الظواهر الكهربائية. الاجابة عن أهم الأسئلة

الظواهر الكهربائية. الاجابة عن أهم الأسئلة

الظواهر الكهربائية هي مجموعة من الظواهر الفيزيائية الناتجة عن وجود أو حركة الشحنات الكهربائية. تشمل هذه الظواهر التفاعلات بين الجسيمات المشحونة، مثل الإلكترونات والبروتونات، وتأثيرها على الأجسام المختلفة. تعد الظواهر الكهربائية جزءًا أساسيًا من حياتنا اليومية وتطبيقات التكنولوجيا الحديثة.

تحدث الظواهر الكهربائية نتيجة لتأثير القوى الكهربائية التي تنشأ عن الشحنات المختلفة.

ملاحظة: توجد وثيقة التلميذ بصيغة الـ PDF في نهاية المقال

I ـ تذكير:

1 ـ شدة التيار والتوتر :

نشاط ـ 1 ـ

ـ عرف التيار الكهربائي ؟

هو عبارة عن تدفق للشحنات الموجبة ويكون عكس حركة الالكترونات في النواقل أو الأجهزة الكهربائية 

ـ ما هي العلاقة التي تربط بين كمية الكهرباء q وشدة التيار الكهربائي i  ؟

Q = I.t   أو  q = i.t

ـ كيف يمكن قياس شدة التيار الكهربائي ؟

يمكن قياس شدة التيار الكهربائي باستخدام جهاز الأمبيرمتر ، وتقاس شدة التيار الكهربائي بالأمبير(A)

ـ عرف العقدة الكهربائية ؟

هي نقطة التقاء أو تفرع عدة نواقل

ـ ما هي عبارة قانون الشدات ؟

يكون مجموع التيارات الداخلة للعقدة يساوي مجموع التيارات الخارجة منها

مثال:
الظواهر الكهربائية. الاجابة عن أهم الأسئلة

ـ عرف التوتر الكهربائي ؟

هو فرق الكمون الكهربائي بين نقطتين مشحونتين بشحنتين مختلفتين، ونرمز له بالرمز U ويقاس بجهاز الفولطمتر ووحدته هي الفولط (V)

ـ ما هي عبارة قانون جمع التوترات ؟

يكون المجموع الجبري للتوترات في الدارة معدوم.

مثال:
المجموع الجبري للتوترات في الدارة معدوم

حسب قانون جمع التوترات: U - U1 - U2 = 0  ومنه : U = U1 + U2

2 ـ ثنائيات القطب النشيطة (المولد) :

نشاط ـ 2 ـ

ـ عرف ثنائي القطب النشيط ؟

هو عنصر كهربائي يولد التيار الكهربائي تلقائيا (ذاتيا) مثل المولد 

ـ ما هي العبارة المميزة له ؟

تنقسم المولدات الى قسمين

مولد له مقاومة داخلية: نرمز له بالرمز

مولد له مقاومة داخلية

حيث / r : المقاومة الداخلية للمولد وتقاس بالأوم  (Ω)

         E : القوة المحركة الكهربائية للمولد وتقاس بالفولط  (V)

مولد ليس له مقاومة داخلية: نرمز له بالرمز

مولد ليس له مقاومة داخلية

ويسمى المولد المثالي

العبارة المميزة للمولد:

يمكن التعبير عن مولد له مقاومة داخلية بالرمز التالي :

العبارة المميزة للمولد

حسب قانون التوترات : U = U1 - U2

حيث :  

  U1 = E

 U2 = r.I

ومنه نجد :

U = E – r.I

3 ـ ثنائيات القطب الخاملة (الناقل الأومي):

نشاط ـ 3 ـ

ـ عرف ثنائي القطب الخامل ؟

ثنائيات القطب الخاملة هي عناصر كهربائية تستهلك تيار كهربائي (غير قادرة على توليد تيار كهربائي) ومنها النواقل الأومية 

