إتحاف النجباء بشرح أسس الكهرباء ( شرح الكهربية والمغناطيسية )

[ناصر اللحياني]

الحمد لله وكفى ، والصلاة والسلام على النبي المصطفى

وعلـــــــى آلـــه وصحــــبه ومن أقتــــفى ، وبعــــــــد :

أخوتي النجباء .. النــبلاء ... الكرمــاء ... الفضــلاء ...

الســـــــلام عـليكــــــم ورحمـــــــة الله وبركاتـــــــــــــه

بين أيديــــكم الشـــرح المـــتواضع لأسس الكهربــــاء ،


" إتحاف النجباء بشرح أسس الكهرباء "



و كالعادة وقبل البدء أذكر بالتنظيمات التالية :

( 1 ) هذا الموضــوع هو للنقاش حول الفيزياء الكهربية
وآمل أن تكون جميع الردود بإضافة تعليق أو تساؤل أو استفسار
( واسمحوا لي أن أخفي كل ردّ لا يحمل تعليق أو تساؤل )

( 2 ) بالتأكيد لست كفؤا للردّ على جميع التســاؤلات ،لــذلك
سيتكرم أستاذنا د. مازن العبادلة ( المتفيزق ) بالرد والإجابة ،
و كذالك فإن باب الردّ مفتوح للجميع.

( 3 ) بعض ما يرد في الشرح هو من فهمي ، و يحتمل
الخطأ فإن ورد خطأ ، فسيتم بإذن الله تعالى تعديله ،
كما أنه سيحدّث باستمرار، لأضيف كل ما أجده من
صور وفلاشات وفيديو و... الخ

) لحفظ جميع الفلاشات في هذا الموضوع ، أنظر إلى المشاركة رقم 3

[ناصر اللحياني]

تمهيد :

عندما يسمع الناس كلمة كهرباء يتبادر إلى أذهانهم المصباح والتلفاز وفرن المايكروويف والحاسوب وغيرها من الأجهزة المفيدة، ولكن للكهرباء أهمية بالغة أكثر من ذلك بكثير ، فهي :

1 - من أهم مصادر الطاقة التي ساهمت في التقدم الحضاري والتكنولوجي الذي نعيشه ، لأنها تمكننا من إنتاج الحرارة ، والضوء ، والحركة ، فقد استطاع الناس خلال القرن التاسع عشر تسخير الكهرباء لأداء الأعمال. وكان لهذا المصدر الجديد للطاقة تطبيقات عملية كثيرة، ساهمت كثيرًا في تغيير حياة الناس، حيث تمكن المخترعون والعلماء من توليد الطاقة الكهربائية بكميات كبيرة، واكتشفوا طرق استخدام هذه الطاقة في إنتاج الضوء والحرارة والحركة، وصمموا أجهزة كهربائية مكنت الناس من الاتصال عبر المسافات البعيدة، ومعالجة المعلومات بسرعة فائقة. وقد ازداد الطلب على الكهرباء خلال القرن العشرين إلى درجة أن الناس اليوم لا يستطيعون تخيل شكل الحياة في حالة عدم وجود الطاقة الكهربائية.

2 - تلعب القوى الكهربائية بين الشحنات في المادة دورا أساسيا في تحديد خواص المادة ، لأنها تتحكم في ترابط الإلكترونات والبروتونات في الذرة ، كما أنها مسؤولة عن ترابط الذرات مع بعضها بعضا لتكوين جزيئات المادة .

3- تكون الكهربائية والمغناطيسية معًا قوة تسمى الكهرومغناطيسية، وهي من القوى الأساسية في الكون ، وبذلك تحدد الكهرباء تركيب وخصائص كل الموجودات.

4 - ترتبط الكهرباء أيضًا بالعديد من العمليات البيولوجية. ففي جسم الإنسان تنتقل الإشارات الكهربائية عبر الأعصاب، حاملة المعلومات من الدماغ وإليه، حيث تساعد هذه الإشارات الدماغ على تحديد ما تراه العين، وتسمعه الأذن، وتتحسسه الأصابع. وهذه الإشارات هي التي تسبب حركة العضلات ونبض القلب، كما تنظم معدل النبض.


ويمكن فهم التطبيقات الكهربائية و كذلك تفسير معظم الظواهر الطبيعية المرتبطة بالكهرباء ، من خلال المفاهيم والأسس الكهربائية التي سأتطرق بإذن الله تعالى إلى شرحها مستعينا بالله أولا وأخرا ، ثم ببعض المراجع ووسائل المحاكاة الحديثة من فلاشات وجافا وفيديو وصور .


تنقسم النظريات في الفيزياء الكهربائية إلى قسمين أساسين هما :



الجزء الأول : الكهرباء الساكنة ( Electrostatics )
وسنشرح فيها الموضوعات التالية :

المحاضرة الأولى : الشحنة الكهربائية
المحاضرة الثانية : الكهرباء الساكنة
المحاضرة الثالثة : التوصيل الكهربي
المحاضرة الرابعة : شحن الأجسام ( توليد الكهرباء الساكنة )
المحاضرة الخامسة : قانون كولوم
المحاضرة السادسة : المجال الكهربائي
المحاضرة السابعة : الجهد الكهربي
المحاضرة الثامنة : السعة الكهربائية والمكثفات



الجزء الثاني : الكهرباء المتحركة
وسنشرح فيها - خلال هذا الفصل والفصل القادم بإذن الله تعالى - الموضوعات التالية :

المحاضرة التاسعة : التيار الكهربائي
المحاضرة العاشرة : الخلايا الكهروكيميائية
المحاضرة الـ 11: التحليل الكهربائي ، وقانونا فاراداي
المحاضرة الـ 12: القوة المحركة
المحاضرة الـ 13: المقاومة
المحاضرة الـ 14: النواقل
المحاضرة الـ 15: قانون أوم
المحاضرة الـ 16: قنطرة وجسر وتستون
المحاضرة الـ 17: قانون جول ، القدرة الكهربائية
المحاضرة الـ 18: قانون حفظ الطاقة والشحنة
المحاضرة الـ 19: ربط المولدات والمقاومات
المحاضرة الـ 20: الدارات الكهربية وقانونا كيرشوف









http://www.geocities.com/ns1427/Electronas.jpg




لحفظ جميع الفلاشات في هذا الشرح ( أضغط على الروابط التالية ) :



الفلاشات - الجزء الأول (http://www.phys4arab.net/vb/attachment.php?attachmentid=5670&d=1195153230)

الفلاشات - الجزء الثاني (http://www.phys4arab.net/vb/attachment.php?attachmentid=5671&d=1195153297)

الفلاشات - الجزء الثالث (http://www.phys4arab.net/vb/attachment.php?attachmentid=5672&d=1195153390)

[ناصر اللحياني]

الشحنة الكهربائية Electric charge

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-12474312.jpg

تتكون المادة من ذرات ، وتتكون الذرة من إلكترونات وبروتونات ونيوترونات ، ومن المعلوم أن الذرة متعادلة كهربائيا ( أي أنها غير مشحونة ) وذلك لأن الإلكترون يحمل شحنة سالبة والبروتون يحمل شحنة موجبة وهذان النوعان من الشحنات متعادلين في المقدار ولكنهما متعاكسين في الإشارة ، و لكن عندما تفقد الذرة بعضا من إلكتروناتها فإنها تكتسب شحنة موجبة ، وعندما تكتسب الذرة عددا من الإلكترونات فإنها تكتسب شحنة سالبة .


http://arbshare.com//images/ArbShaRe-59777275.jpg

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-73446293.jpg


وبالتالي فإن كل الأجسام التي من حولنا تحتوي على أعداد هائلة من الشحنات الكهربائية ، وهي في حالة من التعادل الكهربائي ، أي أن الشحنات بكميتها الموجبة تعادل وتساوي الشحنات بكميتها السالبة ويُقال عن الجسم أنه متعادل كهربائياً . وإذا كانت الكميتان مختلفتين فإننا نحصل على حالة عدم التعادل وعندئذ نحصل على الأجسام المشحونة إما بشحنة سالبة أو شحنة موجبة . وأدى معرفة التأثير المتبادل لهذين النوعين المختلفين من الشحنات الكهربائية إلى صياغة القانونين المعروفين :

القانون الأول : الشحنات المتشابهة تتنافر فيما بينها .

القانون الثاني : الشحنات غير المتشابهة تتجاذب فيما بينها .

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-10669366.jpg

width=400 height=350

width=400 height=350

وبعد اعتماد الحقيقة العلمية حول البنية الذرية للمادة واكتشاف كل من النواة والإلكترون أصبحت المعلومات في هذا الصدد متوافرة وبشكل مُفيد ومجد للغاية فقد ترتب على ذلك معرفة الشحنة الأولية ( الأساسية ) والمقصود بها شحنة الإلكترون وتم تحديد مقدارها بشكل دقيق للغاية وأصبحت معروفة القيمة وهي :c 1.6 × 10 -19 e = كما أن ذلك أدى إلى التخلي عملياً عن الاعتقاد القديم بأن التيار الكهربائي هو عبارة عن سيل متدفق متصل ، إذ أن الحقيقة غير ذلك فالتيار الكهربائي هو عبارة عن تكرار لعدد من المرات للشحنة الأولية المعلومة القيمة ، وقد تكون سالبة أو موجبة ( وسنشرح ذلك بالتفصيل عند دراستنا للكهرباء المتحركة )

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-53030915.jpg

ومن المهم معرفته هو أن كمية الشحنة التي يحملها الجسم هي دائماً من مضاعفات الشحنة الأولية وهي الشحنة التي يحملها إلكترون واحد أو بروتون واحد .

مما سبق يمكن صياغة المفهوم التالي للشحنة الكهربائية :

الشحنة الكهربائية ( q ، ش ) : هي تعبير عن مدى الزيادة أو النقصان في عدد الإلكترونات بالنسبة لعدد البروتونات في ذرة مادة ما .

تقاس الشحنة الكهربائية تِبعاً للنظام العالمي لوحدات القياس بوحدة الكولوم (يرمز له بـ C) والكولوم الواحد يعادل تقريباً 6.24 × 10 ^ 18 شحنة أساسية (إلكترون) ، ومن الطبيعي للأجسام الحقيقية أن تحمل شحنات يمكن أن يصل مقدارها إلى أعداد كبيرة من الكولومات .

ولحساب شحنة الجسم ، نطبق العلاقة التالية :

شحنة الجسم = عدد الشحنات × الشحنة الأساسية (6.24 × 10^ 18 )



للإطلاع .. صور حقيقة للذرة ...

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-71808833.jpg

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-99902996.jpg

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-33682456.jpg







http://www.geocities.com/ns1427/Electronas.jpg

[ناصر اللحياني]

الكهرباء الساكنة Electrostatics

لعلك لاحظت العديد من الظواهر الطبيعية المختلفة ، مثل سماعك صوت فرقعة ، أو شاهدت ومضة كهربية عند نزعك ملابسك ، أو تمشيط شعرك ، وقد تشعر بصدمة كهربائية عندما تلامس بيدك الباب ، كما أصبح مألوفاً لدى الجميع أن هناك علاقة بين دلك الأجسام الموصلة أو العازلة بقطعة من الصوف أو الحرير وظهور التكهرب الساكن ( سيأتي تعريف للأجسام الموصلة والعازلة ) ، إن سبب جميع تلك الظواهر هي شحنات كهربائية ساكنة ( شحنات كهروستاتيكية ) تتراكم على الجسم .

إذا المقصود بالكهرباء الساكنة: هي الحالات التي تحمل فيها الأجسام شحنات كهربائية

اكتشفت ظاهرة الكهرباء الساكنة قبل الميلاد بنحو 600 ‏سنة ، عندما أدرك اليونانيون قديما بعض الظواهر الكهربية ، فقد لاحظ الفيلسوف طاليس ( 600 ‏ ق.م ) ، أنه عند حك قطعة من الكهرمان بقطعة قماش فإنها تجذب ريش الطيور والخيوط الصوفية أو القطنية . وكان العالم الإنجليزي وليم جلبرت ( 1544 م - 1306 م ) من أوائل العلماء الذين تقصوا الظواهر الكهربائية ولاحظ أن هناك مواد أخرى تمتلك خاصية الجذب ، واشتق جلبرت تسميته لقوة الجذب المجهولة هذه من لفظة إلكترون ( اسم الكهرمان باليونانية ) فأطلق عليها Electr ، ونحن العرب حذونا حذوه باشتقاق كهرباء من كهرمان .

‏في عام 1733 ‏م ، وجد الكيميائي الفرنسي شارل أن بعض الأجسام تتجاذب عند الحك، وبعضها الآخر يتنافر، لذلك جزم شارل بأن الكهرباء سيلا من نوع ما ، وأن هنالك نوعين منها ، الأولى : تتولد عند حك الزجاج بالشعر أو الصوف ؟ والثانية : تتولد عند حك الكهرمان بالحرير؟ وأن النوعين المختلفين يتجاذبان بينما النوعان المتماثلان يتنافران .

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-37375113.jpg

‏كان بنجامين فرانكلين أول من اقترح فكرة الشحنات الكهربائية الموجبة والسالبة في القرن الثامن عشر. كما بيّن أن البرق هو انتقال شحنات كهربائية ساكنة، عن طريق تطيير طائرة ورقية في عاصفة وعدية وحصوله على شرر تفريغ كهربائي، حيث ربط مفتاحًا معدنيًا في طرف خيط طائرة ورقية وأطلقها لتحلق في الهواء أثناء عاصفة رعدية. فتسببت كهرباء السحب في رفع الجهد الكهربائي، وأدى هذا الجهد الكهربائي العالي إلى حدوث شرارة كهربائية بين المفتاح والأجسام الموجودة على سطح الأرض، مما أوضح أن السحب مُكهْربة. وقد حالفه الحظ في تلك التجربة بالنجاة من الموت ، ولكن تسببت تجربته في وقوع حوادث خطيرة إذ إن بعض الذين قاموا بإطلاق الطائرات الورقية للتحليق أثناء العواصف قد صعقهم البرق.

بين الإنجليزي ستيفن ( 1666 م – 1736 ‏ م ) أن بعض المواد توصل الكهرباء ، وبعضها الآخر لا يوصل . وقد استطاع نقل الكهرباء المتولدة من دلك أنبوب زجاجي طوله أكثر من 100 متر.


وللكهرباء الساكنة استخدامات عديدة
في المنازل والمؤسسات والمصانع. فأجهزة النسخ التي نراها في المكاتب، على سبيل المثال، هي ناسخات كهروستاتيكية، تصنع نسخًا من المادة المطبوعة أو المكتوبة بجذب جسيمات الحبر المسحوق إلى الورقة الموجبة الشحنة. وتستخدم الكهرباء الساكنة أيضًا في المنظفات الهوائية المسماة المرسِّبات الكهروستاتيكية. فهذه الأجهزة تشحن جسيمات الغبار والدخان والبكتيريا وحبوب اللقاح في الهواء بشحنات كهربائية موجبة. وتنقي ألواح تجميع سالبة الشحنة الهواء بجذب هذه الجسيمات الموجبة الشحنة إلى داخل المنظف.

وكذلك فإن البرق ينتج عن الكهرباء الساكنة ، فالعلماء يعتقدون أن قطرات المطر المحمولة في رياح السحب البرقية تكوِّن شحنات كهربائية، حيث تصبح أجزاء من السحاب مشحونة بشحنة موجبة، بينما تصبح أجزاء أخرى مشحونة بشحنة سالبة. وقد تقفز الشحنات بين أجزاء السحاب المختلفة، أو من السحاب إلى الأرض، مما يؤدي إلى توليد الشرارة الكهربائية الضخمة التي نسميها البرق.

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-61909484.jpg

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-13235729.jpg

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-81840540.jpg




http://www.geocities.com/ns1427/Electronas.jpg

[ناصر اللحياني]

التوصيل الكهربائي Conduction current

يقصد به : مدى قابلية هذا الجسم لانتقال الشحنات الكهربائية خلاله.

أقسام المواد من حيث توصيلها للكهرباء :

width=400 height=350

1- أجسام موصلة conductor : هي الأجسام التي تسمح للشحنات الكهربائية بالانتقال خلالها بحرية مثل : الذهب و الفضة و النحاس ( الفلزات بشكل عام ) والماء المالح وبعض الغازات عند درجات حرارة معينة .

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-89751528.jpg

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-35096811.jpg

2- أجسام عازلة dielectric : هي الأجسام التي لا تسمح للشحنات الكهربائية بالانتقال خلالها مثل : الزجاج و المطاط و الميكا والبلاستيك والهواء العادي الجاف والخشب .

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-24688647.jpg

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-7863079.jpg


3- أجسام شبه موصلة ( أشباه الموصلات ) : هي أجسام درجة توصيلها للكهرباء تتراوح بين الموصلات والعوازل ويعتمد مدى توصيلها على الشوائب المضافة إليها مثل : السيلكون ، الجرمانيوم ، تستخدم أشباه الموصلات في صناعة المكونات الخاصة بالدوائر الإلكترونية ، وسيأتي الحديث عنها بإذن الله تعالى بالتفصيل في الفصل العاشر .


شرح تفصيلي :

تنتقل الشحنات الكهربائية عبر بعض المواد بدرجة أفضل من انتقالها عبر مواد أخرى، حيث تنتقل بسهولة عبر مواد تسمى الموصلات. وتقاوم مواد تسمى العوازل انتقال الشحنات الكهربائية.

تحتوي المواد الموصلة للكهرباء على جسيمات مشحونة تتحرك بحرية عبر المادة. وعند مرور شحنة كهربائية إضافية على الموصل تنتشر الجسيمات المشحونة على سطح المادة. والجسيمات الحرة في معظم الموصلات إلكترونات غير مرتبطة بالذرات، وأيونات في موصلات أخرى.

تعتبر الفلزات موصلات جيدة لأنها تحتوي على عدد كبير من الإلكترونات الحرة، ولذلك تصنع معظم الأسلاك المستخدمة في نقل الطاقة الكهربائية من الفلزات، وخاصة النحاس. وبعض السوائل أيضًا موصلات. فالماء المالح، على سبيل المثال، موصل للكهرباء لأنه يحتوي على أيونات صوديوم وكلوريد حرة الحركة داخل السائل.

width=400 height=350

وبعض الغازات أيضًا موصلات. ففي حالة تسخين غاز ما إلى درجات عالية تتحرك ذراته بسرعة عالية تؤدي إلى تصادمها، بعضها ببعض، بشدة، مما يجعل الإلكترونات تنفلت منها، وعندئذ يتحول الغاز إلى نوع من الموصلات الكهربائية يسمى البلازما. ومن أمثلة البلازما الغاز الساخن المتوهج داخل المصباح الفلوري، والغازات الساخنة التي تكوِّن الشمس والنجوم الأخرى.

وفي معظم الموصلات تتصادم الإلكترونات المتحركة مع الذرات باستمرار، وتفقد الطاقة، ولكنها تتحرك بحرية تامة، ولا تفقد أي طاقة، في بعض المواد التي تسمى الموصلات الفائقة. وتتطلب الموصلات الفائقة درجات منخفضة جدًا لتؤدي وظيفة توصيل الكهرباء، ولذلك يستخدم هذا النوع من الموصلات في بعض الحالات الخاصة، وقد يستخدم في المستقبل في صناعة المحركات ذات الكفاءة العالية والمولدات وخطوط القدرة.

أما المواد العازلة فتكون الإلكترونات فيها مرتبطة بإحكام بذراتها، ولا تستطيع التحرك بحرية. وعند مرور شحنة كهربائية إضافية على العازل تبقى الشحنة في مكانها، ولا تتحرك عبر المادة. ومن أمثلة العوازل الزجاج والمطاط والبلاستيك والهواء العادي الجاف.

والعوازل مهمة في السلامة الكهربائية، حيث تصنع معظم الحبال الكهربائية من مادة موصلة مغطاة بمادة عازلة مثل المطاط أو البلاستيك. ويستطيع الشخص لمس الحبل المغطى بالمادة العازلة حتى في حالة اتصال الحبل بمأخذ التيار.

أشباه الموصلات هي المواد التي توصل الشحنة الكهربائية بشكل أفضل من العوازل، ولكن ليس بمستوى الموصلات ، ومن أكثرها استخدامًا السليكون. وبإضافة كميات صغيرة من مواد أخرى إلى شبه الموصل يستطيع المهندسون ضبط قدرتها على توصيل الشحنة الكهربائية. وأشباه الموصلات مهمة في تشغيل الحواسيب والآلات الحاسبة وأجهزة الراديو والتلفاز وألعاب الفيديو أجهزة أخرى عديدة.




http://www.geocities.com/ns1427/Electronas.jpg

[ناصر اللحياني]

شحن الأجسام Charging

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-69489572.jpg

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-72922892.jpg

يمكن شحن الأجسام بطرق ثلاث ، هي :

أ - الشحن بالدلك : إذا دلك ( حك ) جسمان متعادلان من مادتين مختلفين أو تلامسا جيدا فإن بعض الإلكترونات تنتقل من أحد الجسمين للآخر ، وعدد الإلكترونات التي يفقدها أحد الجسمين يساوي تماما عدد الإلكترونات التي يكتسبها الجسم الآخر ، لذلك تكون شحنتاها متساويتين في المقدار، مختلفتين في النوع ، مثل دلك ساق من الزجاج بالحرير فتنتقل الشحنة من الزجاج إلى الحرير ويكون الزجاج مشحون بشحنة سالبة أو دلك ساق من البلاستيك بقطعة من الصوف.

width=400 height=350


width=400 height=300

فيديو لتجربة شحن الأجسام بالدك
( قريبا )

التفسير العلمي للشحن بالدلك:

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-41777562.jpg

لنأخذ على سبيل المثال دلك القميص بالبالون ، فعندما تفرك قميصك ببالون، يسبب احتكاك البالون بالقميص انتقال الإلكترونات من القميص إلى البالون، مما يؤدي إلى اكتساب القميص لشحنة موجبة، نظرًا لاحتوائها على عدد من البروتونات أكبر من الإلكترونات، واكتساب البالون لشحنة سالبة لاحتوائها على إلكترونات زائدة. ولذلك يلتصق البالون بالقميص أو بأي سطح آخر مثل الجدار.

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-31746932.jpg

وبالمثل ما يحدث عندما تمشي فوق سجاد في يوم جاف ، حيث يؤدي الاحتكاك بين حذائك والسجاد إلى انتقال الإلكترونات من جسمك إلى السجاد، معطيًا جسمك شحنة كهربائية موجبة. وعندما تلمس مقبض الباب أو أي جسم فلزي آخر، تقفز الإلكترونات من الجسم الفلزي إلى جسمك، وحينئذ قد تشاهد شرارة وتحس بصدمة خفيفة.

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-40903626.jpg

وقد تتسائل بقولك ، عندما أدلك مادتين مختلفتين ببعضهما من ستصبح موجبة ومن ستصبح سالبة؟؟

العلماء رتبوا المواد حسب قدرتها على الاحتفاظ بالكتروناتها أو لخسارتها ، أطلق على هذا الترتيب ( متسلسلة الدلك الكهربائي ) .سنعرض هنا بعضاً من عناصر هذه السلسلة .في ظروف مثالية.
إذا دلكت مادتين معاً ,فإن المادة في أعلى السلسلة تفقد الكترونات وتصبح موجبة والمادة في أسفله تكتسب الإلكترونات وتصبح سالبة:

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-92520355.jpg

ب - الشحن بالتأثير (الحث): عند تقريب جسم مشحون شحنة موجبة مثلا من موصل معزول فإن الشحنة الموجبة للجسم الأول (الشحنة المؤثرة) تؤثر على الموصل الثاني حيث تتجاذب مع بعض الإلكترونات الحرة فيه فتتجمع هذه الإلكترونات عند الطرف القريب من الجسم المشحون وتتكون هناك شحنة سالبة في حين تتكون شحنة موجبة على الطرف البعيد والشحنة المتكونة بالتأثير تكون دائما اقل مقدارا من الشحنة المؤثرة وتختلف عنها في النوع .

width=400 height=350


width=350 height=400



فيديو لتجربة شحن الأجسام التاُير
( قريبا )

التفسير العلمي للشحن بالتأثير :

لنأخذ مثلا كرتين من المعدن ، ( والمعدن موصل للكهرباء لذا فهو يحوي إلكترونات حرة ) ، عند اقتراب ساق الأبونيت المشحون بشحنة سالبة تتنافر الإلكترونات في جسم الكرتين إلى أبعد نقطة عن ساق الأبونيت فتصبح الكرة القريبة مشحونة بشحنة موجبة والكرة البعيدة مشحونة بشحنة سالبة ،و عند إبعاد الكرتين تحتفظ كل كرة بشحنتها .


