التيار الكهربي

سنبدأ مناقشتنا للشحنات المتحركة بتعريف كمية يطلق عليها التيار الكهربي. افترض أن لدينا جهازاً يطلق عليه مدفع شحنات ، وهو قادر على قذف تيار من الجسيمات المشحونة كالأيونات أو الإلكترونات (يستخدم في اجهزة التلفزيون مثل هذه الأداة لقذف حزمة من الإلكترونات على الشاشة  وبالنسبة لدراستنا ، افترض مدفعاً يقذف بحزمة من الجسيمات المسحونة خلال ثقب في لوح كما في الشكل ((1.

وتشكل هذه الحزمة المارة خلال الثقب فيضاً من الشحنات ، والذي نرجو الآن أن نصف مقداره. وسنفعل ذلك بتعريف كمية سنطلق عليها التيار الكهربي وسنرمز له بالرمز I:

في فترة زمنية مقدارها tΔ فإن الحزمة تحمل شحنة مقدارها qΔ عبر نقطة معينة (كالثقب الموجود في اللوح في هذه الحالة) ، والتيار الذي تحمله هذه الحزمة يكون عندئذ:

(1)                 

ووحدات SI للتيار التي هو كولوم لكل ثانية تسمى الأمبير.

والأمبير الواحد (A) = كولوم واحد لكل ثانية (C/s).

وإذا كانت الشحنات التي في الحزمة الموجبة ، فإن كلاً من qΔ و I يكون موجباً. أما إذا كانت الحزمة تتألف من شحنات سالبة فإن كلاً من qΔ و I يكون سالباً. ولهذا السبب يكون تدفق الشحنة السالبة في اتجاه ما مكافئاً لتيار موجب في الاتجاه المعاكس.

وقد نعترض ، بأنه حيث قد ثبت أن الشحنات الفعلية التي تتحرك داخل الموصلات هي إلكترونات ، فلابد أن يعرف التيار بدلالة تدفق الشحنة السالبة. على أنه من الناحية التاريخية ، وقبل أن تعرف إشارة ناقلات الشحنة ، فإن التيار كان يعرف بدلالة حركة الشحنات الموجبة. وبمجرد أن عرفت طبيعة ناقلات الشحنة لم يكن هناك الزام بتغير التعريف وذلك لأن التكافئ بين تدفق الشحنة الموجبة والشحنة السالبة بسيط للغاية.

ولكي نعرف ماذا يعني التعريف بالنسبة للتيارات المارة في الأسلاك سنرجع إلى الشكل ((2. ولو أن مقداراً من الشحنة qΔ يمر من خلال مقطع مستعرض عند A في زمن مقداره tΔ ، فإن التيار في السلك يعرف بالمعادلة ((1 وهو:

تماماً كما في الشكل (1). ومرة أخرى يعتبر التيار متدفقاً في اتجاه حركة الشحنة الموجبة.