ـ ما هي العبارة المميزة له ؟

نرمز للناقل الأومي بالرمز:

نرمز للناقل الأومي بالرمز

وحسب قانون أوم نجد أن : U = R.I

ـ ما هي عبارة المقاومة في حالة ناقل اسطواني ؟

لدينا:

R=ρLSR = \rho \cdot \frac{L}{S}

حيث :  

R : المقاومة وتقاس بالأوم (Ω)

ρ : المقاومية أو المقاومة النوعية وتقاس بـ (Ω.m)

L : طول السلك ويقاس بالمتر(m)

S : مساحة المقطع العمودي للسلك وتقاس بـ (m2)

II ـ تطور التوتر الكهربائي بين طرفي مكثفة :

1 ـ تعريف المكثفة:

نشاط ـ 4 ـ

ـ عرف المكثفة ؟

هي عنصر كهربائي (ثنائي قطب) قادر على تخزين الشحنات الكهربائية ومن أهم المكثفات، المكثفة المستوية حيث تتكون من صفيحتين معدنيتين متوازيتين نسميهما لبوسي المكثفة يفصل بينهما عازل يمكن أن يكون الهواء 

ـ كيف نرمز للمكثفة ؟  

نرمز للمكثفة بالرمز:
رمز المكثفة
ـ أذكر أهم أنواع المكثفات ؟

من أهم أنواع المكثفات نجد: 

ـ المكثفات المستقطبة  ـ المكثفات الغير المستقطبة

2 ـ التوتر الكهربائي بين طرفي المكثفة :

نشاط ـ 5 ـ

نحقق التركيب التجريبي التالي:

التوتر الكهربائي بين طرفي المكثفة

نثبت شدة التيار عند I = 15 μA   وبواسطة مولد مثالي نأخذ قيم التوتر عند أزمنة مختلف فنحصل على النتائج التالية:

ـ علما أنه من أجل قيمة ثابتة لـ I لدينا  q = I.t  أكمل الجدول التالي :  

2,20

1,77

1,25

0,67

0

t(s)

6,73

5,44

3,79

2,04

0

u(V)

 

 

 

 

 

q(C)

/

4,32

3,78

3,23

2,76

t(s)

/

13,10

11,50

9,82

8,41

u(V)

 

 

 

 

 

q(C)

ـ أرسم المنحنى (u = f(t ، ماذا تستنتج ؟

رسم المنحنى  ( u = f(t :

التوتر الكهربائي بين طرفي المكثفة

نستنتج أنه خلال عملية شحن المكثفة يتزايد التوتر بين طرفيها حتى يصل الى قيمة أعظمية تساوي التوتر بين طرفي المولد

ـ أرسم المنحنى  (q = f(u ، ماذا تستنتج ؟

اتمام الجدول :

6,73

5,44

3,79

2,04

0

u(V)

33.0

26.55

18.75

10.05

0

q(μC)

 

13,10

11,50

9,82

8,41

u(V)

 

64.8

56.7

48.45

41.4

q(μC)

التوتر الكهربائي بين طرفي المكثفة

نستنتج أنه كلما زادت قيمة التوتر بين طرفي المكثفة، زادت قيمة الشحنة المخزنة فيها.

ـ ماهي العلاقة بين q  و u ؟

بالاعتماد على بيان الدالة q = f(u) نجد : q = a.u

حيث a يمثل ميل الخط البياني (معامل توجيه المنحنى q = f(u))

ـ ما قيمة معامل توجيه المنحنى q = f(u) ؟

لدينا:

a=(600)106(120)

ومنه:

a=5106a = 5 \cdot 10^{-6}

ـ على المكثفة يمكن قراءة capacite C = 5 .10-6 farad ماذا تستنتج ؟

نستنتج أن معامل التوجيه a  يمثل سعة المكثفة  C أي أن  a = C

ومنه : q = C.u

3 ـ سعة المكثفة المستوية :