ج - الشحن باللمس إذا اتصل (أو تلامس) جسم موصل مشحون مع موصل متعادل فإن الموصل المشحون يفقد جزءا من شحنته إلى الموصل المتعادل أي تكون شحنتاهما من نفس النوع ، ويتم توزيع الشحنة الكلية بحيث يبقى المجموع الكلي للشحنات ثابتا ، فمثلا فإذا كان الجسم مشحون بشحنة سالبة تنتقل جزءاً من شحنته إلى الجسم الملامس له فتتوزع الشحنة السالبة بينهما ، ونفس الأمر إذا كان الجسم مشحون بشحنة موجبة.


وللكشف عن شحنة الأجسام ، نستخدم الكشاف الكهربي :

الكشاف الكهربائي:

هو جهاز يستخدم للكشف عن الشحنات الكهربائية كما ونوعا ، ويتكون من ورقتين من الذهب أو الألمنيوم مثبتتين في نهاية قضيب معدني ينتهي من أعلى بقرص معدني ويمر خلال سداد من المطاط ليحفظ في وعاء من الزجاج أو من المعدن له واجهة أو واجهتين من الزجاج تسهل رؤية الورقتين داخله.

استخدامات الكاشف الكهربائي:

width=400 height=230


width=400 height=230


1- الكشف عن وجود الشحنة السالبة على جسم ما :
عن طريق جعل الجسم يلامس قرص الكشاف فنلاحظ انفراج الورقتين وسبب ذلك أن جزءا من الشحنات السالبة الموجودة على الورقتين تنتقل خلال القرص والقضيب المعدني إلى ورقتين فتصبحان مشحونتين بشحنتين متماثلتين فيحدث بينهما تنافر ويكون مقدار الانفراج بين الورقتين مقياسا لمقدار الشحنة فكلما زادت الشحنة زاد الانفراج والعكس صحيح .


2- الكشف عن وجود الشحنة الموجبة على جسم ما :
عن طريق جعل الجسم يلامس قرص الكشاف فنلاحظ انفراج الورقتين وسبب ذلك أن الشحنات الموجبة التي يحملها الجسم تجذب نحوها الإلكترونات الحرة التي يحملها الموصل المعزول المكون من قرص الكشاف والقضيب المعدني والورقتين وينشأ عن ذلك أن تترك هذه الإلكترونات عددا من الشحنات الموجبة مساوية لعددها فتنفرج الورقتين وكأن الشحنة الموجبة على الجسم قد انتقلت إليها .


3 - تحديد نوع الشحنة التي يحملها جسم مشحون :
نشحن الكشاف عن طريق دلك قضيب زجاج بقطعة حرير ثم تقريب القضيب من قرص الكشاف فنلاحظ انفراج الورقتين .نلمس قرص الكشاف بالإصبع مع بقاء قضيب الزجاج قريبا من القرص ، نرفع الإصبع ثم نبعد القضيب نلاحظ أن الورقتين تبقيان منفرجتين دلالة على أن الكشاف أصبح مشحوناً بشحنة موجبة .
ثم نقرب الجسم المشحون بشحنة مجهولة من قرص الكشاف فإذا لاحظنا زيادة في انفراج الورقتين فإن ذلك يعني أن الشحنة المجهولة موجبة ، ويرجع ذلك لانجذاب الإلكترونات الحرة من على الورقتين وتجمعهما على القرص مما يؤدي إلى ازدياد عدد الشحنات الموجبة على الورقتين إما إذا قل الانفراج فنكون الشحنة المجهولة سالب .

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-98492933.jpg

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-66527632.jpg


مقاطع فيديو للكشاف الكهربي
( قريبا )

وقد حلت أجهزة إلكتروميتر تسمى كشافات كهربائية مصلابة أكثر حساسية محل الكشافات الكهربائية ذوات الأوراق الذهبية وغيرها من الكشافات البسيطة. وتحتوي هذه الأجهزة الإلكترونية على مكثفة، وهي أداة تختزن الشحنة الكهربائية. وعندما يلمس موصل المقياس الكهربائي جسماً مشحوناً، تحدث الشحنة جهداً كهربائياً صغيراً في المكثفة. ومن ثمَّ يقوم المقياس الكهربائي بتكبير هذا الجهد إلكترونيًا حتى يمكن إظهار قيمته على تدريج أو جهاز يسمى راسم الذبذبات.

يستخدم كثير من الناس الذين يعملون في مناطق الإشعاع الكشاف الكهربائي بمثابة مقياس جرعة. وهو جهاز يقيس كمية الأشعة التي يتعرض لها الإنسان. ويجب شحن الكشاف الكهربائي قبل استعماله مقياسَ جرعة. ويقوم المقياس بتفريغ شحنته تدريجياً عندما يتعرض لأشعة جاما أو أشعة سينية أو أي نوع آخر من أنواع الأشعاع. وتبين كمية الشحنة المفقودة مستوى التعرض.



http://www.geocities.com/ns1427/Electronas.jpg

[ناصر اللحياني]

قانون كولوم Coulomb's Law

مر بنا معرفة أن الشحنات الكهربائية المختلفة تتجاذب والمتشابهة تتنافر ، ومعنى هذا أنه توجد قوى متبادلة بين الشحنات الكهربائية. ولما كان منشأ هذه القوى الشحنات الكهربائية نفسها، فإنها تسمى قوى كهربائية.

والسؤال الآن: على ماذا تعتمد القوة الكهربائية المتبادلة بين شحنتين كهربائيتين؟

في العام 1785 أجرى العالم تشارلز كولوم تجربة باستخدام ميزان اللي الموضح في الصورة التالي لدراسة العوامل التي تعتمد عليها القوة الكهربائية بين شحنتين نقطتين .

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-80666269.jpg


وكما في الصور التالية ، ( أ ) ، ( ب ) كرتين خفيفتين متساويتين في الحجم يصل بينهما سلك عازل مربوط من منتصفه بخيط خفيف ، وتشحن الكرة ( أ ) والكرة ( جـ ) بشحنتين متساويتين ومتماثلتين ، مما يجعلهما يتنافران ، وكلما كان مقدار الشحنتين أكبر كلما كان التنافر أكبر .

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-59837249.jpg http://arbshare.com//images/ArbShaRe-1102799.jpg

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-69920537.jpg http://arbshare.com//images/ArbShaRe-59636308.jpg http://arbshare.com//images/ArbShaRe-33779666.jpg

نستنتج من هذه التجربة أن القوة الكهربية تعتمد على :
1- حاصل ضرب مقدار الشحنتين .
2- المسافة بين الشحنتين .


فيديو رائع جدا ثلاثي الأبعاد يوضح
تجربة كولوم ( قريبا بإّن الله تعالى )


http://arbshare.com//images/ArbShaRe-61416704.jpg


نص قانون كولوم
" تتناسب القوة الكهربية المتبادلة بين شحنتين كهربائيتين تناسباً طردياً مع حاصل ضرب مقدار الشحنتين وعكسياً مع مربع المسافة بينهما عند ثبوت طبيعة الوسط الفاصل بينهما " .


الفلاشات التالية ، توضح بأساليب متعددة قانون كولوم :
تسهيلا لحفظها ستجدها بإذن الله تعالى في مرفقات هذا الردّ


width=400 height=350
أضغط على تجربة لمشاهدة كيف يعمل ميزان اللي



width=400 height=350
أختر نوع الشحنتين ، لتشاهد القوى المتبادلة بينهما



width=400 height=350
أضغط على السهم الأخضر لإستنتاج قانون كولوم



width=400 height=350
غير من قيم q1 ، q2 ثم حركهما بالضغط عليهما
لاتضغط على menu لأنها ستنقلك إلى القائمة الرئيسة غير المحملة في هذا الفلاش



width=400 height=350
حرك أحدى الشحنتين لتشاهد القوى المتبادلة بينهما



width=400 height=350
أضغط على الأيقونة الزرقاء
غير في قيم ونوع الشحنتين لتشاهد القوى المتبادلة بينهما



width=400 height=350
غير في قيم الشحنتين والمسافة بينهما لتشاهد القوى المتبادلة بينهما



width=400 height=350
غير في قيم الشحنتين والمسافة بينهما لتشاهد القوى المتبادلة بينهما



width=400 height=350



width=400 height=350
فلاش يوضح القوى المتبادلة بين ثلاث شحنات على خط مستقيم
يمكنك التغيير في القيم



width=400 height=350
فلاش يوضح القوى المتبادلة بين ثلاث شحنات على رؤس مثلث
يمكنك التغيير في القيم



http://www.geocities.com/ns1427/Electronas.jpg

[ناصر اللحياني]

المجال الكهربائي Electric field

مر بنا أن الشحنة الكهربائية تؤثر بقوة على شحنة أخرى تبعد عنها مسافة ما . كما مر بنا أن هذه القوة تقل كلما زادت المسافة حتى تنعدم القوة . ومن هذا قال العالم البريطاني مايكل فاراداي أن لكل شحنة كهربائية حيز يحيط بها و تؤثر من خلال هذا الحيز على أي شحنة موجودة في هذا الحيز ( أي تظهر فيها الآثار الكهربائية ) ، ويسمى المجال الكهربائي أو المجال الكهرو - سكوني ( الكهروستاتي ) .

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-39794658.jpg

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-12360643.jpg

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-50146073.jpg



وبأسلوب آخر لتوضيح مفهوم المجال الكهربائي :

المجال الكهربائي هي مساحة معينة حول أي جسم مشحون كهربائيًا ، ويمكن الكشف عنه بتأثيره على الأجسام المشحونة الأخرى الموجودة في ذات المجال.


العوامل المؤثرة على قوة المجال الكهربائي :

تتناسب قوة المجال الكهربائي عند أي نُقطة تقع على بُعد ما من جسم المشحون تناسباً طردياً مع كمية الشحنة الموجودة عليه . و عكسياً مع مربع المسافة بين النقطة والجسم .

width=400 height=350

width=400 height=350

width=400 height=350

width=400 height=350



ولتعريف المجال الكهربائي بطريقة عملية ، فلنتخيل وجود شحنة اختباريه صغيرة (Test charge) تسمى ( ش. ، .q ) عند النقطة المراد حساب المجال عندها ،
ثم تقاس القوة ( ق ، F ) المؤثرة على ( ش. ، .q ) نتيجة وجودها في هذا المجال ، فتكون شدة المجال الكهربائي ( ج ، E ) هي :

ج = ق / ش.

.E = F / q


وتكون بذلك وحدة المجال الكهربائي نيوتن / كولوم .


وبالتعويض عن( ق، F ) من قانون كولوم نحصل على العلاقة التالية :

ج = أ ش / ف2

E= k q / r2

وبذلك نصل إلى تعريف شدة المجال الكهربائي ( ج ، E ) عند أي نقطة منه :
بأنها مقدار القوة الكهربائية المؤثرة على شحنة اختبار موضوعة في تلك النقطة .

شحنة الاختبار ( شحنة نقطية موجبة مقدارها 1 كلولوم )

خطوط المجال الكهربائي :
يمكن النظر إلى المجال الكهربائي على أنه خطوط قوى كهربائية تخيلية تشع من الجسم. ويؤثر المجال الكهربائي على أي جسم مشحون آخر يدخل في نطاقه، بحيث يجعله يغير حركته خلال المجال. ومعنى هذا أن الأجسام المشحونة يؤثر كل منها على الآخر، حتى وإن لم يكن هناك اتصال محسوس بينها، وذلك بسبب المجالات الكهربائية التي تحيط بها. فعلى سبيل المثال تتجاذب الجسيمات مختلفة الشحنة، بينما تتنافر الجسيمات متماثلة الشحنة.

width=400 height=350


width=400 height=350

width=400 height=350



وبالتالي فإن خطوط المجال الكهربائي هي خطوط وهمية تمثل مسار شحنة كهربائية موجبة صغيرة جداً (Test charge) إذا تركت حرة في المجال ، واعتماداً على هذا التعريف يمكن ذكر الخصائص التالية لخطوط المجال:

ملاحظات خاصة بخطوط المجال الكهربائي :
1 - خطوط المجال الكهربائي تبدأ من الشحنة الموجبة وتنتهي في الشحنة السالبة ، وإذا اختفت أي من الشحنتين فإن الخطوط تستمر إلى ما لا نهاية .
2 - عدد خطوط المجال الكهربائي أو الداخلة عليها يتناسب مع مقدار الشحنة .
3 - لا يمكن بأي حال من الأحوال أن يتقاطع خطان من خطوط المجال الكهربائي .
4 - كلما زادت كثافة الخطوط حول نقطة ما كلما كان المجال عند هذه النقطة أكبر والعكس صحيح ، والمنطقة التي لا توجد فيها خطوط المجال يكون فيها المجال معدوماً.

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-49621803.jpg

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-98626320.jpg

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-90843628.jpg


مقارنة للتوضيح ( بين المجال الكهربائي و مجال الجاذبية الأرضية ) :
تؤثر قوة المجال الكهربائي بين شحنتين بنفس الطريقة التي تؤثر بها قوة الجاذبية بين كتلتين . و لكن المجال الكهربائي مختلف قليلاً ، فقوة الجاذبية تعتمد على كتلة الجسمين بينما القوة الكهربية تعتمد على شحنة الجسمين. وبينما يمكن بها لقوة الجاذبية جذب كتلتين تجاه بعضهما فقط, يمكن للقوة الكهربية أن تكون قوة تجاذب أو تنافر. إذا كانت الشحنتان بنفس الاشارة (مثال: كلتاهما موجبة) ستكون هناك قوة تنافر بينهما. أما إذا كانت الشحنتان مختلفتين فسيكون هناك قوة تجاذب بين الجسمين. يتناسب مقدار القوة عكسياً مع مربع المسافة بين الجسمين, كما يتناسب طردياً مع حاصل ضرب مقدار الشحنتين دون اشارة.



و ينقسم المجال الكهربائي لنوعين :1 – المجال الكهربائي غير المنتظم : هو مجال غير ثابت الشدة ينشئ عن الشحنات النقطية الساكنة
2 - المجال الكهربائي المنتظم : هو مجال ثابت الشدة والاتجاه ينشئ عن الكهرباء المتحركة مثل حركة الشحنات في مقطع سلك صغير أو بين لوحي مكثف (توصيل لوحين معدنيين متوازيان بقطبي بطارية ) .

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-73130848.jpg

http://arbshare.com//images/ArbShaRe-26917729.jpg

حركة شحنة في مجال كهربائي منتظم :

قريبا

width=400 height=350



http://www.geocities.com/ns1427/Electronas.jpg

[ناصر اللحياني]

السعة الكهربائية والمكثفات

[ناصر اللحياني]

التيار الكهربائي

[ناصر اللحياني]

الخلايا الكهروكيميائية

[ناصر اللحياني]

التحليل الكهربائي

[ناصر اللحياني]

قانونا فاراداي

[ناصر اللحياني]

ينقسم التيار الكهربائي إلى نوعين؛ فهو إما أن يكون مستمرًا أو متناوبًا وذلك حسب مصدره.



http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ac_dc_s1.jpg

التيار المستمر : Direct Current-DC :

هو التيار الذي يسري في اتجاه واحد دائمًا، وينتج من البطاريات ومولّدات التيار المستمر، ويستخدم التيار المستمر في التطبيقات ذات الجهد المنخفض مثل إدارة النظام الكهربائي للسيارات، والقاطرات وبعض أنواع المحركات في الصناعة. ومع أن أجهزة المذياع والتلفاز وأجهزة إلكترونية أخرى تستخدم التيار المتناوب، إلا أنها تحتاج أيضًا إلى التيار المستمر لتشغيل دوائرها الداخلية. وتستطيع المقوِّمات تغيير التيار المتردد إلى تيار مستمر بسهولة.

كيف يعمل التيار المستمر DC؟

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ac_dc_s4.gif

كما تلاحظ، فالطاقة الإلكترونية تنتقل في اتجاه واحد داخل أجزاء الدائرة الكهربائية، تتدفق فيه الإلكترونات من القطب السالب للدائرة إلى القطب الموجب، ويبقى هذا الاتجاه ثابتاً مع ثبات في الجهد والتيار الكهربائي مهما تغير الزمن.

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ac_dc_s2.gif

- التيار المتردد: ِAlternative Current-AC :

هو تيار يقوم بعكس اتجاه سريانه بصورة نظامية، وينتج من مولدات التيار المتناوب هذا النوع عند وصل المولدات الكهربائية الضخمة، والمحركات، وفي التسليكات المنزلية ، مثل تشغيل المصابيح و المكيفات و السخانات و لكن معظم الإلكترونيات لا تعمل على هذا النوع من التيار .

وفي كل مرة يكمل فيها التيار المتناوب تغييرين في اتجاه سريانه فإنه يكون قد أتم دورة. ويُسمى عدد الدورات في كل ثانية بتردد التيار المتناوب. ويقاس التردد بوحدات تسمى هرتز. وتُوَلَّد الطاقة في كثير من الأقطار، عند تردد 50 هرتز وفي البعض الآخر عند تردد 60 هرتز .

والتيار المتردد يتفوق على التيار المستمر بعدة مزايا منها سهولة وكفاءة نقله من محطات القوى. وتُفقد أقل كمية ممكنة من الطاقة الكهربائية عندما تُنقل عند فروق جهد مرتفعة. ولكن فروق الجهد المرتفعة تشكل خطرًا عند استخدامها في المنازل. وتستطيع أجهزة تسمى المحوِّلات تقليل أو زيادة فرق الجهد المتناوب بسهولة، بينما لا يمكن تغيير فرق الجهد المستمر بنفس السهولة والكفاءة.

كيف يعمل التيار المتردد AC؟

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ac_dc_s3.gif

كما تلاحظ، فاتجاه تدفق الإلكترونات في أجزاء الدائرة الكهربائية يتغير عدة مرات في الثانية الواحدة بسبب تناوب القطبين السالب والموجب، ويسمى هذا التيار أيضاً بالتيار المتردد، نظراً لتردد اتجاه التيار بين القطبين السالب والموجب. لهذا السبب، علينا الأخذ بالاعتبار احتساب دالة الوقت عند التعامل رياضياً مع هذا التيار.

علل: يفضل استخدام التيار المتردد عن التيار المستمر
1 - لأن التيار المتردد يمكن رفع أو خفض قوته الدافعة بواسطة المحولات الكهربائية
2- التيار المتردد يمر في دائرة بها مكثف
3 - التيار المتردد يمكن تحويله الى تيار مستمر

ما قصة إكتشاف التيار المستمر والمتردد ؟

في البدء كان التيار المستمر DC
في عام 1879، قام توماس أديسون بابتكار المصباح الكهربائي وقدم للعالم فكرة مولد التيار المستمر للإضاءة الكهربائية. فبهر العالم بابتكاره الجديد. وفي عام 1887 انتشرت على أراضي الولايات المتحدة 121 محطة كهربائية سميت باسم هذا العالم العبقري Edison ، تقوم بتوصيل كهرباء التيار المستمر لسكان أمريكا.

لكن … !
مع انتشار استخدام الكهرباء في المنازل، وكثرة الطلب عليها، بدأت تظهر بعض مشاكل التيار المستمر. من أبرزها قصر المسافة التي يقطعها التيار، فمع اتساع رقعة التغطية وجد أن التيار المستمر يفقد بعضاً من قوته بعد قطعه مسافة قصيرة قدرت بالميل الواحد. هنا بدأ العلماء عملية البحث عن حل عملي لهذه المشكلة يرضي كلاً من شركات الكهرباء والمستهلكين.

وبدأت الحرب …
في عام 1881 بدأ العالمان Nikola Tesla و George Westinghouse تطوير نظامهما الجديد والمعتمد على فكرة التيار المتناوب AC. أبرز ما يميز هذا النظام هو فعاليته وقدرته على التوصيل الكهربائي لمسافات طويلة جداً مقارنة بالتيار المستمر DC، فاعتمدته أغلب شركات الكهرباء في محطات التوليد والتوصيل، وأصبحت غالبية دول العالم تعتمد هذا النظام. لكن على الرغم مما أحدثه التيار المتناوب من ثورة في عالم الكهرباء، لازال البعض متمسكاً بفكرة استخدام التيار المستمر ، ومن هنا بدأت بين الفريقين سلسلة من النقاشات حول جدوى استخدام أي من التيارين ، حتى أطلق على ذلك مصطلح حرب التيارات. آخر أخبار هذه الحرب هو قيام إحدى الشركات العريقة في مدينة نيويورك بقطع خدمة التيار المستمر من 1600 مستهلك يسكنون أرقى أحياء المدينة – مانهاتن- أواخر عام 2005.



فلاشات مُهمة في الشرح :

( أضغط على الفلاش بزر الفارة الأيمن ثم أختر حفظ بإسم )

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ac_dc_s1.swf

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ac_dc_s2.swf

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ac_dc_s3.swf

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ac_dc_s4.swf



الدرس القادم بإذن الله تعالى ( القوة المحركة الكهربائية )

[ناصر اللحياني]

القوة المحركة (الدافعة) الكهربائية (( ق.د.ك)) Electromotive force - emf

لفهم المقصود بالقوة المحركة الكهربائية نحتاج إلى بعض المعلومات المرتبطة بالبنية الذرية , فلكل ذرة إلكترون واحد أو أكثر، يحمل كل منها شحنة كهربائية سالبة , وتحتوي الذرات أيضًا على بروتونات، وهي جسيمات يحمل كل منها شحنة كهربائية موجبة , والشحنات المختلفة تتجاذب، و الشحنات المتشابهة تتنافر, وينبني تشغيل الدائرة على مبدأ التجاذب بين الشحنات المختلفة.

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/emf2.gif

ونعلم مما سبق دراسته أن سريان الإلكترونات في اتجاه واحد يكوّن تيارًا كهربائيًا . بعد ذلك وجد أن القوة الدافعة الكهربائية ( أو ما يسمى بالفولتية) ، هي القوة التي تدفع هذه الإلكترونات لتكون تيارا. أي أن الأكترون يتحرر من الذرة وينطلق متنقل من ذرة إلى أخرى بفعل القوة الدافعة الكهربائية ، والتي تعتبر أيضا – أي القوة الدافعة الكهربائية – بأنها قوة التجاذب الكهربائي الذي يسببه اختلاف الشحنات بين نقطتين في الدائرة، ويوفرها مصدر طاقة كهربائية ( البطارية مثلا )، حيث أن أحد طرفي البطارية سالبا ، و الطرف الآخر موجبا.

( تسمى الإلكترونات التي يتحرر من الذرة ويتطلق متنقلة بين الذرات بالإلكترونات الحرة أو حاملات الشحنة ).

والفلاشين التاليين يوضحان ما سبق :
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/emf2.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/emf3.swf
لحفظهما ( أضغط بزر الفأة اليمن ثم أختر حفظ بإسم )


وتسري الإلكترونات فعليا من طرف البطارية السالب إلى طرف البطارية الموجب، حيث تولد هذه الحركة الإكترونية تيارًا كهربائيًا. ولكن العلماء اصطلحوا اعتبار أن سريان التيار الكهربائي يكون من الموجب إلى السالب. فحتى أواخر القرن التاسع عشر الميلادي ظل العلماء يعتقدون خطأ أن التيار الكهربائي يسري في ذلك الاتجاه.

