شرح رائع الـبــاب الـرابـــع الكــهــربــية الـتـيـاريـة فيزياء ثانوية عامة

الـبــاب الـرابـــع الكــهــربــية الـتـيـاريـة
الـوحــدة الأولى : الـتيار الكهربي وقـانون أوم
• اتجاه التيار الكهربي : يسري التيار الكهربي خلال دائرة مقــفـلة نظـراً لحركة الشحنات الكهربية فيها من أحـد طرفيها للأخـــر 0
• يكون اتجاه التيار الإلكتروني : من القطب السالب إلى القطب الموجب والعكس اتجاه التيار الكهربي من القطب الموجب إلى القطب السالب ويسمى التيار التقـليدي أو التيار الاصطلاحي أو التيار الموجب وهو عكس التيار الإلكتروني
اتجاه التيار الإلكتروني - + اتجاه التيار التقليدي(الاصطلاحي)


التيار الكهـربي: هـو فيض من الإلكترونات الحــرة التي تسـري في الموصـل ( السلك) من القطب السالب إلى القطب الموجب للمصـدر الكهربي (خــلال الدائرة الخــارجية)
شــدةالتيارالكهربي : (I)
معـدل سـريان كمية الكهـربية عـبر مقطع منتـظم من الـدائرة
أو- تقـدر بكمية الكهربية المـارة عـبر مقطع معـين من الدائرة في الثانية الواحـدة
وحـدة قـياس شـدة التيار الكهربي ( الأمبـيـر):
هو شـدة التيار الكهربي الذي يسري
بمعــدل سريان كمية الكهربية قدرها
كولوم في الثانية خلال مقطع معين من
موصل بالدائرة
○أو هـو شدة التيار الكهربي الذي
يسري بكمية كهربية قدرها 1 كـولوم في الثانية بموصل منتظم المقطـع ما معـنى أن 1- شدة التيار المارة في موصل=5 أمبـير؟
معنى ذلك أن مقدار الشحنة الكهربية المارة في الثانية خلال مقطع الموصل = 5 كولوم
• ما معـنى أن كمية كهربية تسري في دائرة في 2ثانية = 3 كولوم؟ ( يجيب الطالب)
وحــدة قـياس كـميـة الكهربية:( الكــولوم)
هو كمية الكهربية التي يحملها تيار شدته أمبير خلال زمن قـدره واحـد ثـانية
* حســاب عـــدد الإلكــترونــات التي تـبلغ شحنـتها واحـــد كــولوم:-
عدد الإلكـترونات كمية الكهربية

شحنة الإلكترون
* حـــالة خــاصـة لتعـريف الأمبـيـر: هـو شـدة التيار الناتج عن مـرور6.25x1018 إلكترونا بنقطـة معـينة في الثانية الواحــدة في دائرة كهربية
فـرق الجهد بين نقطتين :- (V)


الشغـل المبذول لنقـل وحـد كمية كهربية(1كــولوم) بين النقطتين
وحــدة قـياس فـرق الجهـد( الـڤـولت)
هـو فـرق الجهد بيـن نقطـتين عندما
يبذل شغـل قـدره1 ﭽـول لنقـل
كمية كهربية قـدرها1 كولوم بين نقطتين

القوة الدافعة الكهربية لمصـدر(الـ ق0د0ك لمصدر) E : وحـدتهـا( الـڤـولت)
هي الشغـل الكلي المبذول لنقـل وحــدة كمية الكهربية في الـدائرة الكهربية داخــل المصـدر وخــارجــه ( مجموع الشغـل الكلي لنقـل واحـد كولـوم داخـل المصـدر وخارجـه)
القـوة الدافعـة الكهـربية لعـمـود:E))
هي فرق الجهـد بين قطبي العـمود عـندما تكون دائرة العمــود مفتوحــة( في حالة عـدم مرور تيار وسحب شحنات منه)
المقـاومةالأومية للمــادة :R)) هي معـاوقـتهالمرور تيار كهربي خلالها بسبب الاصطدام والاحتكاك بين الكترونات التيار وذرات ذلك الموصل
○أو هي النسبة بين فـرق الجهد بين طرفي موصل وشدة التيار المار فيه وتقاس بوحـدة الأوم
الأوم العـياري : مقاومة عمود من الزئبق طـوله106.3 سم
ومساحة مقطعـه الوحــدة في درجـة صفـر سليزيوس
أنـواع المقاومات:-
1- مقـاومة ثـابـتة القـيمة ومرقـمة بقيـمتها
2- مقاومة متغـيرة ( ريوستات) نحتاج لها للتحكم في شدة التيار المار فيها وبالتالي التحكم في فرق الجهد بين أجـزائها المختـلفة التيار زالق

