هل يؤثّر طول كابل الشاحن على سرعة شحن البِطّاريّة ؟

قبل أن نوضح حقيقة ما إذا كان طول الكابل مهم ام لا من الضروري إيضاح اولًا آلية عمل البطاريات القابلة لإعادة الشحن في الهواتف الذكية بشكل خاص. تمتلك هذه البطّاريّات مزايا بيئيّة تختلف عن تلك البطّاريّات التي تستخدم لمرّة واحدة مثل بطّاريّات الجرافيت، وغير انها تسمح بإعادة استخدامها لعدد كبير من المرّات فإن لها مزاياها الاقتصاديّة أيضًا.

في البداية لكي نتمكّن من إعادة شحن أيّة بطّاريّة فلا بد من توافر مصدر تيّار كهربائيّ متردّد كالذي يتوافر لدينا في المنازل ومكاتب العمل والمرافق المختلفة، وشاحن يتوافق مع تلك البطّاريّة، والذي يتكوّن عادةً من محوّل كهربيّ خافض للجهد وكابل يحتوي بداخله على عدد من الأسلاك المتساوية في مساحة المقطع والتي تصنع في أغلب الأحوال من موادّ نحاسيّة [سيتّضح سبب استخدام تلك الموادّ على وجه الخصوص من خلال الفقرات التالية من المقال] كما نحتاج إلى توافر مدخل مناسب نستطيع من خلاله توصيل البطّاريّة بالشاحن.

لماذا نحتاج إلى مصدر كهربيّ للجهد المتردّد وليس للجهد المستمر؟ يعود هذا إلى أساس عمل محوّل الشاحن الخافض للجهد أو ما يُعرف بقانون فاراداي للحثّ الكهرومغناطيسيّ، والذي يصف تأثير الحثّ المتبادل بين ملفّين. فعند توصيل طرفيّ الملفّ الابتدائيّ للمحول بمصدر تيّار متردّد يكون مرور التيّار المتغيّر داخل الملف مصحوبًا بمجال كهرومغناطيسيّ متغيّر، وهو ما لا يتوافر في حالة التوصيل بمصدر تيّار مستمرّ ثابت الشدّة والاتّجاه، يولّد هذا المجال الكهرومغناطيسيّ حين يقطعه الملفّ الثانويّ جهدًا متغيّرًا على طرفيّ الملفّ الثانويّ للمحوّل ممّا يؤدّي بدوره إلى مرور تيّار في الملفّ الثانويّ يتناسب مع التيّار الأصليّ المار في الملفّ الابتدائيّ للمحول. ويخرج هذا التيّار في النهاية من محوّل الشاحن مارًّا عبر الكابل ليشحن البطّاريّة.

تتمّ عمليّة الشحن من خلال عكس التفاعلات الكيميائيّة التي حدثت داخل البطّاريّة أثناء عمليّة التفريغ، ففي بطّاريّة أيّون الليثيوم على سبيل المثال تفرغ البطّاريّة ما بها من طاقة أثناء التشغيل من خلال انتقال أيّونات الليثيوم من الطرف السالب للبطّاريّة إلى الطرف الموجب للبطّاريّة، وبالتالي؛ فينبغي لإعادة شحن البطّاريّة إعادة مراكمة أيّونات الليثيوم مرّة أخرى عند الطرف السالب للبطّاريّة.

تمرّر الشواحن الجيّدة عادةً في البطّاريّة تيّارًا ضئيلًا يتراوح ما بين 3-5 بالمائة من قيمة أقصى تيّار يمكن للبطّاريّة تحمّله ممّا يحافظ على سلامتها لأطول فترة ممكنة.

وعلى عكس ما يظنه البعض، فإن الشحن الزائد للبطّاريّة يُعدّ أمرًا أشد خطورة من عدم اكتمال عمليّة شحن البطّاريّة، ففي حال أنّك لم تقم بفصل تيّار المصدر عن البطّارية بمجرّد اكتمال الشحن فسوف تكون هناك ضرورة لأن تتخلّص البطّاريّة من كمّية الطاقة الكهربيّة الزائدة عن سعتها، وهو ما يحدث على هيئة نشوء حرارة مرتفعة وضغط متزايد على المكوّنات الداخليّة للبطّاريّة ممّا يعرّضها في أسوأ الأحوال إلى الانفجار أو تسريب بعض المواد الغازية أو الكيميائيّة. لذلك تأتي معظم الهواتف مزودة بخاصية الشحن التكيفي للحد من أضرار الشحن الزائد.