الخلاصة :

لكي تتحرك الإلكترونات المكونة للتيار لا بد لها من طاقة تكتسبها من المولد الكهربائي وتعرف تلك الطاقة بالقوة المحركة الكهربائية للمولد والتي يمكن تعريفها بأنها :

مقدار الطاقة التي يعطيها المولد لكل كولوم يجتازه .

الفلاش التالي ، يحاكي تعريف القوة المحركة الكهربائية :
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/emf1.swf
للحفظ ( أضغط بزر الفأة اليمن ثم أختر حفظ بإسم )

مثال توضيحي :

إذا فرضنا أن كمية من الكهرباء قدرها 10 كولوم مرت خلال المولد فاكتسبت طاقة مقدارها 20 جول . فإن الطاقة التي يكتسبها الكولوم الواحد هي 20÷10=2جول/ كولوم , وفي هذه الحالة نقول أن القوة المحركة لهذا المولد هي 2جول / كولوم ( فولت ) , ومما سبق يمكن حساب القوة المحركة للمولد من العلاقة التالية :

قم = ط / ش

وتقاس القوة المحركة الكهربائية بوحدة ( جول / كولوم ) وتكافئها وحدة ( الفولت ) ، ويستخدم جهاز الفولتميتر لقياس القوة الدافعة الكهربية (e.m.f) الناتجة من مصدر كهربي .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/emf1.jpg


سؤال : ما معنى أن القوة المحركة لمولد 2 فولت .
الجواب : أن مقدار الطاقة الكهربائية التي يعطيها المولد لكل كولوم يجتازه = 2 جول


ملاحظات :
1 - القوة المحركة ليست قوة بالمعنى الميكانيكي ولكنها طاقة وحدة الشحنات ووحدة قياسها هي وحدة قياس فرق الجهد ( الفولت ) .
2 – القوة المحركة الكهربائية هي فرق الجهد الكهربائي ، في حالة عدم مرور تيار كهربائي .
3 – في حالة مرور تيار كهربائي فإن الفرق بين القوة المحركة للمولدة وفرق الجهد هو أن :
القوة المحركة الكهربائية : تمثل الطاقة المكتسبة لوحدة الشحنات الكهربائية من المولد
بينما فرق الجهد : الطاقة المفقودة من وحدة الشحنات الكهربائية بين هاتين النقطتين في الدائرة الكهربائية .

وسنتعرف لاحقا بإذن الله تعالى ، على مزيد من التفرقة بين القوة المحركة الكهربائية و فرق الجهد الكهربائي .

الدرس القادم بإذن الله تعالى هو مفهوم " المقاومة الكهربائية والعوامل المؤثرة عليها ".

[ناصر اللحياني]

المقاومة الكهربائية
Electrical Resistance

هي خاصية فيزيائية ، تعني اعتراض ( إعاقة ) المادة لمرور الشحنات الكهربائية عبرها. وتحدث المقاومة عندما تصطدم الإلكترونات المتحركة في المادة بالذرات ، وتطلق طاقة في شكل حرارة (تغير الطاقة الكهربائية إلى حرارة ). وتعتبر الموصلات الجيدة، مثل النحاس، ضعيفة المقاومة، مقارنة بأشباه الموصلات، مثل السليكون. أما العوازل، مثل الزجاج والخشب، فذات مقاومة عالية جدًا، يصعب معها مرور الشحنات الكهربائية عبرها. بينما لا تشكل الموصلات الفائقة أي مقاومة لمرور الشحنات عبرها.

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Resistance2.jpg

تعريف المقاومة الكهربائية :
هي خاصية ممانعة الموصل لمرور التيار الكهربائي فيه مما ينتج عنها ارتفاع في درجة حرارته


لمشاهدة فلاشات تحاكي المقاومة ، تفضل إلى الروابط التالية :
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Resistance1.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Resistance2.swf
وللحفظ أضغط على الرابط ثم أختر حفظ بإسم
ملاحظة الفلاش الثاني حجمه 1.3م.ب

وتقاس المقاومة الكهربائية بالأوم ويرمز لة بالحرف Ω ويقرأ اوميغا OMEGA ، ويرمز لها كما في الصورة التالية :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Resistance5.jpg

أهمية المقاومة الكهربائية :
رغم أن المقاومة الكهربائية تسبب هدرا لجزء من الطاقة إلا أنها تكون ضرورية لحماية بعض أجزاء الدوائر الكهربائية, ولذلك فهي تصنع لتوضع في بعض أجزاء الدوائر الكهربائية حماية لها ، وتكمن أهميتها في :
أنها تتحكم في شدة التيار المار
وتتحكم أيضا في فرق الجهد بين طرفيها .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Resistance4.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Resistance6.jpg

للتوضيح :
ويمكن تشبيه المقاومة الكهربائية في عملها عمل محبس الماء حيث لا تسمح إلا بمرور كمية معينة من الكهرباء , وبعض المقاومات تتلف ( تنصهر ) إذا مر بها تيار أكبر من مقدار معين , أما بعض المقاومات فتتميز بأنها تقطع التيار الكهربائي تلقائيا عند تجاوزه مقدار معين , ومن الأمثلة على النوع الأول تلك المستخدمة في السيارات والتي تسمى ( فيوز )

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Resistance7.jpg

أما النوع الثاني فمن الأمثلة عليه قاطع الكهرباء الذي بداخل عداد الكهرباء الخاص بالمنزل , حيث يلاحظ تسجيل رقم مثل 200A ( 200أمبير ) أي أنه لا يسمح بمرور أكثر من 200 أمبير ( أي 200كولوم/ث ) وفي حالة حدوث ذلك بسبب التماس ببن بعض الأسلاك في الدائرة أو غيره ( هو ما يسمى بالدائرة القصيرة أي عديمة المقاومة ) فإن القاطع يقطع التيار عن الدائرة الكهربائية لحمايتها .


أنواع المقاومات الكهربائية :
وتختلف نوعيتها على حسب كيفية صنعها والمواد المركبة منها وأهم أنواع المقاومات هي:
1- المقاومة الثابتة
2- المقاومة المتغيرة
3- المقاومة الضوئية
4- المقاومة الحرارية

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Resistance1.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Resistance1.gif

أولا : المقاومة الثابته Resistor :

تتميز هذه المقاومات بثبات قيمتها وتختلف في استخدامها على حسب قدرتها في تمرير التيار الكهربائي فهناك مقاومات ذات أحجام كبيرة تستخدم في التيارات الكبيره وأخرى صغيرة للتيارات الصغيرة.

ثانيا: المقاومة المتغيرة Potentiometer or Variable Resistor VR :

مقاومة يمكن تغيير قيمتها حيث تتراوح قيمتها بين الصفر وأقصى قيمة لها فمثلا عندما تقول أن قيمة المقاومة 10KΩ يعني أن قيمة المقاومة تتراوح بين الصفر أوم تزداد بالتدريج يدويا حتى تصل قيمتها العظمى 10KΩ 0-10KΩ ويمكن تثبيتها على قيمة معينة.

ويمكن مشاهدة المقاومة المتغيرة في كافة الأجهزة الصوتية فعندما نريد رفع صوت الجهاز "الراديو" أو نخفضه فإننا نغير في قيمة المقاومة المتغيرة فعندما تصل قيمة المقاومة أقصاها فإن الصوت ينخفض إلى أقل شدة والعكس عند رفع الصوت.

العوامل المؤثرة في مقاومة أي موصل :.
1- نوع المادة المصنوع منها الموصل
2- طول الموصل
3- مساحة مقطع الموصل
4- درجة حرارة الموصل

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Resistance4.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Resistance2.gif http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Resistance3.gif

فالسلك النحاسي الرقيق، على سبيل المثال، أكثر مقاومة من السلك السميك، والسلك الطويل أكثر مقاومة من السلك القصير. و تتفاوت مقاومة المادة أيضًا حسب درجة الحرارة ، وبما أن مقاومة الموصل ( م ) تتناسب طرديا مع طوله ( ل ) وعكسيا مع مساحة مقطعه ( س ) :

لمشاهدة فلاشات تحاكي العوامل المؤثرة على المقاومة ، تفضل إلى الروابط التالية :
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Resistance3.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Resistance4.swf
وللحفظ أضغط على الرابط ثم أختر حفظ بإسم


م = ثابت × ل / س

وثابت التناسب هنا يعتمد على نوع مادة الموصل ويسمى المقاومة النوعية ( من )

م = من × ل / س

ومن هذه العلاقة يمكن تعريف المقاومة النوعية ( من ) بأنها :

" مقاومة موصل منتظم المقطع طوله وحدة الأطول ومساحة مقطعه وحدة المساحات " وتتأثر المقاومة النوعية ومن ثم المقاومة الكلية لناقل ما بدرجة الحرارة بشكل طردي حيث دلت التجارب العملية أن المقاومة النوعية تتغير مع درجة الحرارة حسب العلاقة :

من د = من. ( أ + ثا × د )

حيث ( من د ) هي المقاومة النوعية للموصل عند درجة ( د ) المئوية .
(من. ) المقاومة النوعية للموصل عند درجة صفر المئوية .
( ثا ) المعامل الحراري للمقاومة النوعية للعنصر وهو ثابت للعنصر الواحد ويختلف من عنصر لآخر .
( د ) درجة الحرارة المئوية .


تحديد قيمة المقاومة :
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Resistance5.gif

والفلاشات التالية ، لحساب قيمة المقاومة بالألوان :
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Resistance5.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Resistance6.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Resistance7.swf
وللحفظ أضغط على الرابط ثم أختر حفظ بإسم


http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Resistance3.jpg

الدرس القادم بإذن الله تعالى هو مفهوم " المواد فائقة التوصيل ".

[ناصر اللحياني]

قانون أوم Ohm's Law


http://www.phys4arab.net/uploood/naser/OhmsLaw1.jpg


يعد قانون أوم من أهم القوانين في فرع الفيزياء الكهربائية ، حيث أثبت العالم الألماني جورج سيمون أوم ( 1787- 1854 م ) بعد سلسلة من التجارب في عام 1826م أن التيار الكهربي ( ت ) المار في موصل يتناسب طرديا ( علاقة خطية ) مع فرق الجهد الكهربائي (جـ ) المطبق بين طرفيه، ويمكن تمثيلها بيانيا كما بالشكل التالي :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/OhmsLaw6.jpg

ويمكن كتابة العلاقة البيانية بالقانون التالي :

فرق الجهد = ثابت × التيار

يعتبرهذا الثابت هو : "المقاومة الكهربائية"

خلاصة :

قانون أوم يصف العلاقة حسابيا بين كلا من فرق الجهد الكهربائي (جـ ) الذي يعبر عن قوة تدفق الشحنات الكهربائية .. وبين المقاومة الكهربائية ( م ) التي تقاوم وتعيق هذا التدفق .. وبين النتيجة الحقيقية لهذا التدفق وهو التيار الكهربائي ( ت ) .

نص قانون أوم :

عند ثبوت درجة الحرارة يتناسب شدة التيار المار في موصل طرديا مع فرق الجهد بين طرفيه .

جـ = م × ت

لاحظوا أن العلاقة سهلة وبسيطة جدا .. كلما زاد الجهد او قلت المقاومة كلما زاد التيار المتدفق .. و زيادة المقاومة تحد من مرور التيار كما هو واضح في قانون اوم

من استخدامات قانون أوم :

يستخدم المهندسون قانون أوم لتحديد فعالية الدوائر الكهربائية. فبإمكانهم، على سبيل المثال، حساب كيف يمكن أن يتأثر سريان التيار بالترتيبات المختلفة لمكونات هذه الدائرة مثل توصيل الأسلاك والمكثفات والمقاومات.

إثبات قانون أوم عمليا

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/OhmsLaw4.jpg

لإثبات قانون أوم عملياً اتبع الخطوات الآتية :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/OhmsLaw2.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/OhmsLaw3.gif

1) أعمل الدارة الكهربائية كما في الشكل أعلاه .
2) استعن بالعرض الفلاشي التالي لاستنتاج العلاقة بين فرق الجهد وشدة التيار الكهربائيين

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/OhmsLaw5.jpg

فلاش محاكاة قانون أوم يمكن استخدامه لتحقيق قانون أوم عمليا :
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/OhmsLaw1.swf

وهذا فلاش آخر :
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/OhmsLaw2.swf

3) حرّك المؤشر voltage لضبط فرق الجهد على القيمة 1.5 فولت
4) اضبط المؤشر resistance لضبط المقاومة الكهربائية على القيمة 200 Ω .
5 ) سجل قيمة شدة التيار current المارة ( التي تظهر أسفل الفلاش ) بعد تحويلها إلى أمبير بقسمتها على 1000 ، لتصبح بوحدة الأمبير .
6) حرّك المؤشر voltage لزيادة فرق الجهد بشكل منتظم ، و بعد كل زيادة في فرق الجهد قم بتسجيل قيمة شدة التيار
7 ) مثل القياسات التي سجلتها في الجدول بيانيا ، ثم ارسم العلاقة .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/OhmsLaw6.jpg

8) احسب ميل الخط المستقيم ، يجب أن تكون مساوية لـ 200 Ω .

الاستنتاج

1) نلاحظ أن العلاقة بين كل من فرق الجهد وشدة التيار علاقة طردية أي انه كلما زاد فرق الجهد زاد شدة التيار وكلما قل فرق الجهد قلت شدة التيار
2) بحساب ميل الخط المستقيم الذي بالشكل نجد أن ميل الخط المستقيم = 200 نفس قيمة المؤشر resistance

وهنا فيديو عربي لشرح تحقيق قانون أوم عمليا :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/OhmsLaw3.rar

ملاحظات :

1 – يمكن تطبيق قانون أوم في جزء من الدائرة أو الدائرة ككل مع ملاحظة :
عند تطبيق قانون أوم في جزء من الدائرة يجب أن يكون تعاملنا مع التيار المار في هذا الجزء فقط وكذلك المقاومة ذات الصلة .
عند تطبيق قانون أوم على الدائرة ككل يجب حساب التيار الكلي ، و المقاومة الكلية ، وكذلك يكون تعاملنا مع قيمة جهد المصدر للدائرة .
2 – الشكل التالي يلخص قوانين أوم :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/OhmsLaw7.png

والفلاش التالي عرض شامل لقانون أوم :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/OhmsLaw4.swf

[ناصر اللحياني]

وفي الرابط التالي ، عرض جاف لقانون أوم :

أضغط هنا للحفظ (http://www.phys4arab.net/vb/attachment.php?attachmentid=1468&d=1141825351)

[ناصر اللحياني]

في هذا الموضوع ، سأكتفي بالإشارة إلى موضوعين شاملين تتحدث عن
" الموصلات فائقة التوصيل " بالإضافة إلى بعض الصور ومقاطع الفيديو ،
ومن لديه سؤال حول الموضوع فليتفضل به وسيجد بإذن الله تعالى الأجابة .

تفضل إلى الموضوعين التاليين :

المواد فائقة التوصيل وتطبيقاتها (http://www.phys4arab.net/vb/showthread.php?t=1623)

الموصلات فائقة التوصيل (http://hazemsakeek.com/magazine/index.php?option=com_content&task=view&id=29&Itemid=101)

مقاطع فيديو :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Superconduct.rar

http://www.fys.uio.no:80/super/levitation/apart.avi

http://www.fys.uio.no:80/super/levitation/together.avi

وهذه الصور :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Superconduct1.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Superconduct2.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Superconduct3.bmp

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Superconduct4.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Superconduct5.jpg

[عادل الثبيتي]

نستأذن أستاذنا أبا صالح في هذه الإضافة البسيطة مشكوراً

التوصيل الفائق عملية توصيل الحرارة والكهرباء بواسطة بعض الفلزات والسبائك والخزف دون مقاومة. ويحدث التوصيل الفائق في الفلزات والسبائك في درجة حرارة قريبة من الصفر المطلق وهي -273,15°م. ويُصبح كل من الرصاص والزئبق والصفيح فائق التوصيل في هذه الدرجة. وتصبح بعض أنواع الخزف مُوَصِّلات فائقة عند درجة حرارة قد تصل إلى -138°م .
وقد طوَّر النظرية الحديثة للتوصيل الفائق ثلاثة من علماء الفيزياء الأمريكيين، وهم جون باردين، وليون كوبر، وجون روبرت شريفر، وتُعْرَف هذه النظرية بنظرية (bcs)، وهي تحمل أسماء مكتشفيها الثلاثة الذين فازوا بجائزة نوبل في الفيزياء لعام 1972م لتطويرهم هذه النظرية. وليس للموصل الفائق مقاومة كهربائية نظرًا لوجود تفاعل جذبي بين الإلكترونات والذي ينتج عنه تكوين أزواج من الإلكترونات. وترتبط أزواج الإلكترونات بعضها ببعض وتندفع دون مقاومة حول المواد الملوثة والشوائب. وتحدث المقاومة في المُوَصِّل العادي لأن الإلكترونات غير المرتبطة ترتطم بالشوائب ثم تتشتت.
ويستخدم التوصيل الفائق في المجال الكهرومغناطيسي. وقد تمكن الباحثون من تطوير مغانط فائقة التوصيل، تستخدم كهرباء أقل من المغانط الكهربائية العادية. وقد مكَّنت مغانط التوصيل الفائق علماء الفيزياء من إنشاء معجِّل جسيمات أكثر فاعلية، وهي أجهزة تزيد سرعة جُسَيمات الذرة.
وفي عام 1986م أعلن عالم الفيزياء الألماني جورج بدنورز والعالم الفيزيائي السويسري إليكس مولر اكتشافهما التوصيل الفائق في المواد الخزفية. وتصبح هذه المواد ذات توصيل فائق عند حرارة أعلى من الفلزات والسبائك. ونال بدنورز ومولر جائزة نوبل للفيزياء لعام 1987م لهذا الاكتشاف. ومنذ ذلك الوقت تمكَّن العُلماء من اكتشاف مواد خزفية أخرى تصبح فائقة التوصيل عند درجة حرارة عالية بحيث تكفي لاستخدام النيتروجين السائل لتبريدها. ويجب تبريد الفلزات والسبائك إلى درجة حرارة التوصيل الفائق باستخدام الهيليوم السائل، وهو أعلى تكلفة وأصعب في التعامل من النيتروجين السائل .
ويبحث العُلماء اليوم الاستخدامات الممكنة للمواد الجديدة فائقة التوصيل عند درجة حرارة عالية. فهم مثلاً يجرون اختبارًا على جهاز مفتاح فائق التوصيل يضبط الدوائر الكهربائية في الحاسوب. وتعمل هذه الأجهزة بسرعة فائقة ولا تُنْتِج أي حرارة تقريبًا. وقد يكون التوصيل الفائق مفيدًا لتوصيل الكهرباء. فخطوط القدرة المصنوعة من المواد فائقة التوصيل يمكن أن تحمل تيارًا عبر مسافات بعيدة دون فقدان أي قدرة بسبب المقاومة الكهربائية. وخطوط القدرة هذه يمكن أن توفِّر كميات كبيرة من الطاقة. وإضافة إلى ذلك، فهي تسهل اختيار مناطق لمحطات القدرة بحيث يكون تأثير تلك المحطات على الناس وعلى البيئة قليلاً .
وهنالك العديد من المشاكل التي يجب حلها قبل الاستخدام التجاري للموصلات الفائقة عند درجات الحرارة العالية. ويصعب تصنيع معظم الموصِّلات الفائقة الخزفية. ونجد الخزف أيضًا مادة سريعة الانكسار وليس من السهل تصنيعها في هيئة أسلاك. ولكن طور الباحثون أشرطة رفيعة مرنة تستطيع حمل تيارات كبيرة .
وتشرح نظرية (BCS) كيفية حدوث التوصيل الفائق في المواد الخزفية، إلا أنه لم يُقترح بعد نظرية كاملة حول هذه الظاهرة .
وفي عام 2001م، أعلن الباحثون أن ثنائي بوريد المغنسيوم (MgBr2) يصبح فائق التوصيل عند درجة الحرارة -234°م، أي أعلى بنحو 20°م من أي مركب فلزي آخر. كما أعلن الباحثون في العام نفسه أن البلورة التي تحتوي على كرات الكربون وثلاثي بروميد المثيل (CHBr3) تصبح فائقة التوصيل عند درجة حرارة -156°م. وتعرف كرات الكربون باسم بكمنسترفولرنيس أو كرات باكي، وتحتوي كل واحدة منها على 60 ذرة كربون .
وقد اكتشف العالم الهولندي هايك كامرلنج أونز التوصيل الفائق عام 1911م، وتم هذا الاكتشاف عندما كان يقيس المقاومة الكهربائية لزئبق متجمد.

[ناصر اللحياني]

يمكن إيجاد مقاومة مجهولة بعدة طرق هي :

1 - بإستخدام قانون أوم .

2- بإستخدام جسر وتيستون .

3 - بإستخدام قنطرة وتيستون المترية .

4 - بإستخدام جهاز الأوميتر مباشرة .

وسنتطرق في هذا الدرس إلى تعيين مقاومة مجهولة بإستخدام :

جسر وتيستون .

[ناصر اللحياني]

جسر وتيستون
wheatstone bridge


http://www.phys4arab.net/uploood/naser/wheatstone_bridge1.jpg

توصل العالم شارل وتيستون إلى طريقة تعين مقاومة مجهولة بإستخدام
جهاز سُميّ بإسمه " جسر وتيستون "

جسر وتيستون :
جهاز يستخدم لإيجاد قيمة مقاومة مجهولة ، بمعلومية مقاومات معلومة . ( طريقة عملية )

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/wheatstone_bridge4.jpg

مبدأ عمله :
من تطبيقات قانون أوم

فكرة عمله :
عندما نمرر تيار شدته ( ت ) فإنه يتوزع في جسر وتستون
( الجسر العلوي ، والجسر السفلي )
وعندما يصل الجسر إلى حالة الأتزان نستطيع معرفة قيمة المقاومة
المجهولة من قانون أوم ( جـ = م × ت )

الفلاشات التالية تحاكي جسر وتيستون بشكل رائع جدا :
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/wheatstone_bridge1.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/wheatstone_bridge2.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/wheatstone_bridge3.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/wheatstone_bridge_java.rar
أضغط على الروابط أعلاه بزر الفارة الأيمن ثم أختر حفظ بإسم

ملاحظة :
- قد يكون جسر وتستون :
جسر أيمن وجسر أيسر

تركيبه :
يتكون من أربع مقاومات وجلفانومتر موصلة كما في الشكل التالي :


http://www.phys4arab.net/uploood/naser/wheatstone_bridge3.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/wheatstone_bridge2.jpg


وعادة ما تكون المقاومتان ( م1 ، م2 ) ثابتتان معلومتان
والمقاومة ( م3 ) هي المجهولة ، و المقاومة ( م4 ) متغيرة ( ريوستات ) .

أهمية الجلفامومتر :
معرفة حالة الاتزان لحساسيتها الشديدة عند مرور التيار .

