ما هي الشحنة الكهربائية؟
الشحنة الكهربائية (Q) هي إجمالي كمية الكهرباء التي تمر عبر نقطة معينة في الدائرة الكهربائية، وتُقاس بوحدة الكولوم (C). فعندما يسري تيار ثابت لفترة زمنية محددة، تكون الشحنة المنقولة هي ببساطة حاصل ضرب التيار في الزمن المنقضي. تعتمد هذه الحاسبة على العلاقة الأساسية \(Q = I \times t\)، حيث يمثّل I التيار بالأمبير، ويمثّل t الزمن بالثواني.
كيفية استخدام الحاسبة
أدخل قيمة التيار بالأمبير (A) والزمن بالثواني (s)، لتعرض لك الحاسبة الشحنة الكهربائية بالكولوم، بالإضافة إلى تحويلين عمليين: الشحنة المكافئة بالمللي أمبير-ساعة (mAh) المفيدة لقياس سعة البطاريات، والعدد الإجمالي للإلكترونات التي تدفقت.
شرح المعادلة
المعادلة الأساسية هي:
$$Q = I \cdot t$$وبما أن الأمبير الواحد يساوي كولوماً واحداً في الثانية، فإن ضرب الأمبير في الثواني يعطينا الكولوم. وللتعبير عن الشحنة بالمللي أمبير-ساعة، نقسم القيمة على 3.6 (حيث إن \(1\,\text{mAh} = 3.6\,\text{C}\)). أما لحساب عدد الإلكترونات، فنقسم الشحنة على الشحنة الأولية \(e = 1.602176634 \times 10^{-19}\,\text{C}\).
مثال تطبيقي
لنفترض أن تياراً مقداره 2 أمبير يسري لمدة 10 ثوانٍ. عندئذٍ تكون:
$$Q = 2 \times 10 = 20\,\text{C}$$وبوحدة المللي أمبير-ساعة يساوي ذلك \(20 \div 3.6 \approx 5.56\,\text{mAh}\)، أي ما يقابل نحو \(1.25 \times 10^{20}\) إلكترون.
الأسئلة الشائعة
ما الوحدات التي ينبغي استخدامها؟ إدخال التيار بالأمبير والزمن بالثواني يعطي الشحنة بالكولوم. أما إذا كان الزمن بالدقائق أو الساعات، فحوّله إلى ثوانٍ أولاً (1 دقيقة = 60 ثانية، 1 ساعة = 3600 ثانية).
كيف أحصل على القيمة بالمللي أمبير-ساعة؟ اقسم عدد الكولوم على 3.6، لأن 1 mAh يساوي 3.6 كولوم.
هل تفترض الحاسبة ثبات التيار؟ نعم. تنطبق المعادلة \(Q = I \times t\) على التيار الثابت. أما في حالة التيار المتغيّر، فتُحسب الشحنة بإجراء تكامل التيار بالنسبة للزمن.
