القوة الدافعة الكهربائية

عند تدفق الإلكترونات عبر سلك،أو تدفق الأيونات عبر محلول،فإنها تولّد كهرباء. يُعرّف سيل الإلكترونات هذه،أو بتعبير أدقّالشحنة الكهربائية،على أنها تيار كهربائي. لكن ما الذي يجعل الإلكترونات تتدفق؟لنتأمل تفاعل تأكسد واختزال بين النحاس والزنك.

عند وضع قضيب من الزنك داخل محلول من أيونات النحاس،فإن الإلكترونات تنتقل من مادة إلى أخرى. لأن الزنك ميّال أكثر لفقد الإلكترونات،يتأكسد إلى أيونات الزنك،بينما تُختزل أيونات النحاس إلى نحاس صلب. في هذا التفاعل،تتدفق الإلكترونات من الزنك إلى النحاس،لكن هذا التفاعل لا يولّد كهرباء.

الآن لنعتبر أن المادتين المتفاعلتين،الزنك والنحاس،منفصلتان مكانيًا،ومتصلتان بواسطة موصل خارجي كسلك. ميل المادتين المتفاعلتين إلى اكتساب أو فقدان إلكترونات لا يزال مستمرًا،مما يدفع الإلكترونات للتدفق عبر السلك الواصل بين نصفي التفاعل. سيل الإلكترونات هذا يكوّن تيارًا كهربائيًا،يستطيع أن يغذي أجهزة كهربائية كالمصباح.

يُقاس التيار الكهربائي بالأمبيرات. الأمبير الواحد يساوي تدفق كولوم واحد من شحنة كهربائية لكل ثانية،ويعادل 6.24 10¹⁸ إلكترون في الثانية. تدفق التيار الكهربائي يشبه تدفق الماء نزولًا من شلال.

ما يحرك الماء هو الفرق في طاقة الجاذبية الكامنة،بينما ما يحرك الإلكترونات هو الفرق في الطاقة الكهربائية الكامنة ما بين المواد المتفاعلة. هذا الفرق في الطاقة الكهربائية الكامنة،يوصف بفرق الجهد،أو القوة الدافعة الكهربائية،أو جهد الخلية. جهد الخلية،هو قياس القوة الدافعة بين مادتين متفاعلتين والميل لانتقال الإلكترونات.

يُقاس جهد الخلية لمادتين متفاعلتين منفصلتين بجهاز قياس الجهد،ويُقرأ على شكل فولتية الخلية. يرتبط فولت واحد بجول واحد من الطاقة الكامنة لكل كولوم من الشحنة الكهربائية. يدل ارتفاع جهد الخلية على وجود قوة دافعة كبيرة وسهولة أكبر في انتقال الالكترونات.

أخيرًا،يعتمد جهد الخلية،أو القوة الدافعة الكهربائية،على طبيعة المواد المتفاعلة،ودرجة حرارة التفاعل،وتركيز الأيونات الداخلة في التفاعل.