أهمية المقاومة المتغيرة ( الريوستات ) :
تغيير قيمتها للوصول إلى حالة الاتزان

طريقة عمله :

( أ ) عند إغلاق القاطعة ( قبل الوصول إلى حالة الاتزان ) :
◄◄◄ يتوزع التيار بين الجسر العلوي والجسر السفلي
ويمر تيار في الجلفانومتر ( ينحرف مؤشره )
أي أن قراءة الجلفانومتر≠ صفر
◄◄◄جهد النقطة ( هـ ) ≠ جهد النقطة ( ب )
◄◄◄ جـ ( هـ ب ) ≠ صفر
ومن قانون أوم ( جـ = م × ت )
◄◄◄ جـ ( أ ب ) ≠ جـ ( أ هـ ) ← ت1 × م1 ≠ ت 2 × م4
◄◄◄ جـ ( د ب ) ≠ جـ (د هـ ) ← ت1 × م2 ≠ ت 2× م3

( ب ) عند الوصول إلى حالة الاتزان ( بتغير المقاومة م2 ) :
◄◄◄بالتحكم في الريوستات نستطيع أن نجعل
التيار لا يمر في الجلفانومتر ( لا ينحرف مؤشره )
أي أن قراءة الجلفانومتر = صفر
◄◄◄ جهد النقطة ( هـ ) = جهد النقطة ( ب )
◄◄◄ جـ ( هـ ب ) = صفر
ومن قانون أوم ( جـ = م × ت )
◄◄◄ جـ ( أ ب ) = جـ ( أ هـ ) ← ت1 × م1 = ت 2 × م4
◄◄◄ جـ ( د ب ) = جـ (د هـ ) ← ت1 × م2 = ت 2× م3
◄◄◄م1/م2 = م4/م3

فيديو عربي لشرح عمل جسر وتيستون :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/wheatstone_bridge_video.rar


http://www.phys4arab.net/uploood/naser/wheatstone_bridge5.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/wheatstone_bridge6.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/wheatstone_bridge7.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/wheatstone_bridge8.jpg


قاعدة في معرفة العلاقة الرياضية الصحيحة لجسر وتستون :
من الجسر العلوي: المقاومة على المقاومة التي تليها
تساوي
ومن الجسر السفلي: المقاومة على المقاومة التي تليها

[ناصر اللحياني]

جسر وتسيتون المتري ( القنطرة المترية )

أجرى وتستون تعديل على جسره وذلك لجعله أسهل استخداما لقياس المقاومات المجهنلة ويتلخص هذا التعديل في استبدا الفرع السفلي ( ذراعي الجسر ) من الجسر ( م1, م4 ) كما في الشكل أعلاه ، بموصل منتظم المقطع طوله 100 سم ( 1متر ) مع جعل الجلفانومتر يتصل بهذا السلك عبر زالق يتحرك على السلك بحرية .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/wheatstone_bridge10.jpg

طريقة استخدام جسر وتستون المتري :
نصل الدائرة بمصدر للتيار المستمر ونغلق القاطع ثم نحرك المزالق على السلك حتى نلاحظ عدم مرور تيار في الجلفانومتر وعندها نقول أن الجسر متزن , وحيث إن مقاومة السلك تتناسب طرديا مع طوله فإن :

م1 / م2 = ل1 / ل2

حيث قسم الزالق السلك إلى جزئين هما ل1 , ل2 , وحيث إن ل2 = 100 – ل1 فيمكن كتابة المعادلة السابقة على الصورة :

م1 / م2 = ل1 / 100 – ل1


علل :

1 - يجب أن يكون سلك القنطرة المترية و مقياس الجهد منتظم المقطع .
وذلك حتى تكون مقاومة أجزاء السلك متناسبة طرديًا مع أطوالها .

2 - تفضل القنطرة المترية على قنطرة ويتستون عند تعيين قيمة مقاومة مجهولة بدقة .
لأنه في القنطرة المترية يمكن الحصول على نقطة الاتزان بسهولة ودقة وذلك بتحريك الزالق على سلك القنطرة.

3 - في القنطرة المترية ، تقفل دائرة العمود الكهربي قبل تحريك الزالق على السلك.
لأنه إذا حدث العكس وأدخل الجلفانومتر في الدائرة أولا فإنه عند قفل دائرة العمود الكهربي فإن التيارات المستحثة اللحظية المتولدة في الملفات تسري في الجلفانومتر وتحدث فيه انحرافا لحظيا حتى لو كانت الدائرة في حالة اتزان .

4 - يفضل أن تكون نقطة الاتزان في الثلث الأوسط من سلك القنطرة المترية.
لأنه إذا بعد الزالق عن الثلث الأوسط فإن أي خطأ في قياس طول الذراع القصير يسبب خطأ كبيرا في حساب قيمة المقاومة المجهولة


الفلاشات التالية تحاكي القنطرة المترية :
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/wheatstone_bridge4.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/wheatstone_bridge5.swf



ملاحظة : يمكن إجراء تحقيق تجربة جسر وتيستون بأستخدام برنامج الكوركودايل Crocodile Physics 605

كما في الصورة التالية :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/wheatstone_bridge11.jpg

[ناصر اللحياني]

جهاز الأوميتر
Ohmmeter

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ohmmeter0.jpg

وهو جهاز مصمم لحساب قيمة المقاومة مباشرة في أي جزء من أجزاء الدائرة , ويتركب من مولد ( بطارية ) , جلفانومتر , مقاومة ثابتة , مقاومة متغيرة , فجوة لتثبيت المقاومة المجهولة , ويتم تدريج الجلفانومتر بوحدات المقاومة بدلا من وحدات شدة التيار وبالتالي فإن قراءة الجلفانومتر تدل على قيمة المقاومة المجهولة مباشرة ، كما في الشكل التالي :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ohmmeter1.gif

وعند أستخدام الجهاز لقياس قيمة مقاومة موصلة بدائرة ما فيجب إزالتها من الدائرة قبل بدء القياس حتى نحصل على القراءة الصحيحة


http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ohmmeter2.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ohmmeter3.png


ثم نقوم بلمس طرف المجس الأحمر (الموجب) بأحد أطراف المقاومة وطرف المجس الأسود (السالب) بطرف المقاومة الآخر وسوف تظهر لنا قيمة المقاومة في شاشة الأوميتر

مع ملاحظة عدم لمس المقاومة باليد

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ohmmeter5.jpg

والطريقة الصحيحة كما ترى

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ohmmeter6.jpg

أو كما في الصورة التالية :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ohmmeter4.jpg

[ناصر اللحياني]

قانون جول
Joule's Law

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/joule1.jpg

جيمس بريسكوت جول (1818 - 1889 ) فيزيائي إنجليزي ذائع الصيت اعتمد على نفسه في التعليم ، فلم يتلق أي تدريب أكاديمي رسمي ولا تقلد منصبا أكاديميا. ورغم ذلك ، كانت له تجارب مذهلة منها المتعلقة بدراسة الطاقة الحرارية المتولدة من التيار الكهربائي ، فوجد أن الطاقة الحرارية الناتجة في الثانية الواحدة تتناسب طرديا مع مقاومة الموصل ومربع شدة التيار ،

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/joule2.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/joule3.jpg

ط = م ت2 ز = ..... جول
ولحساب الطاقة الحرارية بوحدة السُعر
ح = ط / ي = م ت2 ز /4.18 = ..... سعر

وتفسير ذلك ، أن الإلكترونات الخارجة من المولد تصطدم أثناء حركتها بذرات الموصل ( كما ذكرنا ذلك في درس المقاومة الكهربائية ) ، وذلك يؤدي إلى انتقال الطاقة من الإلكترونات إلى ذرات الموصل مما يسبب رفع درجة حرارة الموصل .
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/joule1.swf

ملاحظة :
يمكن تطبيق قانون جول على أي جزء من الدائرة سواءً داخل مصدر الطاقة ( البطارية ) أو في المقاومات الخارجية .

تحقيق تجربة جول :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/joule4.gif

يمكنك تحقيق تجربة قانون جول من خلال المحاكاة الفلاشية التالية :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/joule2.swf

فعند تشغيل المولد وفي نفس الوقت تشغيل ساعة الإيقاف ثم تسجيل القراءات كل ثلاث دقائق نلاحظ العلاقة الطردية بين درجة الحرارة و الزمن ( يمكن تمثيلها بيانيا ) ، وبتكرار ما سبق مع تغيير شدة التيار ثم رسم العلاقة بين مربع شدة التيار ودرجة الحرارة نجد أن العلاقة خطية أيضا .

[ناصر اللحياني]

هذه مجموعة من التعريفات للقدرة الكهربائية التي تصب في معنى واحد :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Electric_power%201.jpg

القدرة الكهربائية : هي الطاقة المبذولة خلال وحدة الزمن .

القدرة الكهربائية : هي استخدام الطاقة الكهربائية لأداء العمل خلال وحدة الزمن .

القدرة الكهربائية : هي قدرة الجهاز على تنفيذ العملية التي خصص من أجلها باستهلاك الطاقة اللازمة خلال وحدة الزمن .

القدرة الكهربائية : هي الطاقة الكهربائية المستهلكة خلال وحدة الزمن في دفع التيار الكهربائي عبر أجزاء الدائرة .

وأستحسن صياغة التعريف بالطريقة التالية :

القدرة الكهربائية : هي مقدار الطاقة الكهربائية التي يستهلكها الجهاز خلال وحدة الزمن.

ومن التعريفات السابقة جميعا نستطيع صياغة القدرة الكهربائية بطريقة رياضية كما يلي :

قد = ط / ز

من القانون نلاحظ أن القدرة تقاس بوحدة ( جول / ثانية ) ، وتكافئها وحدة الواط ( ط )

1 كيلو واط = 1000 واط

إذا : عندما نقرأ من الشارة الملصقة على الجهاز أن القدرة الكهربائية للجهاز هي 100 واط ( 100 w) ، فهذا يعني أن قدرة الجهاز على تنفيذ العمل المطلوب من تسخين أو تبريد أو إضاءة أو تحريك أو أي عمل آخر يكون باستهلاك طاقة مقدارها 100 جول خلال ثانية واحدة .

ملاحظة :
قيمة القدرة الكهربائية مسجلة على الجهاز الكهربائي أو مذكورة في ورقة الإرشاد الخاصة به .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Electric_power%206.jpg http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Electric_power%205.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Electric_power%204.jpg http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Electric_power%207.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Electric_power%208.jpg


الجدول التالي يوضح قدرة بعض الأجهزة الشائعة :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Electric_power%209.jpg


ومن خلال القانون السابق ( قد = ط / ز ) نجد أن القدرة الكهربائية المستهلكة في جهاز كهربائي تساوي حاصل ضرب الجهد المزوَّد للجهاز في قيمة شدة التيار المار من خلاله ، كما في الاستنتاج التالي :

قد = ط / ز = جـ× ش / ز = جـ × ت × ز / ز

إذا : قد = جـ × ت

هذه العلاقة تعطي القدرة الكهربائية المستهلكة في دائرة عندما يمر بها تيار شدته ( ت ) وفرق الجهد بين طرفيها ( جـ ) .

ومن خلال قانون أوم يمكن التعويض عن جـ أو ت لنحصل على صورتين متكافئتين لقانون القدرة هما :

قد = ت2 × م ، قد = جـ2 / م

والشكل التالي يلخص جميع قوانين أوم و جول

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Electric_power%203.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Electric_power%202.jpg


ملاحظة مهمة :

لا تطبق العلاقة ( قد = جـ × ت ) على الأجهزة التي تعمل بالتيار المتردد ، إلا بالنسبة للأجهزة التي تشتغل تحت التأثير الحراري( قانون جول ) مثل المصباح ، المكواة ، المدفأة ، الفرن الكهربائي .

لا أعلم تعليل ذلك ؟


حساب تكاليف الاستهلاك :

عندما يعمل جهاز قدرته الكهربائية ( قد ) كيلو واط خلال زمن قدره ( ز ) ساعة وكانت تكلفة ( تسعيرة ) الكيلو واط ساعة هو ( س ) هللة فإن تكاليف استهلاك هذا الجهاز بالهللة تعطي من العلاقة التالية :

تكاليف الاستهلاك ( بالهللة )= قد × ز × س
حيث ( قد ) بالكيلو واط , ( ز) بالساعة , ( سعر الكيلو واط ساعة ) بالهللات .

توضيح :
عندما نريد معرفة تكلفة استهلاك جهاز معين مثل : تكلفة ساعة من تشغيل مكيف هواء، فإن علينا أن نحسب هذه التكلفة بمعرفة قدرة الجهاز الاستهلاكية بالكيلو واط ( وهي موجودة في الشارة الملصقة على الجهاز) وكذلك زمن الاستهلاك بالساعة وتكلفة الكيلواوط ساعة بالهللة .


ملاحظة :
في الأجهزة التي يوجد فيها ثرموستات يتم ضبط عمل الجهاز وتشغيله بين فترة وأخرى ( مثل المكيف والخزانات الكهربائية المستخدمة في تسخين الماء ) يكون استهلاك الكهرباء الفعلي أقل من الحاصل الناتج من حساب القدرة × الزمن.


معلومة :
تباع الطاقة الكهربائية في المملكة بأسعار تقل كثيراً عن تكلفة الإنتاج ، وذلك لتيسير حصول المواطنين على احتياجاتهم من الطاقة بسعر مناسب فهو يتراوح ما بين 5 هللات إلى 15 هلله للكيلوواط ساعة ، بالإضافة (5) هللات على كل كيلو واط ساعة يستهلك من الكهرباء يزيد عن (2000) كيلوواط ساعة شهرياً .

الفلاش التالي يحاكي سبب احتراق المصباح إذا كانت قدرته ضعيفة مقارنة بحاصل ضرب شدة التيار في فرق الجهد المسلط بدوائر التيار المستمر.

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Electric_power%201.rar

[ناصر اللحياني]

ما يلي للإستزادة وإثراء المعلومات .

مصادر القدرة الكهربائية
تمد محطات القدرة الكهربائية الضخمة السكان بمعظم ما يحتاجونه من الكهرباء. وفي محطات القدرة يتم أولاً تسخير ضغط البخار أو اندفاع المياه لإدارة عمود آلة يطلق عليه التوربين (العنفة). ويدير هذا العمود مولدًا كهربائيًا يُحوِّل الطاقة الميكانيكية فيه إلى طاقة كهربائية.

والمولد الكهربائي له جزء ثابت يعرف بالعضو الساكن وجزء متحرك يعرف بالعضو الدَوَّار. وفي المولدات الكهربائية الضخمة بمحطات القدرة يتكون العضو الساكن من مئات من لفات السلك. والعضو الدوَّار مغنطيس كهربائي كبير يُمَد بالكهرباء من مولد منفصل صغير يطلق عليه المستثير. ويدار العضو الدوار بطاقة ميكانيكية خارجية، ويتولد منه مجال مغنطيسي يدور مع دورانه. وينتج من دوران المجال المغنطيسي تولُّد جهد في لفات السلك الموجودة في العضو الساكن، مما يسبب سريان التيار الكهربائي.

وتصنف محطات القدرة الكهربائية إلى:
1- محطات بخارية تعمل بالوقود الأحفوري؛ 2- محطات كهرومائية؛ 3- محطات نووية. وتنتج محطات أخرى متنوعة كميات صغيرة من الكهرباء.

محطات القدرة الكهربائية البخارية التي تعمل بالوقود الأحفوريّ. تُولِّـد هذه المحطات حوالي 66% من إجمالي القدرة الكهربائية العالمية. وتحرق هذه المحطات الفحم الحجري أو النفط أو الغاز الطبيعي. ويطلق على هذه المواد الوقود الأحفوري لأنها تكونت من مواد أحفورية (بقايا من نباتات وحيوانات ما قبل التاريخ). ويحرق الوقود في غرفة احتراق لإنتاج حرارة، وتحوّل تلك الحرارة بدورها الماء إلى بخار في المرجل. ثم يمر البخار خلال أنابيب في جهاز يسمى السخان الفائق. وتحيط غازات الاحتراق الساخنة بالأنابيب المملوءة بالبخار في السخان الفائق لرفع ضغط البخار في الأنابيب ودرجة حرارتها.

ويستخدم البخار فائق الحرارة، عالي الضغط لإدارة توربين بخاري ضخم. والتوربين له مجموعة من العجلات ذات الرّيَش المروحية مُركبة على عمود. وعندما يندفع البخار خلال التوربين يدفع الريش مما يسبب دوران كل من العجلات وعمود التوربين. ويدير عمود التوربين العضو الدوار للمولد الكهربائي، وبالتالي تتولد الكهرباء.

وبعد مرور البخار خلال التوربين يدخل إلى مكثّف حيث يمر البخار حول أنابيب تحمل ماءً بارداً. وتمتص المياه الموجودة في الأنابيب الحرارة من البخار. وعندما يبرد البخار يتكثف إلى ماء. ويعاد ضخ هذا الماء إلى المرجل ليتحول إلى بخار مرة أخرى.

وفي محطات قدرة عديدة تضخ مياه أنابيب التكثيف التي امتصت الحرارة من البخار إلى برك الرش أو برج التبريد، لتبريدها. وفي برك الرش تدفع المياه خلال فوهات ضيقة لتتحول إلى قطرات من الرذاذ. ويزيد الرذاذ من مساحة سطح المياه التي تتعرض للهواء، مما يؤدي إلى سرعة تبريدها. أما برج التبريد فله عدد من الأسطح المتتالية حيث تسقط المياه من سطح إلى آخر فتبرد نتيجة تعرضها للهواء. وبعد ذلك تُضخ المياه مرة أخرى إلى المكثف أو تصرف إلى بحيرة أو نهر أو تجمع مائي آخر.

والمحطات التي تعمل بالوقود الأحفوريّ ذات كفاءة وموثوق بها ولكنها تتسبب في تلوث البيئة. وبعض المحطات لا تستخدم أبراج التبريد أو برك الرش فهي تصرف المياه الساخنة إلى البحيرات أو البرك أو الأنهار أو الجداول. ويؤدي ذلك إلى التلوث الحراري وإلى الإضرار بالحياة الحيوانية والنباتية في التجمعات المائية. وفي مناطق عديدة تحد القوانين من صرف المياه الساخنة لمحطات القدرة.

ويحتوي الدخان المنبعث من احتراق الوقود الأحفوريّ على مواد كيميائية وجسيمات صغيرة تتسبب في تلوث الهواء في حالة خروجها إلى الغلاف الجوي. وتستخدم معظم محطات القدرة التي تحرق هذا الوقود معدات تحكم في التلوث للحد من مثل هذه الملوثات. وبرغم استخدام تلك المعدات، لم يقض تمامًا على تلوث الهواء بسبب حرق المحطات للوقود الأحفوري.

محطات القدرة الكهرومائية. تُولِّد هذه المحطات حوالي22% من إجمالي القدرة الكهربائية العالمية. وتُحول تلك المحطات الطاقة الناتجة من سقوط المياه إلى طاقة كهربائية. وتستخدم محطة القدرة الكهربائية المياه المخزونة خلف السد. ويتدفق الماء خلال مجرى أو أنبوب إلى توربين مائي أو توربين هيدروليكي بالمحطة. وعندما يندفع الماء خلال التوربين يدُوَّر عمود التوربين الذي يدوّر المولد الكهربائي.

وتستطيع محطات القدرة الكهرومائية ـ والتي يطلق عليها محطات كهرومائية ذات ضخ وتخزين ـ تخزين الطاقة بالأداء العكسي. فعندما يقل الطلب على الكهرباء تعمل المولدات في تلك المحطات كمحركات لإدارة التوربينات. وتعمل التوربينات عندئذ كمضخات لرفع الماء إلى الخزان ويستخدم الماء فيما بعد لتوليد الكهرباء.

ومحطات القدرة الكهرومائية أقل تكلفة من المحطات التي تعمل بالوقود الأحفوري، ولا تسبب تلوث الهواء، ومع ذلك فإن عدد تلك المحطات محدود بسبب محدودية مصادر القدرة المائية والاختيار المناسب لمواقع السدود والخزانات.

محطات القدرة النووية. تُولِّد هذه المحطات 11% من إجمالي القدرة الكهربائية العالمية، وتنتج المحطات النووية الكهرباء بنفس الطريقة المتبعة في المحطات التي تعمل بالوقود الأحفوري، ولكنها تستخدم جهازًا يسمّى المفاعل النووي بدلاً من غرفة احتراق الوقود. وينتج المفاعل النووي طاقة حرارية هائلة عن طريق انشطار نويات ذرات عنصر ثقيل. وتستخدم معظم المحطات النووية عنصر اليورانيوم وقودًا لمفاعلاتها.

وتستغل الحرارة الناجمة من الانشطار النووي لتحويل الماء إلى بخار. ويدير البخار التوربين البخاري فيدير بدوره المولد الكهربائي. وبعد مرور البخار على التوربين يكثف ويعاد مرة أخرى إلى المحطة. وتستخدم معظم محطات القدرة النووية أبراج التبريد لتبريد المياه في أنابيب المكثف.

تتطلب محطة القدرة النووية كمية من الوقود أقل كثيرًا من محطات الوقود الأحفوري لإنتاج كمية مماثلة من الكهرباء، كما أنها أقل تلويثًا للهواء، ولكنها تحتوي على مواد مشعة خطرة. ونتيجة لذلك فإنه يلزم لتشغيل تلك المحطات توفير أنظمة خاصة للسلامة لتساعد على منع الحوادث التي تؤدي إلى تسرب الإشعاع وسرعة التعامل معها. ويكلف إنشاء المحطات النووية أكثر من المحطات التي تعمل بالوقود الأحفوري بالنظر إلى التكاليف الإضافية لمعدات السلامة بها. وينتج من المحطات النووية نفايات مشعة تبقى لآلاف السنين مصدرًا للخطر ويجب التخلص منها بطريقة آمنة.

مصادر أخرى للقدرة الكهربائية. تنتج مصادر أخرى كميات صغيرة نسبيًا من الكهرباء. فمحطات القدرة الحرارية الجوفية تستخدم البخار من أعماق الأرض لدفع التوربينات (العنفات) التي تدير بدورها المولد الكهربائي. وكانت المحطة الحرارية الجوفية، وكاتو، في نيوزيلندا التي افتتحت عام 1958م، هي المحطة الثانية في العالم من هذا النوع بعد المحطة الأولى التي أقيمت في لاندريلو بإيطاليا. وتسخِّر بعض محطات القدرة طاقة الرياح باستخدام طواحين الهواء لتدير المولدات الكهربائية. ويوجد في كاليفورنيا بالولايات المتحدة الأمريكية العديد من الحقول الهوائية التي تحتوي على مئات من التوربينات الهوائية الصغيرة التي تمدّ المنازل بالكهرباء حول مدينة لوس أنجلوس. ويستخدم عدد من محطات القدرة طاقة المد والجزر بالمحيط في تحريك التوربينات التي تدير المولدات. ويوجد أكبر تلك المحطات في العالم على نهر رانس بالقرب من سانت مالو بفرنسا. وقليل من محطات القدرة يحوِّل الطاقة الشمسية إلى كهرباء بوساطة الخلايا الشمسية. ولكن هذه الطريقة باهظة التكاليف. ومع ذلك فإن العلماء والمهندسين يدرسون طرق تحسين الخلايا الشمسية لإنتاج كميات كبيرة من القدرة الكهربائية بتكلفة أقل. وهناك طريقة بديلة لتسخير طاقة الشمس باستخدام مرايا لعكس أشعة الشمس إلى مرجل لتوليد البخار الذي يدير التوربين والمولد. وفي بارستو بكاليفورنيا بالولايات المتحدة الأمريكية توجد محطة للطاقة الشمسية قـدرتها 10 ملايين واط، تستخدم 1,200 مرآة لتركيز الضوء على مرجل فـي قمة البرج، ويتـم التحكم في دوران المـرايا بحاسوب يتتبع أشعة الشمـس.

ولدى العديد من محطات القدرة الكهربائية توربينات غازية أو محركات ديزل لإدارة مولدات إضافية في أوقات ازدياد الطلب على القدرة الكهربائية. وتستخدم محركات الديزل أيضًا لإدارة المولدات في المناطق المعزولة التي لا تصل إليها خدمات شركات الكهرباء. ويوجد في العديد من المستشفيات والمصانع والبنايات السكنية محركات ديزل لإدارة المولدات في حالة حدوث عطل في توزيع الكهرباء المولدة من محطات القدرة الكهربائية.

نقل وتوزيع القدرة الكهربائية
تنقل الكهرباء المولدة من محطات القدرة الكهربائية إلى المدن أو مناطق أخرى، ثم توزع في المنازل والمصانع والمزارع و المكاتب ولكل مستهلك فردي.