التيار
ريوستات
الأجهـزة المستخـدمة وحـدات قياس شدة التيار

الأميتر، المللي أميتر
، الميكروأميتر( I)
الجلفانومتر
ميلي أمبير=10-3أمبير
ميكروأمبير=10-6أمبير
ميكروأمبير=10-3ميلي أمبير

الـﭭـولتميتر((V

ميلي ڤـولت = 10-3 ڤـولت
ميكروڤـولت = 10-6 ڤـولت
ميكروڤـولت = 10-3ميلي ڤـولت

الأومميتر
كـيلوأوم = 103أوم
ميـجا أوم = 106أوم Ω



العــلاقة بين شـدة التيار الكهربي المار في موصـل وفرق الجهـد بين طـرفيه (عنـد ثبوت درجة الحرارة)
قـانون أوم
(( فرق الجهد بين طـرفي موصـل يتناسب تناسباً طــردياً مع شــدة التيار المــار فيه عند ثبوت درجة الحرارة))
الصيغـةالرياضية لقانون أوم:
ميل الخط المستقيم= R مقاومة ثابتة




كيف تحقق قانون أوم عملياً؟ مفتاح K - +B بطارية
زالق

I ريوستات
مقاومة ثابتةR أميتر


ڤولتميتر

4- نكررماسبق مع تغيير (I) شدة التيار بتعـديل وضع الزالق عـلى الريوستات ونسجل قـيم(I) ،(V) في كل مرة
5- برسم العـلاقة بيانياً بين شدة التيار عـلى المحور الأفقي وفرق الجهد عـلى المحور الرأسي

فتمثل خط مستقيم ماراً بنقطة الأصل و ميله ثابت = وهذا يحـقـق قانون أوم

V
R I

المقاومة الكهربية لموصــل(R)
هي النسبة بين فرق الجهد بين طرفي الموصل وشدة التيار الكهربي المار فيه
تعـريف الأوم استنتاجي: هو مقاومة موصل يحمل تيارا كهربياً شدته 1أمبير وفرق الجهد بين طرفيه 1 ڤـولت
العـوامـل التي يتوقف عـليها المقاومة الكهربية لموصـل:
1) طول الموصـل(L) عـند ثبوت نوع المادة ودرجة الحرارة ومساحة المقطع

2) مساحـة مقطع الموصل (A)= r2× π عـند ثبوت نوع المادة ودرجة الحرارة وطوله
3) نـوع مــادة الموصــل 4) درجــــة حـــرارة المـوصـل ((T
أولاً: العــلاقة بين مقاومة الموصل وطوله:
لولدينا سلكان من مادة واحـدة ونفس مساحة المقطع وطولاهما L1،L2 ومقاومتيهماR1،R2
عـلى الترتيب ونعـيين كل منهما عـلى حـدة من دائرة قانون أوم نلاحـظ أن نسبة المقاومتين= نسبة الطوليين لهما بثبوت(A) ونوع المادة
* مقاومــة موصل معـدني تتناسب طـردياً مع طوله
ثـانياً: العـلاقة بين مقاومة الموصل ومساحة مقطعـه:
لوأخذنا سلكين من نفس المادة ولهما نفس الطول ومساحتي مقطعيهما A1,A2 ومقاومتيهماR1،R2 عـلى الترتيب ونجـد مقاومة كل منهما عـلى حـده في دائرة قانون أوم نجـد أن: مقاومــة موصل معـدني تتناسب عكسياً مع مساحة مقطعـه
ثـالـثا:العـلاقة بين مقـاومة الموصل ونـوع مــادته:
تختلف مقاومة أسلاك من معادن مختلفة لها نفس الطول ونفس مساحة المقطع لإخـتلاف التركيب الـذري لمعـادنها R R مقـاومة موصل تتـوقـف عـلى نـوع مـادته
لاحظ أن: مقاومة الموصل تتناسب عكسياً مع مربع نصف قطر موصلL
*إذا أعـيد تشكيل قضيب معـدني فإن مقدار الزيادة في الطول تعادل مقدار النقص في مساحة المقطع مثلاً: بزيادة الطول إلى ثلاثة أمثاله تقل مساحة المقطع إلى الثلث A⅓
المقـاومة النوعية لمــادة موصـل(ρ) L=1m
هي مقاومة موصل منتظم من المادة طوله1 متر ومساحة مقطعه 1 م2 A=1مم2
وحــدة قياس المقاومة النوعية للمــــادة أوم 0مـترΩ )0م)
تختلف باخـتلاف المادة لأنها خاصية فيزيائية مميزة للمادة