تعتمد العلاقة بين طول كابل الشاحن وسرعة شحن البطّاريّة على مفهوم فيزيائيّ يُعرف بالمقاومة الكهربائيّة، والذي يشير إلى المعاوقة التي تلقاها الإلكترونات أثناء سريانها خلال الأسلاك، وتحدّد قيمة شدّة التيّار الكهربيّ المار، والذي يحدّد بدوره قيمة القدرة الكهربيّة المنقولة من خلال الأسلاك وفقًا لقانون أوم الشهير. وتنصّ القاعدة الفيزيائيّة على أنّ قيمة هذه المقاومة الكهربية تتناسب طرديًّا مع طول السلك أو الموصّل بينما تتناسب عكسيًّا مع سمك أو مساحة مقطع هذا السلك. أي أنّه كلّما كان السلك أطول ازدادت مقاومته الكهربية لسريان الشحنات من خلاله ممّا يقلّل من الطاقة الكهربيّة التي يستطيع هذا السلك نقلها في حال ثبات الجهد الكهربيّ للمصدر. أي ان الكابل الذي يبلغ طوله مترًا واحدًا سيكون أقل مقاومة من الكابل الذي يبلغ طوله مترين، على سبيل المثال.

ومن ثمّ ندرك عزيزي القارئ أنّ طول كابل شاحن الهاتف لا يعتبر ميزة في كافّة الأحوال فقد يؤدّي إلى شحن بطيء للبطّاريّة وهو أمر غير مرغوب فيه بالطبع، ولكن يجب اختيار كابلات شواحن ذات أطوال متوسّطة تحتوي على أسلاك ذات جودة عالية.

المقاومة الكهربيّة لكابل ما في الواقع لا تتأثر فقط بطول ومساحة مقطع الأسلاك الداخلة في تركيب هذا الكابل، بل ثمّة عوامل أخرى تلعب دورًا هامًا أيضًا في مقاومة الموصّلات لسريان الكهرباء خلالها مثل درجة الحرارة، ونوع المادّة التي تُصنع منها الأسلاك؛ فنجد أنّ مقاومة الأسلاك لمرور التيّار من خلالها تزداد بزيادة درجة الحرارة المحيطة بهذه الأسلاك.

أما عن مدى تأثير المادّة التي تصنع منها الأسلاك على قيمة مقاومتها الكهربيّة فمن الملاحظ أن ثمّة موصّلات يعاني فيها التيّار من مقاومة أكبر من غيرها عند مروره خلالها على الرغم من تساويها معها في سمك وأطوال الأسلاك وبقاء قيم كلّ من جهد المصدر ودرجة الحرارة المحيطة ثابتة، فنجد أن المقاومة الكهربيّة للنحاس، على سبيل المثال، أكبر من المقاومة الكهربيّة للفضّة.

يرجع ذلك إلى ما يُعرف بباسم المقاومة النوعيّة للموصّل، وهي سمة مميّزة لكلّ مادّة على حدة، وهي على النقيض بالضبط من مفهوم الموصّليّة الكهربيّة. تتمتّع الموادّ الموصّلة للكهرباء عمومًا بمقاومات نوعيّة منخفضة ممّا يجعلها أكثر موصّلية كهربيّة وأكثر قابليّة لسريان الكهرباء من خلالها، وعلى الجهة المقابلة تتميّز الموادّ العازلة للكهرباء في العموم بمقاومات نوعيّة مرتفعة تجعلها قليلة الموصّليّة الكهربيّة ممّا يكسبها ما يميزّها من خصائص العزل الكهربائيّ. تقع بعض المواد أيضًا في المنتصف بين هذا وذاك فتتميّز بمقاومة نوعيّة متوسّطة تجعلها متوسّطة التوصيل للكهرباء وهي مجموعة الموادّ التي تُعرف بأشباه الموصّلات.

تُعتبر الفضّة هي المادّة الأقلّ في قيمة مقاومتها النوعيّة من بين الموادّ الموصّلة للكهرباء، ثمّ يليها النحاس والذهب والألومنيوم. وعلى الرغم من ذلك؛ تلجأ أغلب الشركات لاستخدام سبائك النحاس في صناعة أسلاك كابلات الشواحن بدلًا من الفضّة، نظرًا لكون النحاس معدن رخيص الثمن مقارنة بالفضّة، ويمكن أن تتمتّع بعض سبائكه بمتانة أعلى.

الخلاصة: طول كابل الشاحن يؤثر بالفعل على سرعة شحن البِطّاريّة، لكن في الغالب هذا أمر لا يهم أغلب المستخدمين فالكثيرون لن يقوموا بشراء كابل شاحن أطول من متر أو مترين وفي هذه الحالة لن تتأثر سرعة الشحن كثيرًا حيث ان انخفاض الجهد يكون ضئيلًا. لكن في حال كنت تنوي شراء كبل شاحن أطول من ذلك فقم بشراء تلك المقدمة من العلامات التجارية المرموقة والتي تكون مصنوعة من مواد عالية الجودة لا تؤثر على سرعة الشحن بشكل ملحوظ.