النقل. تنقل معظم الكهرباء من محطات القدرة عبر أسلاك معلقة يطلق عليها خطوط النقل. وتمديد الكبلات تحت الأرض أو الماء أكثر تكلفة من الأسلاك المعلقة، ولذا فإن استخدام الكبلات أقل من استخدام تلك الأسلاك. وعندما ينتقل تيار كهربائي عبر خطوط نقل فإن الخطوط تقاوم سريان التيار، وتتسبب المقاومة في فقدان التيار للطاقة. وللحد من الطاقة المفقودة تنقل الكهرباء من محطات القدرة الكهربائية بجهود عالية. وعندما يزداد الجهد فإن كمية التيار اللازم لنقل كمية محددة من القدرة الكهربائية تقل. وعندما يقل سريان التيار خلال خط فإن الطاقة المفقودة بسبب المقاومة تقل.

والتيار الكهربائي إما أن يكون تيارًا مستمراً أو تيارًا متناوبًا. ويسير التيار المستمر في اتجاه واحد فقط، بينما يغير التيار المتناوب اتجاهه عدة مرات كل ثانية. ورفع جهد التيار المتناوب أسهل من رفع جهد التيار المستمر. ولذا فإن نقل التيار المتناوب أسهل من نقل التيار المستمر، ولهذا السبب فإن محطات القدرة الكهربائية تولد تياراً متناوباً.

وتنتج محطة نموذجية لتوليد القدرة مليون كيلو ـ واط من القدرة الكهربائية عند جهد يصل إلى 22,000 فولت. ويُرفع الجهد باستخدام جهاز يُسمى محول رفع حيث يُرفع إلى 765,000 فولت لنقله.

التوزيع. تحتاج بعض الصناعات الكبيرة إلى تيار ذي جهد عالٍ يصل إليها مباشرة من خطوط النقل. ولكن الجهد العالي غير آمن في المنازل والمكاتب ومعظم المصانع، لذا يلزم تقليل الجهد قبل توزيع الكهرباء عليها.

وتنقل الكهرباء بجهد عالٍ بوساطة خطوط نقل إلى محطات نقل فرعية بالقرب من المناطق التي تستخدم القدرة الكهربائية. ويوجد في تلك المحطات الفرعية أجهزة تسمى محولات الخفض، تخفض الجهد إلى 12,500 وإلى 138,000 فولت. ثم يخفض الجهد مرة أخرى في محطات توزيع فرعية إلى2,000 فولت وإلى 34,500 فولت. وتحمل خطوط التوزيع تيار الجهد المتوسط مباشرة إلى مستهلكين تجاريين وصناعيين ومؤسسات. وتنقل خطوط التوزيع القدرة الكهربائية إلى محولات التوزيع على الأعمدة فوق الأرض أو في أقبية تحت الأرض. وتخفض محولات التوزيع الجهد إلى مستويات تناسب معظم المستهلكين. وتمد الأسلاك من المحولات إلى المنازل والمحلات والمكاتب وإلى مستهلكين آخرين. ويتلقى معظم هؤلاء المستهلكين القدرة الكهربائية ذات جهد 110 أو 220 فولت.

تقديم خدمة موثوق بها. ينتج عن فشل أو تلف المعدات بسبب العواصف أو الحوادث انقطاع الخدمة المحلية للقدرة الكهربائية. ويطلق على هذا الانقطاع التعتيم. ويتابع المهندسون الذين يطلق عليهم موزعو الأحمال سريان التيار في شبكة التوزيع. وعندما يحدث التعتيم يقوم موزع الأحمال بإعادة الخدمة إلى المناطق المتأثرة عن طريق تعديل مسار التيار إلى تلك المناطق عبر خطوط نقل سليمة.

ويتغير الطلب على الكهرباء غالباَ وبشكل كبير بين ساعة وأخرى. فعلى سبيل المثال، يسبب وجود سحب سوداء عاصفة مفاجئة زيادة الطلب نظرًا لأن مصابيح كهربائية عديدة سوف تضاء. ويتنبأ موزع الأحمال بتغيرات الطلب، ويعدل تبعًا لذلك توليد ونقل القدرة. وعندما يتجاوز الطلب سعة التوليد في محطة ما يمكن لموزع الأحمال أن يخفض الجهد لمنع حدوث التعتيم. وفي هذه الحالة يمكن أن يؤدي ذلك إلى تلف الأجهزة الكهربائية أو قلة كفاءتها في العمل.

يمكن ربط شبكات النقل لشركات الكهرباء لتكوّن ما يعرف بمجمع القدرة. وتمكّن مجمعات القدرة الشركات من تلقي قدرة إضافية بعضها من بعض أثناء الطوارئ. وتستخدم شركات الكهرباء الحاسوب للتحكم في إمداد وتدفق الكهرباء خلال شبكات النقل.

صناعة القدرة الكهربائية
يطلق على الهيئات التي تولد وتنقل وتوزع القدرة الكهربائية المصالح الكهربائية. وتكون كل مصلحة كهربائية تقريبا هي المزود الوحيد للكهرباء في منطقة معينة. وفي معظم الأقطار تقوم الجهات الحكومية بتنظيم المصالح الكهربائية لضمان متطلبات الخدمة للجمهور، وفي بعض الأقطار تمتلك الحكومة جميع المصالح الكهربائية. وفي بعض الأقطار الأخرى ربما يشارك مساهمون أو جمعيات تعاونية الحكومة في امتلاك المصالح الكهربائية.

وتعتبر الولايات المتحدة الأمريكية أكبر مستهلك ومولد للكهرباء في العالم، حيث يوجد بها 3,300 مصلحة كهربائية ويمتلك القطاع الخاص منها حوالي 200 مصلحة، وتشكل هذه المصالح نحو 75% من سعة التوليد الكهربائية للبلاد. وتمتلك باقي المصالح جمعيات تعاونية أو مؤسسات قدرة عامة أو هيئات حكومية. وتستطيع بعض الأقطار توليد كهرباء أكثر من حاجتها حيث يكون الفائض متاحًا للتصدير. وتصدر كندا الكهرباء إلى الولايات المتحدة، وتصدرها فرنسا إلى المملكة المتحدة، وتصدرها ـ كذلك ـ العديد من الدول الإفريقية إلى جيرانها.

نبذة تاريخية
كانت إضاءة المصابيح الخاصة بالمنارات إحدى التطبيقات العملية الأولى لاستخدام القدرة الكهربائية. ففي عام 1858م كانت المنارة المقامة في جنوب فوريلندا بالقرب من دوفر ببريطانيا أول منارة تعمل بالكهرباء، حيث كان مولدها يغذي مصباحًا قوسيًا. وينتج المصباح القوسي ضوءًا ساطعًا من القوس الكهربائي. انظر: القوس الكهربائي. ومع بداية سبعينيات القرن التاسع عشر الميلادي استخدمت تلك المصابيح في إضاءة بعض المناطق كمحطات السكك الحديدية والمصانع والميادين العامة في المدن الكبرى بأوروبا والولايات المتحدة.

وفي عام 1879م بدأت شركة كاليفورنيا للكهرباء والإضاءة بسان فرانسيسكو بالولايات المتحدة بتشغيل أول محطة قدرة مركزية في العالم لبيع الكهرباء للمستهلكين. وفي عام 1879م أيضًا تمكن المخترع الأمريكي توماس أديسون من تصميم مصباح مثالي يعطي ضوءًا من فتيلة عندما تسخن بمرور التيار الكهربائي.

وفي عام 1881م بدأ الإمداد العام للكهرباء ببريطانيا في جودالمنج بمقاطعة سري، وظلت الشركات الخاصة والهيئات المحلية تزود بريطانيا بالكهرباء حتى عام 1948م حيث انتقل النظام الكهربائي إلى إشراف الدولة. ولكن، في عام 1990م وعام 1991م عادت معظم نظم التوليد والتوزيع في بريطانيا إلى ملكية القطاع الخاص.

وفي عام 1956م بدأ تشغيل أول محطة قدرة نووية كبيرة في كالدر هول بشمال غربي إنجلترا. وفي عام 1966م افتتحت أول محطة في العالم تعمل بقدرة المد والجزر في نهر رانس بشمال فرنسا.

القدرة الكهربائية حاليًا. يستمر الطلب على القدرة الكهربائية في النمو. ولذا يجب على شركات الكهرباء التخطيط الجيد في التوسع لمقابلة هذه الزيادة المستمرة في الطلب. ولكن بناء محطات قدرة جديدة مكلف ويستغرق سنوات عديدة. ولقد ألغيت عدة خطط لمحطات نووية نظرًا للارتفاع الهائل في تكلفة الإنشاءات بالإضافة إلى خوف الرأي العام من عدم سلامتها بسبب النفايات النووية. وهناك بحوث مكثفة تجري على الاندماج النووي لكن سوف تمضي سنوات قبل أن يكتب لها النجاح.

ومصادر الوقود الأحفوري ستئول إلى التوقف فيما بعد، ولكن العلماء يعتقدون أن الطاقة من باطن الأرض والشمس والرياح والمحيطات يمكن أن تُستخدم على نطاق واسع لإنتاج القدرة الكهربائية بشكل أرخص وأكثر كفاءة في المستقبل.

[ناصر اللحياني]

مر بنا في السنوات الماضية دراسة قانون حفظ الطاقة , وهذا القانون ينطبق على كافة أشكال الطاقة – بما فيها الطاقة الكهربائية – فالطاقة الكهربائية الناتجة من المولد في دائرة كهربائية تساوي الطاقة المستهلكة في أجزاء الدائرة المختلفة , ويمكن صياغة قانون حفظ الطاقة بالنسبة لدائرة كهربائية كما يلي :

الطاقة الكلية لأي دائرة كهربائية هي مقدار ثابت ، أي أنها لا تزداد و لا تنقص بل تتحول من شكل إلى آخر .

كذاك ، مر بنا في دروس الكهرباء الساكنة وتحديدا في " شحن الأجسام بالتأثير" أن الشحنات التي يفتقدها جسم يكتسبها جسم آخر، أي أن كمية الشحنات الكهربائية على الأجسام تبقى ثابتة لا تزداد ولا تنقص بل تنتقل من جسم لآخر وهذا هو " مبدأ حفظ الشحنة " .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/conservation_of_charge1.gif

وبالمثل يمكن تطبيق هذا المبدأ على الشحنات الكهربائية المتحركة حيث أنها أثناء انتقالها عبر أجزاء الدائرة الكهربائية لا تُفقد وإنما تََََفقد بعض طاقتها , ويمكن إعادة صياغة القانون بالنسبة للشحنات الكهربائية بما يسمى قانون حفظ الشحنة كما يلي :

كمية الشحنة الكهربائية في دائرة كهربائية معزولة هي مقدار ثابت .

تطبيق قانوني حفظ الشحنة والطاقة على دائرة كهربائية بسيطة :

الشكل التالي يمثل دائرة كهربائية تتكون من جهاز كهربائي مقاومته (م) ، ومولد قوته المحركة (قم) ومقاومته الداخلية (م .) – سيتضح مفهوم المقاومة الداخلية للبطارية في الدرس القادم –


http://www.phys4arab.net/uploood/naser/conservation_of_charge2.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/conservation_of_charge3.jpg



والآن لنطبق قانون حفظ الطاقة على هذه الدائرة :

الطاقة التي ينتجها المولد ( ط ) يستهلك جزء منها في مقاومة المولد ( ط0 ) والجزء الآخر في مقاومة الجهاز الكهربائي ( ط1 ) .

وحسب قانون حفظ الطاقة فإن :

الطاقة الناتجة = الطاقة المستهلكة

ط = ط0 + ط1 ===> (1)

ولكن الطاقة الناتجة من المولد (ط) = قم × ش

= قم × ت × ز ===> (2)

وكذلك الطاقة المستهلكة في المقاومة = ت2 × م × ز ===> (3)

وبالتعويض من 2 , 3 في 1 نجد أن :

قم × ت × ز = ت2 × م0 × ز + ت2 × م × ز

قم = ت × م0 × + ت × م

قم = ت ( م0 + م )

وبشكل عام :

مجموع (قم) = ت مجموع (م)

وتمثل هذه العلاقة المعادلة العامة للدائرة البسيطة

[ناصر اللحياني]

ذكرنا في الدرس الثاني أنه في حالة مرور تيار كهربائي فإن الفرق بين القوة المحركة للمولدة وفرق الجهد هو أن :

القوة المحركة الكهربائية: تمثل الطاقة المكتسبة لوحدة الشحنات الكهربائية من المولد

بينما فرق الجهد : الطاقة المفقودة من وحدة الشحنات الكهربائية بين هاتين النقطتين في الدائرة الكهربائية .

وبمعنى آخر نقول أن القوة المحركة الكهربائية هي مصدر فرق الجهد الكهربائي ،

ولكن هل هما متساويان ؟

للإجابة على هذا السؤال ، لنأخذ دائرة كهربائية بسيطة ، مكونة من بطارية ومقاومة ( مصباح ) كما في الصورة التالية :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/conservation_of_charge2.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/conservation_of_charge3.jpg

يتحرك التيار اصطلاحا من طرف البطارية الموجب إلى طرف البطارية السالب ، وحتى تكتمل دورة التيار فلابد من أن يعبر التيار في البطارية من القطب السالب إلى القطب الموجب ، ليبدأ بعد ذلك دورته من جديد .

وهذا يعني أن التيار داخل المولد ينتقل اصطلاحا من القطب السالب إلى القطب الموجب بعكس حركته في الدائرة الخارجية .

والسؤال الثاني المطروح هنا :

هل حركة التيار عبر البطارية تلقى مقاومة أم لا ؟

الجواب أن التيار يلقى مقاومة بسبب وجود مقاومة داخلية للمولد (م0) ، ففي حالة البطاريات تنشأ المقاومة الداخلية بسبب المركبات الكيميائية ، أما في حالة المولدات فتنشأ بسبب وجود أسلاك في أجزاء المولد المختلفة .

من هنا فإن نستطيع أن نجيب على السؤال الأول فنقول أن القوة المحركة الكهربائية للمولد لا تساوي فرق الجهد ، بل سيكون دائما أكبر من فرق الجهد بين طرفيه .

ويمكننا أستنتاج ذلك رياضيا ،

فمن العلاقة التي توصلنا لها في قانون حفظ الشحنة :

قم = ت × م0 + ت × م

ومن قانون أوم : ت × م = جـ

إذا : قم = جـ + ت × م0 .

قم = ت ( م. + م )

ومن هذه العلاقة نلاحظ أن القوة المحركة للمولد تساوي فرق الجهد بين طرفيه في حالتين فقط هما :

الحالة الأولى : عندما تكون م0 صغيرة جدا بحيث تصبح ت × م 0 = صفر وعندها تصبح قم = جـ .

الحالة الثانية : عندما تكون الدائرة مفتوحة ( لا يمر تيار في الدائرة ) فيصبح ت × م0 = صفر وعندها قم = جـ .


والفلاشات التالية توضح هذه الحالات :
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Internal_Resistance.rar

ونظرا لأن المولدات لا تخلو من مقاومة داخلية فإن الحالة الثانية هي المستخدمة لحساب قيمة القوة المحركة للمولدات , حيث يوصل فولتميتر ذو مقاومة كبيرة جدا بين طرفي المولد , عندها لا يمر تيار في المولد فتصبح قراءة الفولتميتر مساوية للقوة المحركة للمولد .

قياس القوة المحركة والمقاومة الداخلية عمليا

خطوات العمل

1- صل الدائرة كما في الشكل التالي :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Internal_Resistance1.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Internal_Resistance8.jpg

2- زد من قيمة المقاومة المتغيرة إلى أعلي قيمة لها .
3- أغلق القاطعة .
4- قلل في قيمة المقاومة المتغيرة حتى تلاحظ مرور تيار في الدائرة , وسجل قراءة المللي أميتر ( ت ) والفولتميتر ( جـ ) مرة أخرى .
5- كرر الخطوة السابقة عدة مرات وسجل النتائج في الجدول التالي .
6- ارسم العلاقة البيانية لفرق الجهد ( قراءة الفولتميتر ) بدلالة شدة التيار ( قراءة المللي أميتر ) .
7- مد المستقيم الذي حصلت عليه حتي يقطع محور جـ .
8- أوجد ميل الخط المستقيم الذي حصلت عليه .

إن مقدار ميل هذا الخط المستقيم يساوي مقدار قيمة المقاومة الداخلية للمولد المستخدم في التجربة .

ومن ليس لديه هذه الأدوات ، يمكنه التحقق من ذلك بإستخدام برنامج :

PhysicsLab
http://www.physicslab.co.uk/boymouse.gif

تفضل بتحميله عبر الرابط التالي :

http://www.physicslab.co.uk/index.htm

هذه هي النتائج بإستخدام البرنامج :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Internal_Resistance2.jpg http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Internal_Resistance3.jpg
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Internal_Resistance4.jpg http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Internal_Resistance5.jpg
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Internal_Resistance6.jpg

[ناصر اللحياني]

توصيل المقاومات
Combination of Resistors


في كثير من الأحيان يتطلب توصيل عدة مقاومات في الدائرة الكهربية ويكون توصيلها بطرق ثلاث إما على التوالي series أو على التوازي parallel أو مختلط توازي وتوالي ، وهذه صور بعض الأجهزة التي توضح هذا التوصيل :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors1.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors2.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors3.jpg


التوصيل على التوالي Resistors in Series

يقصد بالتوصيل على التوالي ( التسلسل ) بشكل عام - سواء مقاومات أو مولدات أو أجهزة ... الخ - ، هو أن تتصل تلك المكونات بصورة متتالية، بحيث يكون طرف كل مكون من مكونات الدائرة، متصلا بطرف واحد من المكون الذي قبله وبطرف واحد من المكون الذي يليه ، كما في الصور والفلاشات التالية :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors5.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors4.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors7.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors9.jpg


WIDTH=400 HEIGHT=350 WIDTH=400 HEIGHT=350

WIDTH=400 HEIGHT=350 WIDTH=400 HEIGHT=350

WIDTH=400 HEIGHT=350 WIDTH=400 HEIGHT=350


لحفظ الفلاشات أعلاه ( أضغط على الروابط التالية بزر الفأرة الأيمن ، ثم أختر حفظ الهدف باسم ):
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors1.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors2.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors3.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors6.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors4.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors5.swf



و نجد في هذا التوصيل ما يلي :

1 – التيار المار في جميع المقاومات سيكون هو نفسه بناءً على قانون حفظ الشحنة.

ت = ت1 = ت2 = ت3 = ...
ويمكن تشبيه سريان التيار في مقاومات متصلة على التوالي بسريان الماء خلال أنبوب يتحكم في سريان الماء فيه عدة محابس ( صمامات ) ، فجميع المحابس تصلها نفس كمية الماء .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors8.jpg

ملاحظة :

عند إضافة مقاومات أخرى موصلة على التوالي في دارة كهربائية فستلاحظ أن شدة التيار الكلي بعد إضافة المقاومات سيكون أقل من شدة التيار الكلي قبل إضافة المقاومات و في نفس الوقت ستكون شدة التيارات هي نفسها في المقاومات ، فمثلا تضيء المصابيح الموصولة على التوالي بشكل باهت كلما زاد عددها .


WIDTH=600 HEIGHT=500

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors5.jpg http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors6.jpg

2 - يتوزع فرق جهد الدائرة على المقاومات .

جـ = جـ1 + جـ2 + جـ3 + ...

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors9.gif

3 –المقاومة الكلية لمجموعة من المقاومات المتصلة على التوالي تكون أكبر ، ويمكن استنتاج ذلك كما يلي :

من قانون حفظ الطاقة فإن :

ط المستهلكة = ط1 + ط2 + ط3 + ....===> (1)
ومن قانون حفظ الشحنة
ش = ش1 = ش2 = ش3 = ... ....
وبقسمة (1) على (ش) نجد أن :
ط/ش = ط1/ش + ط2/ش + ط3/ش + ... ===> (2)
وبالتعويض عن ط = جـ × ش في المعادلة (2) ، نجد أن :
جـ×ش/ش = جـ1×ش/ش + جـ2×ش/ش + جـ3×ش/ش + ...
أي أن :
جـ = جـ1 + جـ2 + جـ3 + ...
ومن قانون أوم : جـ = ت × م
ت × م1 = ت × م2 + ت × م3 + ت × م4
( بما أن التيار هو نفسه )
م الكلية = م1 + م2 + م3 + .....

4 – تتوزع القدرة الكلية على المقومات
بما أن : جـ = جـ1 + جـ2 + جـ3 + ...
ومن قانون القدرة قد = جـ × ت ، جـ = قد / ت
قد / ت = قد1 / ت + قد2 / ت + قد3 / ت + ...
قد = قد1 + قد2 + قد3 + ...

الخلاصة :

في التوصيل على التوالي :
1 - التيار المار في جميع المقاومات هو نفسه
2 - يتوزع فرق الجهد الكلي على المقاومات
3 - المقاومة الكلية هي مجموع المقاومات ( تكبير المقاومة الكلية )
4 - تتوزع القدرة على جميع المقاومات .
يعاب على توصيل التوالي أنه عندما تتعطل مقاومة فإن الدائرة بأكملها تتعطل .



التوصيل على التوازي Resistors in Parallel

يقصد بالتوصيل على التوازي بشكل عام ( سواء مقاومات أو مولدات أو أجهزة ... الخ ) ، هو أن يتصل أي مكون بين طرفي مكون آخر ، كما في الصور والفلاشات التالية :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors11.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors10.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors11.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors12.jpg


WIDTH=400 HEIGHT=350 WIDTH=400 HEIGHT=350

WIDTH=400 HEIGHT=350 WIDTH=400 HEIGHT=350

WIDTH=400 HEIGHT=350 WIDTH=400 HEIGHT=350


لحفظ الفلاشات أعلاه ( أضغط على الروابط التالية بزر الفأرة الأيمن ، ثم أختر حفظ الهدف باسم ):
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors7.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors8.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors9.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors12.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors10.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors11.swf



وفي هذا التوصيل يصبح لدينا ما يلي :
1 – يتوزع التيار ( يتفرع ) على المقاومات

ت = ت1 + ت2 + ت3 + ...

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors13.jpg

ويشبه سريان التيار الكهربائي في المقاومات المتصلة على التوازي سريان الدم في الأوعية الدموية داخل جسم الإنسان حيث أن الدم يتوزع على الشعيرات الدموية عندما يصلها من أحد الشرايين , ثم يعود ويتجمع في الأوردة مرة أخرى .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors21.gif

2 – فرق الجهد في جميع المقاومات هو نفسه ، لأنها جميعا مربوطة بين طرفيه

جـ = جـ1 = جـ2 = جـ3 = ...

ولهذا تضيء المصابيح في الدارة الموصولة على التوازي بشكل أقوى من مصابيح الدارة الموصولة على التوالي ، لأن كل مصباح في الدارة الموصولة على التوازي يحصل على الكمية الكافية من البطارية . ولأن توصيل التوازي يقلل من قيم مقاومات المصابيج مجتمعة .

3 –المقاومة الكلية لمجموعة من المقاومات المتصلة على التوازي تكون أقل ، ويمكن استنتاج ذلك كما يلي :

ت = ت1 + ت2 + ت3 + ....
ت = جـ / م
جـ / م1 = جـ / م1 + جـ / م1 + جـ / م1 + ...

1/م = 1/م1 + 1/م2 + 1/م3 + ...

4 – تساوي القدرة الكلية قدرة كل مقاومة

بما أن : ت = ت1 + ت2 + ت3 + ....
ومن قانون القدرة قد = جـ × ت ، ت = قد / جـ
قد / جـ = قد1 / جـ + قد2 / جـ + قد3 / جـ + ...
قد = قد1 + قد2 + قد3 + ...