نشاط ـ 6 ـ

ـ ما هي عبارة سعة المكثفة المستوية ؟

لدينا:

C=εSdC = \varepsilon \cdot \frac{S}{d}

حيث: 

S : مساحة سطح كل لبوس

d : المسافة بين اللبوسين

ɛ : ثابت العزل الكهربائي

ـ ما هي عبارة ثابت العزل الكهربائي؟

ɛ = ɛ0r  حيث :

ɛ0 : ثابت العزل الكهربائي المطلق

ɛr : ثابت العزل الكهربائي النسبي

ـ ما هي قيمة ثابت العزل الكهربائي المطلق؟

  ɛ0 = 8,85.10-12F.m- 1

ـ ما هي قيم ثابت العزل الكهربائي النسبي ؟

العازل

الماء

الايثانول

الميكا

الزجاج

الورق المبرفن

البرافين

الهواء

ɛr

80

24

7

4…6

4,5

2,2

1


4 ـ ربط المكثفات: 

يمكن ربط المكثفات على التفرع أو على التسلسل أو ربط مختلط.

نشاط ـ 7 ـ
ـ نقوم بربط ثلاثة مكثفات سعاتها C1 ، C2 ، C3 على التوازي.

1 ـ أرسم التركيب ؟

ربط ثلاثة مكثفات سعاتها C1 ، C2 ، C3 على التوازي

2 ـ بين أن :

 Ceq = C1+ C2 +C3

لدينا :  I = I1 + I2 + I3

ومنه :   I.t = I1.t + I2.t + I3.t

ومنه :   q = q1 + q2 + q3

ومنه :  Ceq.U = C1.U + C2.U + C3.U

ومنه :  Ceq.U = U(C1 + C2 + C3)

ومنه :   Ceq = C1 + C2 + C3

3 ـ ماذا تستنتج ؟

نستنتج أنه عند ربط المكثفات على التوازي (التفرع) تكون سعة المكثفة المكافئة تساوي مجموع سعات المكثفات الفرعية

ـ نقوم بربط ثلاثة مكثفات سعاتها C1 ، C2 ، C3 على التسلسل

1 ـ أرسم التركيب ؟

رسم التركيب :
ربط ثلاثة مكثفات سعاتها C1 ، C2 ، C3 على التسلسل
2 ـ بين أن :
1Ceq=1C1+1C2+1C3\frac{1}{C_{eq}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \frac{1}{C_3}

لدينا : U = U1 + U2 + U3

ومنه:

QCeq=QC1+QC2+QC3

ومنه:

QCeq=Q(1C1+1C2+1C3)\frac{Q}{C_{eq}} = Q \left( \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \frac{1}{C_3} \right)

باختزال QQ من الجانبين نجد:

1Ceq=1C1+1C2+1C3

3 ـ ماذا تستنتج ؟

نستنتج أنه عند ربط المكثفات على التسلسل يكون مقلوب سعة المكثفة المكافئة يساوي مجموع مقاليب سعات المكثفات الفرعية

ملاحظة:

تقاس سعة المكثفة في جملة الوحدات الدولية بوحدة الفراد ونرمز لها بالرمز (F) وهي وحدة كبيرة جدا ومنه نستخدم أجزاء الفراد وهي:

1μF = 10-6 F(ميكرو فراد)

1nF = 10-9 F (نانو فراد)

1pF = 10-12 F(بيكو فراد)

اقرأ الظواهر الكهربائية. دراسة ثنائي القطب RC

اقرأ الظواهر الكهربائية. دراسة ثنائي القطب RL

اقرأ المعادلات التفاضلية للدارة RL

اقرأ المعادلة التفاضلية للدارة RC بدلالة الشحنة

وثيقة التلميذ بصيغة الـ PDF

أنقر هنا من أجل متابعة مدونتنا

 

تعليقات