آثار التيار الكهربائي
يُعرف التيار الكهربائي بأنه كمية الشحنة الكهربائية التي تمر عبر موصل معين في وحدة الزمن. ويعبر عن تدفق الإلكترونات خلال المواد الموصلة مثل الأسلاك المعدنية وغيرها. وعند مرور التيار الكهربائي عبر الموصلات ضمن دائرة مغلقة، تنشأ مجموعة متنوعة من التأثيرات، من أبرزها:
التأثير المغناطيسي للتيار الكهربائي
عند تدفق الإلكترونات عبر الموصل أو السلك، يتولد مجال مغناطيسي حول الموصل في اتجاه عمودي على التيار الكهربائي. يتم تحديد اتجاه هذا المجال باستخدام قاعدة اليد اليمنى التي اكتشفها العالم أورستد، ويُستخدم هذا المجال المغناطيسي في صناعة العديد من المعدات الإلكترونية والكهربائية.
التأثير الكيميائي للتيار الكهربائي
يتجلى التأثير الكيميائي للتيار الكهربائي من خلال المحاليل الكيميائية. على سبيل المثال، عند استخدام محلول كبريتات النحاس، يتعاون أيون النحاس الموجب مع الإلكترون لإجراء عملية توصيل الكهرباء. وتعرف هذه العملية باسم التحليل الكهربائي، حيث يُسمى الطرف الموجب في المحلول “الأنود”، والطرف السالب “الكاثود”.
عند مرور التيار الكهربائي في المحلول الكيميائي تحدث عملية تأين تنتج عنها أيونات، وقد تتجلى بعض التفاعلات الكيميائية خلال التحليل الكهربائي بما في ذلك:
- ترسب المعادن على الأقطاب الكهربائية المغمورة في المحاليل.
- تغير لون المحلول الكيميائي.
- إنتاج فقاعات في المحلول.
- إطلاق الغاز من المحلول.
التأثير الحراري للتيار الكهربائي
عندما يتدفق التيار الكهربائي عبر الأسلاك والموصلات المعدنية، تظهر مقاومة لحركة الإلكترونات داخلها. هذه المقاومة تتحول إلى طاقة حرارية، مما يؤدي إلى تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية، وهو مبدأ أساسي في عمل العديد من الأجهزة المهمة مثل السخانات الشمسية، أجهزة التدفئة الكهربائية، والمحمصات.
التأثير الضوئي للتيار الكهربائي
يعتبر الضوء إحدى نتائج مقاومة الدائرة الكهربائية، حيث يتدفق التيار الكهربائي عبر موصل ذي مقاومة عالية، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الموصل تدريجياً وتوليد ضوء متوهج. يُعرف هذا التأثير بتأثير الإضاءة للتيار الكهربائي.
التأثير الفسيولوجي للتيار الكهربائي
تظهر آثار التيار الكهربائي على الصحة بعدة أشكال في الجسم، ومنها:
- حدوث حروق داخلية في طبقات الجلد ذات المقاومة الكهربائية المنخفضة. وإذا لم تكن هذه الحروق قاتلة، قد تسبب إصابات مؤلمة ودائمة.
- تقلصات عضلية ناجمة عن التعرض لمؤثر كهربائي، مما يؤدي إلى انقباضات غير إرادية طويلة الأمد.
- قد يؤدي التيار الكهربائي إلى توقف التنفس.
- حدوث رجفان بطيني في القلب، مما يعوق تدفق الدم بانتظام، ويجب معالجته على الفور لتفادي الوفاة في فترة زمنية قصيرة.
- تأثير التيار الكهربائي على التحفيز العصبي، حيث أن مقدار التيار المطلوب لتحفيز العضلات يتحدد بتردد الإشارات، حيث تضعف استجابة الخلايا العصبية العضلية عند زيادة التردد بشكل ملحوظ.