وهذه العلاقة، هي نفسها العلاقة، التي تنطبق على حالة الدوائر الكهربية الموصلة على التوالي، والتطابق ناتج، من أن مصدر الطاقة، هو المسؤول عن بذل الشغل، لدفع التيار الكهربي في جميع مكونات الدائرة؛ يستخلص من ذلك أن طريقة التوصيل الكهربي للدائرة، تؤثر في توزيع الجهد أو التيار الكهربي بين مكونات الدائرة، ولكن تبقى القدرة الكهربية المستهلكة في مكونات الدائرة ثابتة في جميع الأحوال، ولا ترتبط بأسلوب التوصيل.


الخلاصة :

في التوصيل على التوازي :
1 - فرق في جميع المقاومات هو نفسه
2 - يتوزع التيار الكلي على المقاومات
3 - المقاومة الكلية هي أصغر من أصغر مقاومة ( تصغير المقاومة الكلية )
4 - تتوزع القدرة على جميع المقاومات .
5 - تستخدم في المنازل

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors23.jpg

مقارنة بين إضاءة المصابيح في التوصيل على التوالي وعلى التوازي :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors13.gif


لعلك أن تثير تساؤل الطلاب بعدم صعق العصفور !

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors24.jpg http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors25.jpg



فيديو عربي

يشرح توصيل المقاومات

http://www.phys4arab.net:80/uploood/naser/Combination_of_Resistors.rar



التوصيل المختلط، التوالي والتوازي معاً في دائرة كهربية واحدة

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors14.jpg

WIDTH=400 HEIGHT=350

لحفظ الفلاش أعلاه ، أضغط على الرابط التالي بزر الفأرة الأيمن ثم أختر حفظ باسم :
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors13.swf


يلاحظ في العديد من الدوائر الكهربية، أن بعض المكونات متصلة على التوالي، حتى يمر بها التيار الكهربي نفسه، وبعض المكونات الأخرى متصلة على التوازي، حتى يقع على أطرافها فرق الجهد الكهربي نفسه؛ وهذا الأسلوب من التوصيل للدوائر الكهربية، يلجأ إليه عندما يكون من الضروري، توفير قيم مختلفة من التيار الكهربي، ومن الجهد الكهربي من مصدر تغذية كهربية واحد، مثل حالة أربعة مصابيح كهربية، كل منها يحتاج لفرق جهد 120 فولت، ليعطي إضاءة بقدرة 100 وات، مطلوب توصيلها جميعاً، مع استخدام المصدر الكهربي المتاح، وهو مصدر يحقق فرق جهد مقداره 240 فولت، فإذا تم توصيل المصابيح الأربعة على التوالي مع المصدر انطبق على كل منها 60 فولت فقط، وهذا الجهد لا يكفي، بطبيعة الحال، للحصول على الإضاءة المناسبة من المصابيح، وإذا تم توصيل المصابيح الأربعة على التوازي، مع المصدر، انطبق على كل مصباح فرق جهد 240 فولت، الأمر الذي يؤدي إلى تلف المصابيح كلها؛ ولحل هذه المشكلة يلزم توصيل كل مصباحين معاً، على التوالي في فرع واحد، ثم توصيل الفرعين معاً على التوازي، فيقع على كل فرع فرق جهد240 فولت، ويقع على كل مصباح 120 فولت، وهو الجهد المناسب لتحقيق الإضاءة المناسبة .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors15.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors16.png

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors22.jpg

تبسيط الدوائر

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors16.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors20.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors17.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_Resistors18.gif

[ناصر اللحياني]

توصيل المولدات
Connected of batteries

بمثل ما ذكرنا في توصيل المقاومات ، نحتاج أحيانا إلى توصيل عدة مولدات في الدائرة الكهربية ويكون توصيلها بطرق ثلاث :

التوصيل على التوالي batteries in Series
في هذا النوع من التوصيل يتم ربط القطب السالب لمولد مع القطب الموجب لمولد آخر يليه . ، كما في الصور التالية :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_batteries19.png

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_batteries1.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_batteries2.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_batteries3.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_batteries4.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_batteries5.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_batteries6.png


و يصبح لدينا ما يلي :

1- التيار هو نفسه في كافة أجزاء الدائرة .
2- المقاومة الكلية الداخلية تساوي مجموع المقاومات الداخلية للمولدات .
3- القوة المحركة الكلية تساوي مجموع القوى المحركة للمولدات ( تكبير للقوة المحركة )

ونثبت ذلك من قانون حفظ الطاقة :
ط = ط1 + ط2 ===> (1)
ولكن : ط = قم × ش
إذا قم الكلية × ش = قم1 × ش + قم 2 ش
قم الكلية = قم1 + قم 2
وبشكل عام : قم الكلية = قم ن
( ن : عدد المولدات على التوالي )



التوصيل على التوازي batteries in Parallel
نقول عن عدد من المولدات إنها متصلة على التوازي إذا وصلت الأقطاب المتشابهة مع بعضها ويشترط في توصيل المولدات على التوازي أن تكون متماثلة ( لها نفس القوة المحركة الكهربائية ونفس المقاومة الداخلية ) أما إذا اختلفت المولدات فإن المولد ذا القوة المحركة الأقل سيتسبب في استهلاك طاقة المولد ذي القوة المحركة الأكبر وهذا يسبب إهدارا للطاقة الكهربائية . ، كما في الصور التالية :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_batteries18.png

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_batteries7.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_batteries8.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_batteries9.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_batteries10.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_batteries11.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_batteries12.png

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_batteries13.jpg

و يصبح لدينا ما يلي :
1 – شدة التيار الكلية تساوي مجموع التيارات الخارجة من المولدات ( تكبير للتيار )
2 – تعطى المقاومة الكلية بالقانون 1/م. = 1/م1. + 1/2. + 1/2.
3- القوة المحركة الكلية هي نفسها لأي مولد .

ط الكلية = ط1 + ط2 + ط3
ولكن ط = قم × ت × ز
إذا : قم الكلية × ت الكلي × ز = قم × ت × ز + قم × ت × ز + ....
قم الكلية × ت الكلي = قم × ت + قم × ت + .... وبأخذ قم عامل مشترك
قم الكلية × ت الكلي = قم ( ت + ت + ت + ..... )
ولكن : ت الكلي = ( ت + ت + ت + .... )
إذا : قم الكلية = قم
أي أن القوة المحركة الكلية = القوة المحركة لأي مولد


صور مقارنة بين التوصيل على التوالي وعلى التوازي :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_batteries14.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_batteries15.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_batteries20.jpg http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_batteries21.jpg




التوصيل المختلط :
نحصل منه على زيادة القوة المولدة وشدة التيار ، كما في الصور التالية :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_batteries16.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_batteries17.gif



العدد الكلي للمولدات = ن × ل
ن ==> عدد الصفوف .
ل ==> عدد المولدات في كل صف .

إذا :
قم الكلية = ل × قم1
م0الكلية = ( ل × م0 ) / ن


والجدول التالي للمقارنة :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Combination_of_batteries22.jpg

[ناصر اللحياني]

قانونا كيرشوف
Kirchhoff's laws

http://micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/people/antiqueimages/kirchhoff.jpg

غوستاف روبرت كيرشوف (12 مارس 1824 - 17 أكتوبر 1887) فيزيائي ألماني كان له دور كبير في فهم عمل الدوائر الكهربية.

بداية يمكن تقسيم الدوائر الكهربية إلى ثلاث أقسام :
( 1 ) بسيطة .
( 2 ) معقدة يمكن إرجاعها إلى بسيطة .
( 3 ) معقدة لا يمكن إرجاعها إلى بسيطة .

الدوائر البسيطة و الدوائر المعقدة التي يمكن إرجاعها تحل بقوانين التوالي والتوازي وقانون أوم مباشر، مثل الدوائر التالية :


http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law4.JPG

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law5.JPG

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law1.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law2.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law3.gif

وأما الدوائر المعقدة التي لا يمكن إرجاعها تحل بقوانين كيرشوف ، مثل الدائرة التالية :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law6.gif

ملاحظة 1 :
ستقتصر في دراستنا على أبسط الدوائر المعقدة ، وهي المكونة من ثلاث حلقات ،
فمثلا ...الدائرة التالية مكونة من ثلاث حلقات

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law8.jpg

حلقة يمنى ، حلقة يسرى ، الحلقة الكبيرة

وكذلك الدائرة التالية مكونة من ثلاث حلقات

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law7.jpg

حلقة عليا ، حلقة سفلى ، الحلقة الكبيرة

WIDTH=400 HEIGHT=450

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law1.swf

ملاحظة 2 :
بما أن لدينا ثلاث حلقات ،إذا سيكون لدينا نقطتي تفرع ... وتذكروا هذه القاعدة :

عدد الحلقات = عدد نقاط التفرع + 1
عدد التيارات = عدد نقاط التفرع + 1

نص قانونا كرشوف

القانون الأول لكرشوف :

مجموع شدة التيارات الداخلة إلى نقطة تفرع معينة ،تساوي مجموع شدة التيارات الخارجة من هذه النقطة
وقد بُني هذا القانون على مبدأ عدم قدرة الشحنات الكهربائية على التجمع عند أي نقطة في دائرة مغلقة.

ت الداخلة = ت الخارجة

لحفظ الفلاش التالي ، أضغط بزر الفأرة الأيمن ثم أختر حفظ بإسم :

WIDTH=400 HEIGHT=450

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law2.swf


http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law10.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law9.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law12.gif http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law13.gif http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law14.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law15.gif

القانون الثاني لكرشوف :

مجموع الجهود لدائرة مغلقة يساوي الصفر ورياضيا نقول ، لأي مسار مغلق فإن :

مجموع قم = مجموع ت × م

شاهد الفلاشات التالية :

WIDTH=400 HEIGHT=450

WIDTH=400 HEIGHT=450

WIDTH=400 HEIGHT=450

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law3.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law4.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law5.swf

وكذلك هذه الصور :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law16.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law17.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law18.gif

وبتعبير آخر فإن فرق الجهد يزداد عبر المصادر بنفس القيمة التي ينخفض بها عبر نبائط الخرج. فإذا بدأنا مثلاً عند قاعدة إحدى بطاريتي مشعل كهربائي، فإن القوة الدافعة الكهربائية ترتفع خلال كل بطارية بمقدار واحد ونصف لكل بطارية، وبالتالي تصبح الزيادة الكلية ثلاثة فولتات. ويكون مقدار الهبوط في فرق الجهد ثلاثة فولتات تسري خلال المصباح.

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law19.jpg

ولتبسيط ..قانون كيرشوف الثاني .

نقول أن لدينا في قانون كرشوف الثاني طرفين ، طرف أيمن وطرف أيسر الطرف ،
الطرف الأيسر هو عبارة عن مجموع فروق الجهد الكهربية في الدائرة المغلقة . أي أنه مجموع حاصل ضرب كل تيار في المقاومات التي يمر فيها مع الأخذ في الاعتبار الاتجاه الذي نفترضه لسير لتيار في كل حلقة بمعنى:
نفترض اتجاه موجب للتيار أما مع عقارب الساعة أو ضد عقارب الساعة ، ثم إن كان التيار في نفس اتجاه التيار الذي افترضناه كان التيار موجب ، وإن كان التيار عكس الاتجاه التيار الذي افترضناه كان التيار سالب.

الطرف الأيمن هو عبارة عن مجموع قيم المولدات في الدائرة المغلقة ، مع الأخذ في الاعتبار الاتجاه الذي نفترضه لسير لتيار في كل حلقة ، فإن كان اتجاه التيار الذي افترضناه يخرج من القطب الموجب للمولد كانت قم موجبة ، وإن كان اتجاه التيار الذي افترضناه يخرج من القطب السالب للمولد كانت قم سالبة
ش
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law15.jpg

[ناصر اللحياني]

خطوات حل مسائل الدوائر المعقدة بقانونا كرشوف مع مسألة كتطبيق على كل خطوة :


وقبل ذلك هذه إضافة رائعة من أخي الكريم ( الفريـــد )

سؤال مهم جدا : متى تكون الدائرة معقد لا يمكن تبسيطها ؟؟

هذا السؤال يضع الطالب أو القاريء في الطريق الصحيح عند حل التمارين ،

الجواب :

- المولدين المربوطين على التوازي . الأصل التماثل فإن اختلفا استخدمنا قوانين كيرشوف .
- مولدين بينهما مقاومة و نقطة تفرع أو مقاومتين بينهم مولد و نقطة تفرع .
- مولد محصور بين مقاومتين و احدى المقاومتين محصورة بين المولدين .

مع ملاحظة أن قانونا كيرشوف صالحة لكل الدوائر الكهربية و هذه الملاحظات عند محاولة
تبسيط الدوائر هل هو ممكن أم غير ممكن .

ملف للإطلاع فقط
http://www.phys4arab.net/uploood/freed/kershooof.pdf


وهذا عرض فلاش شكويف عن دوائر كيرشوف :


WIDTH=750 HEIGHT=480

لحفظ عرض الشكويف أضغط على الرابط التلاي بزر الفأرة الأيمن ثم أختر حفظ الهدف بإسم :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff.dir

تحتاج إلى مُشغل الشكويف ، ويمكنك فتحه بمتصفح الإكسبلور




مسألة 1 : أحسب شدة التيارات : ت 1 ، ت2 ، ت3

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law20.jpg

الخطوة الأولى :

نبسط الدائرة قدر المكان نلاحظ من المسألة المعطاة أننا نستطيع أن نبسط المقاومات في الضلع و هـ فتوجد مقاومتان مربوطتان على التسلسل، نوجد المقاومة المكافئة لهما :
م = م1 + م2 = 1 + 1 = 2 أوم
وفي نفس الضلع تصبح المقاومة التي أوجدناها على التوازي مع المقاومة 2 أوم
فتكون المقاومة المكافئة لهما :
1/م = 1/م1 + 1/م2 = 1/2 + 1/2 = 1
م = 1 أوم
فيصبح الشكل كما في الرسم التالي :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law21.jpg

الخطوة الثانية :

نختار نقطة تفرع من نقطتي التفرع أ أو د في الدائرة
ثم نفترض عند هذه النقطة تيارات داخلة وتيارات خارجة
في معظم المسائل تكون هذه الخطوة جاهزة ، كما في المسألة التي نحلها
الخطوة الثالثة :
نطبق قانون كرشوف الأول عند هذه النقطة ..... وتكون المعادلة الأولى
ولتكن عند النقطة أ كما يلي:
ت1 = ت2 + ت3 ---------- 1


الخطوة الرابعة ، والخطوة الخامسة :

نختار حلقتين مسارين مغلقين من أصل ثلاث حلقات في الدائرة
فإما أن نختار .... الحلقة اليمنى أ ب جـ د أ والحلقة اليسرى أ و هـ د أ
أو نختار الحلقة اليمنى أ ب جـ د أ والحلقة الكبيرة ب و هـ جـ
أو نختار الحلقة اليسرى أ و هـ د أ والحلقة الكبيرة ب و هـ جـ
وبعد الاختيار نفترض لكل منهما نفترض اتجاه موجب للتيار
أما مع عقارب الساعة أو ضد عقارب الساعة
ثم إن كان التيار في نفس اتجاه التيار الذي افترضناه كان التيار موجب
وإن كان التيار عكس الاتجاه التيار الذي افترضناه كان التيار سالب
وكذلك ...
إن كان اتجاه التيار الذي افترضناه يخرج من القطب الموجب للمولد كانت قم موجبة
وإن كان اتجاه التيار الذي افترضناه يخرج من القطب السالب للمولد كانت قم سالبة

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law15.jpg

ثم نطبق عليهما قانون كرشوف الثاني ... فتكون لدينا المعادلة الثالثة والرابعة
إذا سنطبق قانون كيرشوف الثاني على الحلقة اليمنى أ ب جـ د أ ثم والحلقة اليسرى أ و هـ د أ :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law22.jpg

أ الحلقة اليمنى أ ب جـ د أ وليكن الاتجاه الموجب عكس عقارب الساعة
مجموع قم = مجموع م ت
6 = 3 ت1 + 4 ت2 ----------- 2
ب الحلقة اليسرى أ و هـ د أ وليكن الاتجاه الموجب عكس عقارب الساعة
3 – 2 = 1 ت3 – 4 ت2
====> 1 = ت3 – 4 ت2 ----------- 3
وبالتعويض في 2 عن قيمة ت1 من 1 :
6 = 3 ت2 + ت3 + 4 ت2
====> 6 = 3 ت2 + 3 ت3 + 4 ت2
====> 6 = 3 ت3 + 7 ت2 ------- 4
وبحل المعادلتين 3 و 4 بطريقة الطرح :
1 = ت3 – 4 ت2 بضرب هذه المعادلة بمعامل ت 3 في المعادلة الثانية وهو 3
3 = 3 ت3 – 12 ت2 ====> أ
6 = 3 ت3 + 7 ت2 بضرب هذه المعادلة بمعامل ت 3 في المعادلة الآولى وهو 1
6 = 3 ت3 + 7 ت2 ====> ب
وبطرح المعادلتين الناتجتين أ و ب :
3 = 3 ت3 – 12 ت2
6 = 3 ت3 + 7 ت2
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
–3 = –19 ت2
=====> ت2 = 0.158 أمبير واتجاهه صحيح
وبالتعويض في المعادلة 2 لإيجاد ت1
6 = 3 ت1 + 4 × 0.158
====> 6 – 0.632 = 3 ت1
=====> ت1 = 1.79 أمبير واتجاهه صحيح
ومن المعادلة 1 نوجد ت3
ت3 = ت1 – ت2
= 1.79 – 0.158
= 1.632 أمبير. واتجاهه صحيح

----------------------------------------------------------

مسألة 2 : من الشكل التالي أوجد مقدار شدة التيار ت .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Kirchoff's_Law23.jpg

نطبق قانون كيرشوف الأول
ت = 1.5 + ت1 ------ 1
نطبق قانون كيرشوف الثاني على الدائرة لاحظ أنها دائرة وحيدة
ج قـم = ج ت × م
6 – 3 = 1.5 × 2 - 4 ت1
======> 3 = 3 - 4 ت1
===== ت1 = صفر ÷ 4 = صفر أمبير
من 1 نحسب ت :
ت = 1.5 + ت1 = 1.5 + صفر = 1.5 أمبير

[ناصر اللحياني]

مقدمة لأنواع المغناطيس واستخداماته :

أنواع المغناطيس

1- مغناطيس طبيعي يستخرج من الأرض هو المعروف بأكسيد الحديد المغناطيسي Fe3O4 ، كما أن الأرض نفسها عبارة عن مغناطيس عملاق ، وكذلك الشمس والنجوم الأخرى ومعظم الكواكب. فعطارد والزهرة والمريخ لها مجالات مغنطيسية أضعف من المجال المغنطيسي الأرضي ، أما زحل والمشتري ونبتون وأورانوس فمجالاتها وأغلفتها المغنطيسية أقوى نسبيًا مقارنة بالمجال أو الغلاف المغنطيسي الأرضي .

WIDTH=400 HEIGHT=450
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet1.swf

2- مغناطيس صناعي وهو الذي يقوم بصنعه الإنسان ويتم ذلك بثلاث طرق هي :

( أ ) في المعمل حيث يصهر الحديد ثم يصب في قوالب معرضة لمجال مغناطيسي قوي فتتشكل ثنائيات الأقطاب في الحديد ( حرة الحركة ) بتأثير المجال المغناطيسي ويصبح القالب بعد تجمده عبارة عن قضيب من المغناطيس .

WIDTH=400 HEIGHT=450
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet11.swf


( ب ) بالدلك كما يحدث عندما تدلك قطعة من الحديد بقضيب من المغناطيس باتجاه واحد فتنتظم الثنائيات مؤقتا .

( جـ ) المغناطيس الكهربائي : يلف سلك موصل ومعزول حول قضيب من الحديد المطاوع ويمرر التيار الكهربائي في السلك , ( الحديد المطاوع : هو أنقى أنواع الحديد ويتميز بأنه قوي الصلابة ونحصل عليه بتقليل نسبة الكربون في الحديد ، ويتميز بأنه يكتسب المغنطه بسهوله عند غلق الدائرة وسرعان ما يفقدها عند فتح الدائرة ) .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet1.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet2.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet3.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet4.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet5.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet6.jpg



في الملف التالي تجربة لصنع مغناطيس صناعي :
http://www.phys4arab.net:80/uploood/naser/magnet.pdf
أضغط بزر الفأرة الأيمن ثم أختر حفظ بإسم




ملاحظة :

الذي يحدث في جميع الحالات السابقة هو انتظام ثنائيات الأقطاب في القطعة بعد مغنطتها ،

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet4.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet1.jpg


WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet3.swf


ولعلكم تتساءلون ، كيف تتشكل ثنائيات الأقطاب ، يقول الأستاذ / الفريد في إحدى درره :

تشكل ثنائيات الأقطاب يعود ذلك إلى ميكانيكا الكم و مبدأ اللايقينية ، و سببه وجود إلكترونات غير متزاوجة في مداراتها و عندما نعرضها لمجال مغناطيسي قوي فإننا نؤثر عليها ليكون عزمها المغناطيسي في نفس الاتجاه و تحافظ على ذلك عند تصلبها ، و لكنها تكون مغانط ضعيفة و دائمة .
زيادة توضيح :: الإلكترون له أربعة أعداد كمية : عدد الكم الرئيسي و هو رقم المدار الذي يوجد فيه الإلكترون و عدد الكم الفرعي [ s, p , d, f] و عدد الكم المغزلي و هو دوران الالكترون حول نفسه ( مع عقارب الساعة أم ضدها ) و عدد الكم المغناطيسي ( يصف دوران الالكترون حول النواة ) و ترتبط قيمته بقيمة عدد الكم الفرعي أي بشكل المدار و عدد الكم الرئيسي أي قربه و بعده عن النواه و هل يتحرك في المدار باتجاه عقارب الساعة أم ضدها ..

و حسب قاعدة هُند أنه لا يمكن لإلكترونين لهما نفس أعداد الكم فإذا وجد إلكترونين في نفس المدار فإنها يختلفان في عدد الكم المغناطيسي بحيث أحدهما يلغي الأثر المغناطيسي الناشيء عن حركة الآخر ... و لذلك المادة القابلة للتمغنط لابد و أن توجد بها إلكترونات مفردة ...

(( الالكترون يعتبر شحنة متحركة و بالتالي ينشأ عنه مجال مغناطيسي ))


ويقول كذلك الأستاذ / إحسان في إحدى درره :

يقصد بثنائيات القطب ليس أقطاب المغناطيس المرئية لنا ، وإنما هي داخل المادة .
نفصل في هذا الموضوع قليلاً :
حركة الإلكترونات حول النواة مدارية ومغزلية ، الحركة المدارية ( الفلكية ) تشبه بحركة تيار كهربائي في حلقة مغلقة من موصل ، أما الحركة المغزلية فهي ( دوران الإلكترون حول نفسه ) تشبه بمغناطيس صغير جداً له عزم مغناطيسي محدود .
في بعض المواد تكون اتجاهات هذه المغنطيسات بحيث تلاشي تأثير بعضها البعض ، ويبقى تأثير الحركة المدارية .
بعض المواد تأخذ هذه المغنطيسات الصغيرة اتجاهاً يكون لمحصلة عزومها
المغناطيسية قيمة .
العزم الكلي للذرة هو محصلة العزوم المغناطيسية الناشئة عن مجموع الحركتين
المدارية والمغزلية .
المادة غير الممغنطة ترتيب الذرات عشوائي يؤدي إلى انعدام العزم المغناطيسي الكلي .
في المواد الفيرومغناطيسية ( كالحديد ) العزم المغناطيسي للذرة الناشئ عن الحركة المغزلية كبير جداً بسبب وجود إلكترون واحد في أكثر من مدار من المدارات الخارجية للذرة .
من خصائص هذه المواد أن الذرات تتجمع في مناطق ( دومينات ) ، وتكون ذرات كل منطقة مرتبة فيما بينها بحيث تكون محصلة عزومها المغناطيسية في اتجاه واحد .
المادة غير الممغنطة يكون توزيع المناطق فيها عشوائي ، بحيث ينعدم العزم المغناطيسي للمادة . عند وضعها في مجال مغناطيسي خارجي فإنه
يرتب جميع هذه المناطق في اتجاهه فيكون العزم المغناطيسي كبيرجداً .
هذه الدومينات هي ما سماه الكتاب بثنائيات القطب .
علماً أني لي ملاحظة على رسمة الكتاب بوضعه ثنائيات كهربائية وليست
ثنائيات مغناطيسية .


