أي طاقة أكبر بمرتين ونصف.
هل تدوم بطارية تسعة فولت ست مرات أطول من بطارية فولت ونصف؟
لا، بل العكس. بطارية التسعة فولت تعطي نحو ألفي كولوم، مقابل تسعة آلاف لبطارية AA كبيرة. ففيها إذن شحنة أقل، لا أكثر. ومن حيث الطاقة هما متقاربتان: تسعة في ألفين تساوي واحدًا فاصلة ثمانية في عشرة أس أربعة جول. ومن يحسب بستة في تسعة آلاف يصل إلى أكثر من مئة ألف جول ويخلط بين فرق الجهد والكمية.
ماذا يحدث عندما تصل البطاريات على التوالي أو على التوازي؟
على التوالي، الموجب بالسالب، تُجمع فروق الجهد: بطاريتان من فولت ونصف تعطيان ثلاثة فولت. وإذا وضعتهما بالعكس، الموجب مقابل الموجب، تعملان ضد بعضهما ويبقى لك صفر. وعلى التوازي، الموجب بالموجب والسالب بالسالب، يبقى فرق الجهد فولتًا ونصفًا وتكسب مدة تشغيل: يمكن أن تخرج ضعف الشحنة.
قبل هذا جاء التيار الكهربائي: ما الذي يتحرك في السلك وبأي سرعة. وبعده: كيف تقيس فرق الجهد والتيار في دائرة دون أن تحرق جهاز القياس.
يحصل هذا الفيديو على مسارات صوتية وترجمات بعدة لغات. اختر لغتك في المشغل تحت رمز الترس، عند المسار الصوتي وعند الترجمة.
قناة Physics with Thomas: فيزياء تُشرح بالصورة حيث تضيف شيئًا، ومن دونها حيث تشتت الانتباه.
في هذه السلسلة
التيار الكهربائيالإلكترونات تزحف ومصباحك يضيء فوراً6:12
فرق الجهد والسعةبطاريتان والعدد نفسه4:43
توصيل الأميتر والفولتميترتبديلهما يُتلف جهازك4:10
نبذة عني
اسمي توماس سخورمانس، ولديّ شغف بالفيزياء وبفهم لماذا تعمل الأشياء بالطريقة التي تعمل بها. ما أريده هو أن يسأل الشباب أكثر: “لماذا هذا؟” و“كيف يعمل هذا؟”، وأن أعطيهم أدوات الفيزياء بطريقة سهلة ويمكن رؤيتها.
تخرّجت عام 2003 في الفيزياء التطبيقية من جامعة دلفت التقنية. بعدها عملت أكثر من عشرين عامًا خارج التعليم: أولًا في معهد TNO للأبحاث التطبيقية، ثم في مكتب تصميم، وأخيرًا مؤسسًا لـ Proportion Global، وأعمل من خلاله على قضايا الابتكار في أفريقيا وأمريكا اللاتينية وجنوب آسيا. هذا العمل أقرب إلى الفيزياء مما تظن: لا تبدأ من الحل، بل افهم أولًا ما الذي يجري، ثم جرّب، وأخطئ، ثم انظر من جديد.
منذ ٢٠٢٦ أدرّس الفيزياء في المرحلتين الإعدادية والثانوية، وبدأت درجة الماجستير في جامعة أمستردام للحصول على مؤهلي الكامل في التدريس. هناك تعلّمت أن انتباه طالب المرحلة الثانوية الحقيقي لمادة جديدة يدوم نحو سبع دقائق. ونقطة ضعفي أنا بالذات هي الإكثار من القصص الجانبية.
من هنا وُلدت الفكرة: فيديوهات تشرح موضوعًا واحدًا بوضوح وبالصورة، ضمن تلك الدقائق السبع. أصنعها لطلابي. ثم أنشرها للجميع، لأن الشرح الجيد يجب أن يكون في متناول كل من يحتاجه، أينما كنت وبأي لغة تفكر وتتكلم.