التوصلية الكهربية لمادة(σ): وحـدتها :أوم-1متر-1= سيمون م-1= سيمنس م-1= Ω-1m-1
هي مقـلوب المقاومة النوعـية للمادة*هي خاصية فيزيائية للمــادة ويسمى معامل التوصيل الكهربي
مامعـنىأن : المقاومة النوعية للنحاس 0.1786x10-7 أوم0 مـتر؟
معنى ذلك أن: مقاومة موصل من النحاس طوله واحد متر ومساحة مقطعه واحد متر مربع تساوي0.1786x10-7 أوم

تـجــربة عمـلية لتعـيين التوصـلية الكهـربية لمــادة (σ)
إحـتياطـات التجــربة:1 1- يجب أن يكون السلك رفيعـاً جــداً
2- يجب أن يكون السلك طويلاً جـداً ذو مقاومة ملحوظة
3- يكون السلك ملفوف لفاً حلزونياً مزدوجا عـلى بكرة أو أسطوانة أي مقاومة أومية قياسية


خطـــوات التجـــربة:
مفتاحK بطارية
1- نقيس طول(L) سلك من المادة المراد تعـيين(σ)
التوصلية الكهربية لها ونقيس نصف قطره زالق
(r) ونحسب مساحة مقطعه(A)= r2 π ريوستات
2- نوصل السلك بالدائرة الكهربية بالرسم مقاومة السلكR أميتر
3- نغلق الدائرة ونعـدل من مقاومة الريوستات ليمر تيار مناسب ونقيس شدته بالأميتر(I) ونقيس فرق الجهد(V)
بالـڤولتميتر ڤولتميتر
4- نعـين مقاومة السلك من العـلاقة R = وبالتالي نعـين المقاومة النوعـية لمادة السلك = ρ وبمعـلوميةL ، A ، R

5- نعـين التوصيلية الكهربية(σ) من العــلاقة = σ

مامعـنىأن: التوصلية الكهربية للفضة 6x107 سيمون متر-1عند درجة حرارة معينة؟
معنى ذلك أن: مقاومة سلك من الفضة طوله الوحدة(1م)ومساحة مقطعه الوحدة (1م2) تساوي
أو =
6x107
أو- معـنى ذلك أن: المقاومة النوعية للفضة أوم0متر عند نفس درجة الحــرارة
برسم العــلاقة بين R,L ميل الخـط المستـقـيم = بقسمة الميل عـلى مساحة المقطع A تنتج التوصلية الكهربية(σ)
L

R



برسم العــلاقة بين R ، ميل الخـط المستـقـيم=RA
R

بقسمة الميل عـلى مساحة المقطعL تنتج المقومة النوعية(ρ)
تـوصـلية بعـض المــواد
المـــواد التوصلية الكهربية حالة التوصيل
الفـــــلزات كبــيرة جـيدة التوصيل للكــهربية
كبريتيدالكادميوم- كبريتيد الخارصين
الكوارتز- الزجاج- الميكا صغــيرة جــداً عـازلات
الجرمانيوم- السيليكون صغــيرة نسبياً أشباه موصلات
ملاحظات هــامة:
الطــاقة الكهــربية القـــدرة الكهربية
VxIxt وحدته ﭽـول= ڤولت أمبير ثانية
I2Rt حيث V=IR
حيث
VxI وحدته وات= ڤولت أمبير
I2R حيث V=IR
حيث

تكاليف الإستهلاك= الطاقة المستنفـذة× سعــر الكيلووات ساعة
تكاليف الإستهلاك= القـدرة المستنفـذة كيلوات×الزمن ساعة× سعــر الكيلووات ساعة قروش
الطاقة الحـرارية الممتـصة أو المفقـودة= الطاقة الكهربية
VxIxt = mxcxΔt

مشكورين جدا

مشكووووووووووووووووووووور