تذكير بمعلومات عامة عن المغناطيس :
للمغناطيس قطبين ، الأقطاب المختلفة تتجاذب والأقطاب المتشابهة تتنافر , وسبب ذلك هو وجود كل منهما في مجال الآخر مما يُخضع كل منهما لقوة مغناطيسية تعمل على تحركيه نحو الآخر .

WIDTH=400 HEIGHT=450
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet12.swf

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet4.swf

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet3.swf

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet2.jpg

WIDTH=400 HEIGHT=450
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet2.swf

ولا يمكن الحصول على مغناطيس ذي قطب واحد ( لهذا يسمى المغناطيس ثنائي القطب )


أقسام المواد انجذابها للمغناطيس :
تنقسم المواد في انجذابها للمغناطيس إلى قسمين وهي :
1 - مواد مغناطيسية : وهي المواد التي تنجذب للمغناطيس القوي والضعيف مثل الحديد والكوبالت والنيكل .
2 - مواد غير مغناطيسية : وهي المواد التي لا تنجذب إلا للمغناطيس القوي مثل النحاس والألمونيوم .

استخدامات المغناطيس :
1 - بعضها تُلصق بفلزات معينة، مما يجعلها مفيدة في صنع أدوات الربط والمزالج
2 - يتطلب تشغيل الأدوات والأجهزة والقطارات، التي تعمل بالكهرباء، استخدام المغانط، حيث تتكون كل المحركات الكهربائية أساسًا من موصل كهربائي دوار، موضوع بين قطبي مغنطيس ثابت.
3 - تستخدم مغانط ضخمة في تحريك الخُرد الحديدية والفولاذية.
4 – تقوم المغانط بتخزين الأصوات والصور على الشرائط السمعية والبصرية. وتساعد مغانط في الهواتف والراديوهات وأجهزة التلفاز في تغيير النبضات الكهربائية إلى أصوات
5- يستخدم العلماء مغانط قوية للاحتفاظ بالغازات في بحوث الطاقة النووية.
وبعض الأحجار والمعادن والنيازك مغانط طبيعية. والأرض نفسها مغنطيس عملاق، وكذلك الشمس والنجوم الأخرى ومعظم الكواكب. وتحتوي بعض الحشرات والطيور والأسماك على مغانط صغيرة جدًا في أجسامها. ويعتقد علماء الأحياء أن هذه المغانط قد تساعد الحيوانات على استكشاف مساراتها أثناء هجراتها.

[ناصر اللحياني]

المجال المغناطيسي

تعريف المجال المغناطيسي:
المنطقة المحيطة بهذا المغناطيس والتي يظهر فيها أثر هذا المغناطيس .

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet10.swf


WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet13.swf


تمثيل المجال المغناطيسي:
ويمثل المجال المغناطيسي بخطوط وهمية تسمى خطوط المجال المغناطيسي ( خطوط الحث المغناطيسي ) ، وتشكل بجموعها ما يعرف بالطيف المغناطيسي .
و من مقطع الفيديو التالي يمكنك مشاهدة المجال المغناطيسي بواسطة برادة الحديد

وفي الرابط التالي مقطعين فيديو " لتمثيل المجال الكهربائي بطريقتين مختلفتين :

http://www.phys4arab.net:80/uploood/naser/magnet.rar


http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet8.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet9.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet10.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet11.jpg


خطوط المجال المغناطيسي :
هي خطوط وهمية يدل اتجاهها عند أي نقطة على اتجاه المجال ، وتخرج من القطب الشمالي وتدخل إلى القطب الجنوبي ، ويتناسب عددها ( عدد خطوط المجال المغناطيسي) تتناسب طرديا مع شدة المجال المغناطيسي .

ولاحظ أنه لا يمكن أن تتقاطع خطوط المجال المغناطيسي
وسبب ذلك هو لأنه لا يمكن أن يكون لخطوط المجال أكثر من اتجاه عند نفس النقطة ، وبمعنى آخر تشابه اتجاه محصلو القوى عند أي نقطة في المجال .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet12.jpg


اتجاه المجال المغناطيسي :
من القطب الجنوبي إلى القطب الشمالي لإبرة مغناطيسية حرة معلقة في تلك النقطة .

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet5.swf

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet6.swf

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet7.swf



شدة المجال المغناطيسي :
شدة المجال المغناطيس: هي القوة التي يؤثر بها المجال المغناطيسي على وحدة الشحنات الكهربائية الموجبة التي تتحرك بوحدة السرعات عند تلك النقطة في اتجاه عمودي على اتجاه المجال ، ويرمز لشدة المجال المغناطيسي بالرمز ( حم ) ويقاس بوحدة التسلا .


التسلا :
هي شدة المجال المغناطيسي الذي يؤثر بقوة مقدارها واحد نيوتن على شحنة موجبة مقدارها واحد كولوم تتحرك بسرعة واحد متر في الثانية في اتجاه يصنع زاوية قائمة مع اتجاه المجال


دلالة اتجاه المجال المغناطيسي على الرسم :
الرمز "نقطة" (.) ويعني أن المجال خارج من الورقة بإتجاه عمودي .
الرمز "ضرب" (×) ويعني أن المجال خارج من الورقة بإتجاه عمودي .


المجال المغناطيسي المنتظم :
هو مجال ثابت الشدة ( القيمة ) والإتجاه ، وتكون خطوطه عبارة عن مستقيمات شبه متوازية ( وبمعنى آخر هو المجال الذي تكون كثافة فيضه متساوية المقدار موحدة الاتجاه عند جميع النقاط الواقعة فيه ).


أمثلة على المجال المغناطيسي المنتظم :
المجال المغناطيسي بين قطبي مغناطيس على شكل حرف U
المجال المغناطيسي بين قطبين مختلفين
المجال المغناطيسي الأرضي في مساحة محددة ( كأي مدينة مثلا ) .


ملاحظة :
المجال المغناطيسي غير المنتظم ، هو مجال متغير الشدة أو الاتجاه أو الشدة والاتجاه معا .


المجال المغناطيسي للأرض .
كما ذكرنا في الدرس السابق أن الأرض نفسها عبارة عن مغناطيس عملاق ، وكذلك الشمس والنجوم الأخرى ومعظم الكواكب ، فالأرض مغنطيس ذو قطبين يسميان القطب المغنطيسي الشمالي ( يقع في الجنوب الجغرافي للأرض ) والقطب المغنطيسي الجنوبي ( يقع في الشمال الجغرافي للأرض ) ،
مع ميلان بسيط .

WIDTH=400 HEIGHT=450
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet9.swf


WIDTH=400 HEIGHT=450
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet8.swf

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet5.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet3.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet7.jpg

[ناصر اللحياني]

قبل البدء في الشرح إليكم هذا " المُجلد الذهبي "
حجمه 15.5 م.ب ، يحتوي على 25 ملف
( فلاشات ومقاطع فيديو )

توضح بشكل راااااائع المجال المغناطيسي لبعض أشكال التيار
و بصراحة تغنيكم عن قراءة هذا الموضوع ، وتساعدكم في الشرح .

رابط تحميل " المُجلد الذهبي " في المرفقات
( انسخ الرابط في شريط المتصفح ثم أضغط إنتر )
V
V
V
V
V
V

[ناصر اللحياني]

المجال المغناطيسي لبعض أشكال التيار

مقدمة

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet1_1.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet1_2.jpg

هانز كريستيان أورستد فيزيائي وكيمائي دنمركي ( الشيء بالشيء يذكر ، ألا لعنة الله على الدانمارك ) أرسى قواعد علم الكهرومغناطيسية ، ففي عام 1820م أكتشف أورستد أن أي موصل يحمل تيارًا كهربائيًا يُحاط بمجال مغنطيسي ،( أي أن المغانط ليست المصدر الوحيد للمجال المغناطيسي ) فعندما أحضر أورستد إبرة ممغنطة ووضعها بالقرب من سلك يمر به تيار كهربائي تحركت الإبرة، ونظرًا لأن الإبرة الممغنطة لا تتحرك إلا بتأثير قوة مغنطيسية فإن التجربة أوضحت أن التيار الكهربائي ينتج مجالاً مغنطيسيًا .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet1_3.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet1_4.jpg

[ناصر اللحياني]

المجال المغناطيسي للتيار المستقيم

سببه :
عندما يسري تيار كهربائي في سلك فإنه ينتج مجال مغناطيسي حول السلك .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_10.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_01.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_03.jpg

تجربة لمشاهدته :
تجربة تخطيط المجال المغناطيسي لتيار كهربائي مستمر يمر في سلك مستقيم .

الأدوات :
ورق مقوى – بوصلة – سلك معزول – أميتر – مفتاح كهربائي – بطارية – برادة حديد – ريوستات

خطوات العمل :
1- نصل دائرة كما بالشكل

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_24.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_02.jpg

2- نرتب مجموعة البوصلات حول السلك ونلاحظ أنها تشير إلى اتجاه الزوال المغناطيسي الأرضي

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_07.jpg

3- نغلق الدائرة حتى يمر تيار مناسب خلالها ونلاحظ اتجاه الأقطاب الشمالية للبوصلات
4- نفتح الدائرة ونبعد البوصلات ثم ننثر برادة الحديد حول السلك – نقفل الدائرة ونطرق لوح الورق طرقا خفيفا
5- نفتح الدائرة ونبعد برادة الحديد ثم نرتب البوصلات حول السلك ونغلق الدائرة ونلاحظ اتجاه الأقطاب الشمالية للبوصلات لمعرفة اتجاه خطوط المجال حول السلك
6- نلاحظ أقطاب البطارية ونتعرف على تأثير اتجاه التيار على اتجاه المجال
7- نطبق قاعدة اليد اليمنى أو البريمة لماكسويل لتحديد اتجاه المجال حول السلك
8 - نرسم شكلا للمجال المغناطيسي حول السلك

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_11.gif

الاستنتاج :

شكل المجال المغناطيسي :
يكون على شكل حلقات مركزها السلك( دوائر متمركزة ) .



http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_08.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_09.jpg

قاعدة تحديد اتجاهه :
قاعدة اليد اليمنى المقبوضة و تنص على :
عند لف أصابع اليد اليمنى يشير الإبهام إلى اتجاه التيار الكهربائي ، وبقية الأصابع المُلتفة تشير إلى اتجاه خطوط المجال المغناطيسي .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_04.gif
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_05.jpg http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_06.jpg

العوامل المؤثرة عليه :
1- شدة التيار [ت] ( تناسب طردي )
حيث لوحظ من التجربة أنه بزيادة شدة التيار الكهربي في السلك وإعادة طرق لوح الورق المقوى يزداد تزاحم خطوط الفيض حول السلك حيث تصبح الدوائر أكثر ازدحاما ونستنتج من هذا ان شدة المجال تزداد بزيادة شدة التيار [ تناسب طردي ]
2- بعد النقطة عن مركز السلك [ف] ( تناسب عكسي )
حيث لوحظ من التجربة أن الدوائر التي تمثل خطوط المجال المغناطيسي تتزاحم بالقرب من السلك وتتباعد بتباعدها من هذا أن شدة المجال المغناطيسي للتيار تزداد بالاقتراب من السلك وتقل بالابتعاد عنه .
3- نوع الوسط المحيط بالسلك

قانون حساب شدته :

حم = ( μ × ت ) / ( 2 × π × ف )
μ ( معامل النفاذية ) = 4 π × 10 ^ –7 ويبر / أمبير متر
إذا :
حم = ( 2 × 10 ^-7 × ت ) / ف

[ناصر اللحياني]

المجال المغناطيسي للتيار الدائري

سببه :
عندما يسري تيار كهربائي في سلك دائري فإنه ينتج مجال مغناطيسي حول السلك .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_12.jpg


تجربة عملية:
( تجربة مشابهة لتجربة السلك المستقيم ، مع ملاحظة تغيير شكل السلك المستقيم إلى سلك دائري )

الاستنتاج :

شكل المجال المغناطيسي :
يكون على شكل حلقات مغلقة حول السلك الدائري ، ما عدا حزمة ضيقة شبه متوازية تمر بمركز السلك الدائري

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_13.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_14.gif


قاعدة تحديد اتجاهه :
قاعدة اليد اليمنى المقبوضة
( نفس قاعدة تحديد اتجاه المجال المغناطيسي للتيار المستقيم )

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_15.jpg


العوامل المؤثرة عليه :
1 – شدة التيار (ت)
2 – نوع الوسط العازل
3 – نصف قطر اللفه (نق)
4 – عدد اللفات (ن)

قانون حساب شدته :
حم = ( μ × ت × ن ) / ( 2 × نق )
μ ( معامل النفاذية ) = 4 π × 10 ^ –7 ويبر / أمبير متر
إذا :

حم = ( 2 × π × 10 ^-7 × ت× ن ) / نق

[ناصر اللحياني]

المجال المغناطيسي للتيار الحلزوني

سببه :
عندما يسري تيار كهربائي في سلك دائري فإنه ينتج مجال مغناطيسي حول السلك.

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_16.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_17.jpg

تجربة :
تجربة تخطيط المجال المغناطيسي لتيار كهربائي يمر في ملف حلزوني

الأدوات : ورق مقوى – بوصلات – سلك معزول – أميتر – مفتاح كهربائي – بطارية – برادة حديد – ريوستات

خطوات التجربة
نصل دائرة كما بالرسم

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_22.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_23.jpg

نضع البوصلة عند أحد طرفي الملف ثم نقفل الدائرة

ونلاحظ البوصلة
نحرك البوصلة داخل الملف على طول محوره ونلاحظ اتجاه قطبها الشمالي
ننقل البوصلة إلى الطرف الثاني للملف ونكرر ما سبق - نعكس اتجاه التيار المار ونكرر ما سبق
نفتح الدائرة وننثر برادة الحديد عند طرفي الملف وعلى طول محوره من الداخل وحول الملف ثم نغلق الدائرة ونطرق لوح الورق المقوى طرقا خفيفا ونرسم شكل المجال.


الاستنتاج :

شكل المجال المغناطيسي :
خطوط شبه متوازية داخل الملف ومنحنيات خارجه

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_18.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_19.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_20.gif

قاعدة تحديد اتجاهه :
تبعا لقاعدة اليد اليمنى المعكوسه

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/magnet_21.jpg

ونصها : عند لف أصابع اليد اليمنى بحيث تشير الأصابع إلى اتجاه التيار والإبهام يشير إلى اتجاه المجال المغناطيسي
مع ملاحظة أن اتجاه المجال يكون في داخل الملف من الجنوبي إلى الشمالي وأما في خارج الملف فيكون من الشمالي إلى الجنوبي

العوامل المؤثرة عليه :
1 – شدة التيار (ت)
2 – نوع الوسط العازل
3 – طول الملف (ل) ( وليس طول سلك الملف ، انتبه )
4 – عدد اللفات (ن)



قانون حساب شدته :
حم = ( μ × ت × ن ) / ( ل )
μ ( معامل النفاذية ) = 4 π × 10 ^ –7 ويبر / أمبير متر
إذا :

حم = ( 4 × π × 10 ^-7 × ت× ن ) / ل

حم = 4 × π × 10 ^-7 × ت× نَ

نَ ( عدد اللفات في المتر ) = ن / ل
ن = طول سلك الملف / محيط اللفة الواحدة

[ناصر اللحياني]

تذكير :

في المشاركة رقم 2 ، مجلد يحتوي على 25 ملف ( فلاشات وفيديو )

أضغط على الرابط التالي :

أضغط هنا لمعرفة رابط تحميل المجلد (http://www.phys4arab.net/vb/attachment.php?attachmentid=6434&d=1204778285)

[ناصر اللحياني]

قانون لابلاس
( تأثير مجال مغناطيسي منتظم على تيار مستقيم )

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace1.jpg

المركيز دو لابلاس ( 1749 - 1827م ) ، فلكي ورياضي فرنسي اشتهر بكثر من النظريات ومنها تأثير مجال مغناطيسي منتظم على تيار مستقيم .

تجربة عملية

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace6.swf

الخطوات :
نضع سلك حر الحركة بين طرفي مغناطيس منتظم على شكل حرف U ، ثم نقوم بالآتي :
( 1 ) إمرار تيار كهربائي في السلك الموصل
( 2 ) عكس اتجاه التيار
( 3 ) عكس اتجاه المغناطيس
( 4 ) إبعاد المغناطيس وإمرار التيار .

الملاحظة :


WIDTH=550 HEIGHT=350
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace1.swf


WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace2.swf

نلاحظ عند إمرار التيار أن السلك يتحرك .
وعند عكس اتجاه التيار فإن السلك يتحرك في الاتجاه المعاكس
وعند عكس اتجاه المغناطيس فإن السلك يتحرك في الاتجاه المعاكس
وعند إبعاد المغناطيس وإمرار التيار فإن السلك لا يتحرك


الاستنتاج :
أي سلك موضوع في مجال مغناطيسي منتظم ويمر به تيار ، فإنه يتعرض لقوة مغناطيسية يحدد اتجاهها وفق قاعد اليد اليمنى المفتوحة ( المنبسطة )

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace3.swf


WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace5.swf


وتعطى القوة من العلاقة التالية :

ق = ل × حم × ت × جاي

( حيث أن ي : هي الزاوية بين اتجاه التيار واتجاه المغناطيس )

قاعدة اليد اليمنى المفتوحة :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace2.jpg

عند مدّ ( بسط ) اليد اليمنى ، فإن الإبهام يشير إلى اتجاه التيار الكهربائي ، وبقية الأصابع تشير إلى اتجاه المجال المغناطيسي ، وتكون القوة المغناطيسية خارجة من راحة اليد .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace1.gif


WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace7.swf


WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace8.swf

ملاحظات :
القوة المغناطيسية تكون أكبر ما يمكن عند ( ي = 90 ) ، أي عندما يكون المجال المغناطيسي عمودي على السلك ( التيار ) ، وتكون مساوي للصفر عندما ( ي = صفر ) أي عندما يكون المجال المغناطيسي موازي للسلك ( التيار ) .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace2.gif

تفسير حدوث قوة مغناطيسية عند وضع سلك يمر به تيار في مجال مغناطيسي منتظم :

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace4.swf

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/laplace3.gif

نعلم أن المجال المغناطيسي بين قطبي مغناطيس في تجربتنا هذه يكون منتظما ، ونعلم أيضا أنه عند مرور التيار الكهربي في الموصل يتولد حوله مجال مغناطيسي تكون خطوط المجال على شكل دوائر منتظمة متحدة المركز ، وبالتي فإن خطوط مجال التيار للسلك وخطوط المجال المغناطيسي المنتظم المؤثر تكون في اتجاه واحد في أحد جانبي السلك [ في الشكل هنا يسار السلك ] بينما في الجانب الآخر من السلك تكون خطوط مجال التيار وخطوط المجال المغناطيسي المؤثر في اتجاهين متضادين ، و بالتالي تحدث حركة للسلك بسبب محصلة هاتين القوتين على تحريك السلك من جانب إلى آخر كما.


وهنا أربع مقاطع فيديو تشرح قانون لابلاس :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Laplace.rar

[ناصر اللحياني]

قانون لورنتز
تأثير المجال المغناطيسي على الشحنات الكهربائية التي تتحرك في السلك

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Lorentz1.jpg

هندريك أنطون لورنتز( 1853-1928م). فيزيائي هولندي، ذاع صيته بسبب نظريته الإلكترونية للمادة، وشارك الفيزيائي الهولندي بيتر زيمان جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1902م.لاكتشافهما تأثير المغنطيسية على الضوء والذي عرف باسم تأثير زيمان ( ظاهرة زيمان ) .

درس لورنتز القوى المؤثرة على الشحنات الكهربائية التي تتحرك في السلك ، وتوصل إلى النتيجة التالية :
القوة المؤثرة على السلك حسب قانون لابلاس هي عبارة عن محصلة القوى المؤثرة على الشحنات الكهربائية التي تتحرك في هذا السلك .

ق = ش × حم × ع × جاي

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Lorentz2.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Lorentz3.gif

الفرق بين قانون لابلاس وقانون لورنتز

لابلاس : تدرس القوة المغناطيسية المؤثرة على سلك مستقيم يمر به تيار كهربائي موضوع في مجال مغناطيسي .

لورنتز : تدرس القوة المغناطيسية المؤثرة على الشحنات الكهربائية في سلك موضوع في مجال مغناطيسي .

استنتاج علاقة لورنتز من علاقة لابلاس :
ق = ل × حم × ت × جاي

وبما أن : ت = ش / ز

إذا :
ق = ( ل × حم × ش × جاي ) / ز

وبما أن : ع = ل / ز

إذا :
ق = ش × حم × ع × جاي


حركة الشحنات التي تدخل المجال المغناطيسي بشكل عمودي :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Lorentz4.gif


WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Lorentz.swf


إذا دخلت شحنة كهربائية مجال مغناطيسي بشكل عمودي فإنها تسلك مسارا دائريا ، نصف قطره يتناسب مع كل من كتلة الشحنة وسرعتها وعكسيا مع كل من مقدار الشحنة وشدة المجال .

[الحارث]

تعجز الكلمات عن شكركم جزاكم الله خير

[ناصر اللحياني]

بسم الله الرحمن الرحيم
أخوتي الكرام
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ، وبعد

بين أيديكم شرح رائع جدا بالفيديو لدرس :

تأثير مجال مغناطيسي منتظم على سلك يمر به تيار " قانون لابلاس"

للأستاذ الشيخ / عبد الله بن فهد الحنتوش - مُشرف الفيزياء
في إدارة التربية والتعليم بمحافظة الخرج


لمشاهدة الدرس تفضل إلى الرابط التالي :
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/047.jpg

http://www.4shared.com/file/40512635/4dde27f9/____.html
الفيديو بدقة عالية ( حجمه 95 م.ب )




وبالمناسبة ،،، حظــيت بأن كان الأســتاذ الشيخ عبد الله الحـنتوش

هو أول مشــرف يزورني بعد تعييني عندما كنت في محافظة الخرج ،

ولا زلت أتذكر كيف كان تعامله الراقي وخُلقه العالي وتوجيه المسدد ،

فكان له أثر في نفسي لن أنساه ما حييت ،

فله مني كل تقدير واحترام ومحبة وشكر وصاق الدعاء في ظهر الغيب .

[ناصر اللحياني]

مقدمة :

هناك العديد من التطبيقات العلمية التي تعتمد على التأثير الفيزيائي للمجال الكهربي والمجال المغناطيسي على الأجسام المشحونة ، حيث انه عند تعريض جسم مشحون لكلا المجالين فإن هذا الجسم سيقع تحت تأثير القوتين الكهربية والمغناطيسية ، ومن هذه التطبيقات :
جهاز منتخب السرعات ، جهاز مطياف الكتلة ، جهاز السنكلترون ، تأثير هول .


جهاز منتخب السرعات
the velocity selector

يتبين من اسم هذا الجهاز أنه مُنتخب ( مُرشح ) للسرعة حيث يمكن باستخدامه التحكم في اختيار جسيمات مشحونة ذات سرعة محددة.

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/VelocitySelector6.gif

الغرض منه :
الحصول على جسيمات مشحونة متساوية السرعة .

مكوناته :
1 – مصدر للشحنات
2 – مجال كهربائي
3 – مجال مغناطيسي منتظم

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/VelocitySelector1.gif

WIDTH=740 HEIGHT=550
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/VelocitySelector.dir

مبدأ عمله :
تتعرض الشحنات في جهاز منتخب السرعات لمجالين متعامدين ( مجال كهربائي ومجال مغناطيسي ) و قوتين متعاكسين ( قوة كهربائية وقوة مغناطيسية ) ، أي أن القوة الناشئة عن كل واحد منهما يعاكس اتجاه الآخر ، فإذا كانت القوتان متساويتان فهذا يعني أن كل واحد منهما ألغى الآخر ، مما يسمح للجسم المشحون بأن يسير في خط مستقيم ويخرج من الفتحة التي على امتداد خط سيره ، أما إذا زادت إحدى القوتين عن الأخرى فإن الجسيم المشحون ينحرف ولا ينفذ عبر الفتحة المخصصة لذلك .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/VelocitySelector2.gif

وبمعنى آخر نقول أن الجسيمات المتحركة بسرعة معينة هي التي ستتحرك في خط مستقيم لأن عند تلك السرعة تتساوى القوة الكهربية مع القوة المغناطيسية بينما الجسيمات المتحركة بسرعات اخرى ستنحرف عن المسار المستقيم لتصطدم بحائل يمنع مرورها من الفتحة الموجودة على محور الجهاز.


http://www.phys4arab.net/uploood/naser/VelocitySelector3.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/VelocitySelector4.jpg

إذا نستطيع انتقاء شحنات ذات سرعات معينة لتمر في جهاز منتخب السرعات مع التخلص من بقية الشحنات غير المرغوبة ، بمعرفة أن الجسيم المشحون يسير بخط مستقيم عندما تكون ( القوة المغناطيسية = القوة الكهربائية )
ش × ع × حم = ش × ج
ع = ج/حم

الخلاصة :
نحدد السرعة بتغيير كل من شدة المجال الكهربائي وشدة المجال المغناطيسي .


http://www.phys4arab.net/uploood/naser/VelocitySelector5.jpg


فيديو يشرح جهاز منتخب السرعات

http://courses.science.fau.edu/~rjordan/rev_notes/movies/MFM03AN1.MOV

[ناصر اللحياني]

جهاز مطياف الكتلة
The mass Spectrometer

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MassSpectrometer.jpg

الغرض منه :
قياس كتل الجسيمات المشحونة .

مكوناته:
1 – جهاز مطياف الكتلة
2 – مصدر للأيونات
3 – مجال مغناطيسي منتظم
4 – فيلم حساس

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MassSpectrometer.dir



مبدأ عمله :

الجسيمات المتساوية في الشحنة ( التي حصلنا عليها من منتخب السرعات ) عندما تدخل مجالا مغناطيسيا يعامد اتجاه حركتها فإنها تأخذ مسارات دائرية لتصطدم بشاشة فوتوغرافية تعطي ومضة تشير إلى موقع اصطدام الايون مع الشاشة نتيجة للمجال المغناطيسي المطبق في جهاز مطياف الكتلة. وتعتمد أنصاف أقطار المسارات الدائرية على كتل هذه الجسيمات المشحونة .


والفلاشات التالية تحاكي مطياف الكتلة :


WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MassSpectrometer1.swf


WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MassSpectrometer3.swf


WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MassSpectrometer4.swf


WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MassSpectrometer2.swf


العلاقة الرياضية :
ك = حم2 × س2 × ش / 8 جـ
وبهذه الطريقة يمكن ايجاد النسبة بين الكتلة إلى الشحنة عن طريق قياس نصف قطر دوران الجسم المشحون في مطياف الكتلة. وقيم المجال الكهربي والمغناطيسي لمرشح السرعة والمجال المغناطيسي المستخدم في المطياف.

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MassSpectrometer1.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MassSpectrometer2.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MassSpectrometer3.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MassSpectrometer4.gif


فيديو ( بصيغة الفلاش )يتضح فيه طريقة استخدام جهاز مطياف الكتلة في المعامل :


WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MassSpectrometer.swf

[ناصر اللحياني]

مقارنة بين القوتين الكهربائية والمغناطيسية المؤثرة على الشحنة الكهربائية :

القوة الكهربائية
* تؤثر على الشحنات المتحركة والساكنة .
* تكسب الشحنة سرعة وتسارعا .
* تكون دائما موازية لاتجاه المجال الكهربائي .
* تبذل شغل عندما تؤثر على شحنة حرة
( لأنها تسبب انتقالها )


القوة المغناطيسية
* تؤثر على الشحنات المتحركة فقط .
* تغير اتجاه حركة الشحنة .
* تكون دائما عمودية على كل من اتجاه المجال المغناطيسي واتجاه حركة الشحنة .
* لا تقوم بشغل .لأن اتجاه القوة عمودي على اتجاه الحركة .

[ناصر اللحياني]

القوة المتبادلة بين تيارين مستقيمين متوازيين

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/force_between_2_currents3.gif


عند إمرار تيارين في سلكيين متوازيين فإننا نلاحظ ما يلي :
يتجاذب السلكان المتوازيان إذا مرّ بهما تياران بإتجاه واحد


WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/force_between_2_currents4.swf


http://www.phys4arab.net/uploood/naser/force_between_2_currents1.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/force_between_2_currents3.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/force_between_2_currents2.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/force_between_2_currents2.gif


و كذلك فإن السلكان المتوازيان يتنافران إذا مرّ بهما تياران بإتجاهين متاكسين

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/force_between_2_currents1.jpg


WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/force_between_2_currents5.swf


تفسير القوة ( التجاذب والتنافر) المتبادلة بين تيارين مستقيمين متوازيين:

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/force_between_2_currents1.swf


WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/force_between_2_currents3.swf


باعتبار أن كل سلك يتأثر بالمجال المغناطيسي الناشئ عن السلك الآخر ، فهذا يعني أن كل منهما يتعرض لقوة مغناطيسية يُحسب مقدارها بقانون لابلاس ويحدد اتجاهها بتطبيق قاعدة اليد اليمنى المفتوحة ، فنجد أن كل سلك يؤثر على الآخر بقوة تجذبه نحوه إذا كان اتجاه التيار فيهما هو نفسه ، ونجد أيضا أن كل سلك يؤثر على الآخر بقوة تنافره عنه إذا كان اتجاه التيار فيهما متعاكس .

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/force_between_2_currents6.swf


في الرابط التالي مقطعيّ فيديو عربي تشرح القوة المتبادلة بين تيارين مستقيمين متوازيين:

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/force_between_2_currents.rar


يمكن حساب القوة المتبادلة ( تجاذب أوتنافر) بين تيارين مستقيمين متوازيين من خلال العلاقة التالية :

ق = 2 × 10^-7 × ت1 × ت2 × ل / ف

استنتاج القانون أعلاه كالتالي : القوة التي يتعرض لها التيار الأول ( ت1 ) من التيار الثاني وفق قانون لابلاس
ق2 = ت1 × ل × حم2
حم2 = 2 × 10^-7 × ت2 / ف
إذا
ق2 = ت1 × ل × 2 × 10 ^ - 7 × ت2 / ف

وبالمثل فإن القوة التي يتعرض لها التيار الثاني ( ت2 ) من التيار الأول وفق قانون لابلاس
ق1 = ت2 × ل × حم1
حم1 = 2 × 10^-7 × ت1 / ف
إذا
ق1 = ت2 × ل × 2 × 10 ^ - 7 × ت1 / ف

أي أن القوة التي يتعرض لها التيار الأول من التيار الثاني
= القوة التي يتعرض لها التيار الثاني من التيار الأول

وبشكل عام فإن القوة التي يؤثر بها أحد السلكيين على الآخر أو المتبادلة بينهما هي :
ق = 2 × 10^-7 × ت1 × ت2 × ل / ف

ملاحظات على العلاقة السابقة :

1 – القوتان المتبادلتان متساويتان في المقدار ومتعاكستان في الاتجاه ولكن محصلتهما لا تساوي الصفر ، لأنهما يؤثران على جسمين مختلفين .

2 – نطبق العلاقة السابقة في حالة كون الوسط العازل هواء أو فراغ ، حيث أن معامل النفاذية المغناطيسية يختلف من وسط لآخر .

3 - إذا كان التياران في اتجاه واحد فإن محصلة المجال المغناطيسي بينهما = حم الكبرى– حم الصغرى

وأما إذا كان التياران في اتجاهين مختلفين فإن محصلة المجال المغناطيسي بينهما = حم 1+ حم 2

نقطة التعادل :

في حالة ( تياران في اتجاه واحد )

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/force_between_2_currents4.jpg

موقعه : بين السلكين وأقرب للتيار الأصغر
قانونه : التيار الأصغر / س = التيار الأكبر / ( ف – س )
حيث أن ( ف ) المسافة بين السلكين ، و ( س ) بعد نقطة التعادل عن التيار الأصغر .
ملاحظة : في حالة طلب بُعد النقطة عن التيار الأكبر ، فإن علينا أن نحسب ( س ) ثم يكون المطلوب ( ف – س )

في حالة ( تياران في اتجاهين مختلفين )

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/force_between_2_currents5.jpg

موقعه : خارج السلكين من جهة التيار الأصغر
قانونه : التيار الأصغر / س = التيار الأكبر / ( ف + س )
حيث أن ( ف ) المسافة بين السلكين ، و ( س ) بعد نقطة التعادل عن التيار الأصغر .
ملاحظة : في حالة طلب بُعد النقطة عن التيار الأكبر ، فإن علينا أن نحسب ( س ) ثم يكون المطلوب ( ف + س )

[ناصر اللحياني]

عذرا .... يغنيكم مقطع الفيديو التالي عن الشرح أعلاه ،

لأنه إذا حضر الماء بطل التيمم ...

شرح الأستاذ الشيخ / عبد الله بن فهد الحنتوش
مشرف مادة الفيزياء - إدارة التربية والتعليم بمحافظة الخرج

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/048.jpg

http://www.4shared.com/file/40668465/68244908/_____.html
الفيديو بدقة عالية ( 75 م.ب )

[ناصر اللحياني]

دوران ملف موضوع في مجال مغناطيسي منتظم

بداية شاهدوا المقطعيين التاليين ( فيديو ) :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/rotation_coil1.jpg

أضغط على الرابط التالي بزر الفأرة الأيمن ثم أختر حفظ بإسم :
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/rotation_coil.rar

نلاحظ من مقطعي الفيديو أنه عند وضع ملف في مجال مغناطيسي منتظم بشكل موازي لاتجاهه ، فإن الملف يدور ، وهذا راجع إلى تعرض ضلعي الملف المتعامدين مع المجال المغناطيسي لقوتين متوازيتين متضادتين كونتا ازدواجا عمل على إدارة الملف .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/rotation_coil2.jpg
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/rotation_coil3.gif

توضيح :
بتطبيق قاعدة اليد اليمنى على الضلعين المتوازيين نجد أن المجال المغناطيس منطبق على اتجاه التيار ، فتكون القوة المغناطيسية مساوية للصفر .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/rotation_coil4.bmp

وبتطبيق قاعدة اليد اليمنى على الضلعين المتوازيين نجد أن المجال المغناطيس يؤثر عليهما بقوتين متعاكستين اتجاههما عمودي على المجال المغناطيسي وبالتالي يحدث ازدواجا ، يعطى عزمه من العلاقة التالية :

عز = ن ت حم س جتاي
س : مساحة الملف ، ي : الزاوية بين اتجاه ( حم ) ومستوى الملف .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/rotation_coil5.gif

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/rotation_coil.swf

ملاحظة من أخي الفريــــد :
يُستحسن في هذا الدرس التطرق إلى المحرك الكهربائي ، لأن أساسه العلمي له هو : (دوران ملف موضوع في مجال مغناطيسي منتظم ) .

[ناصر اللحياني]

ملاحظة مهمة :

الصور التالية توضح الضلعين المتعامدين والضلعين المتوازيين للملف المستطيل للصور أعلاه :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/rotation_coil7.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/rotation_coil8.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/rotation_coil9.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/rotation_coil10.JPG

[ناصر اللحياني]

التدفق المغناطيسي :

المقصود منه : اختراق خطوط المجال المغناطيسي لسطح أمامه .
تعريفه : عدد متجهات خطوط المجال المغناطيسي التي تخترق السطح بشكل عمودي .
ويقاس بوحدة : ويبر ( تكافئ : تسلا . متر2 )


العوامل المؤثرة عليه :

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/flux_magnetic.swf

1 – عدد اللفات فكلما زاد عدد اللفات زاد التدفق ، والسبب كما مر معنا في درس " المجال المغناطيسي لبعض أشكال التيار " ، هو أنه عندما تزداد عدد اللفات يزداد شدة المجال .
2 – شدة المجال المغناطيس : فكلما زادت شدة المجال زاد التدفق ، لأن زيادة شدة المجال يعني زيادة خطوطه التي تخترق السطح بشكل عمودي .
3 – مساحة السطح : لاحظ في الصورتين التاليتين أنه كلما زادت المساحة زاد التدفق

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/flux_magnetic5.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/flux_magnetic6.jpg

4 –الزاوية بين اتجاه المجال المغناطيسي ومستوى الملف ، من الصور التالية يتضح أنه التدفق يكون أكبر ما يمكن عندما تكون الملف عموديا على اتجاه المجال ، وكلما قلت الزاوية قلّ التدفق ، لينعدم عندما يكون موازيا .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/flux_magnetic1.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/flux_magnetic2.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/flux_magnetic3.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/flux_magnetic4.jpg


يعطى التدفق المغناطيسي بالعلاقة التالية :
تد = ن × حم × س × جاي

تعريف الويبر : هو التدفق المغناطيسي لمجال منتظم شدته ( 1 تسلا ) من خلال سطح مساحته ( 1 م2 ) بشكل عمودي .
غ

[ناصر اللحياني]

المغناطيس الضعيف : هو مغناطيس يصنع من مواد مثل الحديد والنيكل، وتسمى المواد المغنطيسية اللينة، لأنها لا تستعيد مغنطيسيتها خارج المجال المغنطيسي القوي. فالإبرة الحديدية الممغنطة، على سبيل المثال، تفقد مغنطيسيتها عند إبعادها عن المجال المغنطيسي.

المغناطيس القوي: هي مواد تحتفظ بمغنطيسيتها بعد مغنطتها، ولذلك تسمى المواد المغنطيسية الصلبة. والعديد من المغانط الدائمة القوية سبائك (خلائط) تتكون من الحديد أو النيكل أو الكوبالت، مخلوطًا بمواد أخرى. وتشمل هذه السبائك المغنطيسية الألنيكو، وهو مجموعة من السبائك المحتوية عادة على خليط من الألومنيوم والنيكل والكوبالت والحديد والنحاس؛ وسبيكة من الكوبالت والكروم تسمى السبيكة الكوبالتية الكرومية. وقد أنتجت سبائك محتوية على عناصر فلزية تسمى عناصر الأتربة النادرة بعضًا من أقوى المغانط الدائمة. وتشمل هذه السبائك السبيكة الكوبالتية السمريومية، المكونة من خليط من الكوبالت وعنصر السمريوم الذي ينتمي إلى عناصر الأتربة النادرة؛ وتوليفة من الحديد والبورون وعنصر ترابي نادر يسمى النيوديميوم. وتتكون مجموعة أخرى مهمة من السبائك المغنطيسية، تسمى الحديديات، من الحديد والأكسجين وعناصر أخرى. وينتمي إلى هذه المجموعة المغنطيس المعروف باسم المجنتيت أو الحجر المغنطيسي، وهو أفضل مغنطيس دائم طبيعي معروف.

[ناصر اللحياني]

أولا : جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MRI1.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MRI2.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MRI3.jpg

يعتبر التصوير بالرنين المغناطيسي من أحث أنواع التصوير الطبي وأكثرها أمانا لجسم الإنسان .
يستخدم التصوير بالرنين المغناطيسي للتشخيص والكشف عن الإصابات في العمود الفقري وكذلك الأورام بوضوح , كما يستخدم أيضا للكشف عن وجود انسداد في الأوعية الدموية .


المبدأ العلمي الذي يعتمد عليه

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MRI1.swf

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MRI2.swf

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/MRI3.swf


يقع المريض أثناء عمل جهاز الرنين المغناطيسي تحت تأثير مجال مغناطيسي قوى يؤثر على البروتونات ( ذرات الهيدروجين الموجودة في الماء ) داخل جسم الإنسان (لأن الماء يشكل75% من كتلة جسم الإنسان ) و والبروتونات في طبيعتها تتحرك حركة مغزلية بتردد معين وفي الوقت نفسه تتحرك حركة عشوائية , أما عند تعرضها للمجال المغناطيسي القوي فإنها تتحرك بانتظام في اتجاهين ( مع المجال المغناطيسي أو عكسه ) إلا أن البروتونات التي تتحرك بنفس اتجاه المجال يكون عددها أكبر من الأخرى وفي الوقت نفسه تكون أكثر استقرارا .

يسلط على هذه البروتونات موجات بتردد معين , فإذا توافق تردد هذه الموجات مع تردد البروتونات يحدث ما يسمى الرنين المغناطيسي وتنحرف البروتونات عندئذ عن مسارها بزاوية 90 ْ وتصبح في وضع غير مستقر , لأنها امتصت طاقة من الموجات المسلطة عليها , وعند توقف تأثير الموجات على هذه البروتونات يفقد البروتون الطاقة التي اكتسبها على شكل موجة ذات تردد معين ( تسمى هذه العملية بالاسترخاء للبروتون ) وذلك ليعود إلى وضعه الأصلي , وتسجل هذه الموجات ضمن جهاز الرنين المغناطيسي ليسجلها على هيئة صورت تعطي تفاصيل محددة . وقد لاحظ العلماء أن زمن الاسترخاء يختلف حسب مكان وجود الماء , فزمن الاسترخاء لبروتونات الماء في الأكياس المائية أكبر من زمن مثيلاتها في الأورام السرطانية مما يمكن للمتخصص معرفة نوع الورم بناء على الصورة المتوفرة .

[ناصر اللحياني]

في الرابط التالي

(( 6 مقاطع فيديو لأجهزة ))

الرنين المغناطيسي والجلفانوميتر والأميتر والفولتميتر

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/galvanometer.rar

[ناصر اللحياني]

ثانيا : جهاز الجلفانومتر ذي الملف المتحرك

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/galvanometer2.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/galvanometer1.jpg

وظيفته :
يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة التي تصل إلى 10 ^ - 10 أمبير ، مع تحديد اتجاهها .

فكرة عمله :
عزم الازدواج الناشئ عن التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي

تركيبه :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/galvanometer4.png

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/galvanometer3.jpg

مغناطيس قوي على شكل حرف U ,ملف قابل للدوران , نابض خفيف (زنبرك يعمل على إعادة الملف لوضعه الأصلي) , مؤشر متصل بالملف .

طريقة عمله :
عندما يمر تيار في الملف ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي يعمل على دوران الملف ، وينشأ عزم ازدواج آخر من النابض يقاوم هذا الدوران فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران ويشير مؤشر الجلفانومتر لقيمة التيار المراد قياسها .

شرط اتزانه :
تساوي العزمين المتضادين ( العزم الناشئ عن المجال والناشئ عن النابض )

عيوبه :
التيار الكبير قد يؤدي إلى تلفه ( لكبر عزم الملف عن عزم النابض فيتلف النابض وبالتالي الجهاز )

مميزاته :
1- يقس تيارات أقل من الميكرو أمبير
2- لا يتأثر بالعوامل الجوية ( رطوبة وخلافه ) ولا يتأثر بالمغناطيس القريب منه .

ملاحظة :
سمي الجلفانومتر ذي الملف المتحرك بسبب أن الجزء المتحرك فيه هو الملف , وكما يوجد نوع آخر يسمى الجلفانومتر ذي المغناطيس المتحرك لا يستخدم في الوقت الحاضر , وفيه يكون الجزء المتحرك هو إبرة مغناطيسية .

[ناصر اللحياني]

ثالثا : الأميتر :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ammeter_voltmeter1.jpg

وظيفته :
جهاز يستخدم لقياس شدة التيارات الكبيرة في الدائرة الكهربائية.

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ammeter_voltmeter4.jpg

تركيبه : جلفانومتر مضافا إليه مقاومة صغيرة جدا (م ) توصل مع ملف الجلفانومتر على التوازي ( تسمى مجزئ التيار )
السبب: ليحدث تفرع للتيار المراد قياسه (ت) حيث يمر جزء صغير من التيار (ت1) عبر ملف الجلفانومتر والجزء الكبير من التيار يمر عبر المقاومة الصغيرة (م) ( تذكر أن العلاقة بين شدة التيار والمقاومة هي علاقة عكسية وفق قانون أوم )

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ammeter_voltmeter2.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ammeter_voltmeter5.jpg

العلاقة الرياضية :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ammeter_voltmeter3.gif

بما أن المقاومتان على التوازي :
فرق الجهد ثابت
ويكون جـ = جـ .
م. ت1 = م ( ت – ت1 )
م = م. × ت1 / ( ت- ت1)

لاحظ أن القوة المضاعفه للمجزئ
ض = ت/ت1

مقاومة مجزئ التيار
م = م. / ( ض – 1 )

توضيح الرموز :
م. : مقاومة الجلفانومتر
ت1 : التيار المار في الجلفانومتر ( أكبر تيار )
م : مقاومة مجزئ التيار ( المقاومة المضافة )
ت : شدة التيار الذي يقيسه الأميتر ( أكبر تيار )
( ت- ت1) : التيار المار في مجزئ التيار

[ناصر اللحياني]

رابعا : الفولتميتر :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ammeter_voltmeter6.jpg

وظيفته :
جهاز يستخدم لقياس فرق الجهد بين نقطتين في الدائرة الكهربائية .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ammeter_voltmeter9.jpg

تركيبه :
جلفانومتر مضافا إليه مقاومة كبيرة توصل مع ملف الجلفانومتر على التسلسل (م) , ( تسمى مضاعف الجهد )

السبب :
لتقليل كمية التيار المارة في ملف الجلفانومتر حتى لا يؤثر على شدة التيار المار في الدائرة الرئيسية وتحافظ على سلامة ملف الجلفانومتر.

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ammeter_voltmeter7.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ammeter_voltmeter10.jpg

العلاقة الرياضية :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ammeter_voltmeter8.gif


بما أن المقاومتان على التوالي إذا فرق الجهد غيرثابت ويكون
جـ = جـ . + جـ 1
جـ = ت1 ( م + م . )

مقارنة :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/ammeter_voltmeter11.JPG

خامسا : الأفوميتر :

وهو جهاز يمكن استخدامه لقياس شدة التيار أو فرق الجهد أو مقدار المقاومة ويتم ذلك حسب رغبة المستخدم عن طريق قرص يدار ليحدد مجال الاستخدام .

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/galvanometer.swf

[ناصر اللحياني]

قياس المقاومة الكهربية

1- لو أردنا قياس قيمة مقاومة موصلة بدائرة ما فيجب إزالتها من الدائرة قبل بدء القياس حتى نحصل على القراءة الصحيحة

2- ثم نقوم بلمس طرف المجس الأحمر (الموجب) بأحد أطراف المقاومة وطرف المجس الأسود (السالب) بطرف المقاومة الآخر وسوف تظهر لنا قيمة المقاومة في شاشة الأوميتر

http://perso.menara.ma/~belhajhaytam/measure-resistance.gif


قياس فرق الجهد

لو أردنا قياس قيمة فرق الجهد في المقاومة العلوية فما علينا إلا أن نلامس طرف المجس الأحمر (الموجب) بأحد أطراف المقاومة وطرف المجس الأسود (السالب) بطرف المقاومة الآخر وسوف تظهر لنا قيمة فرق الجهد في شاشة الفولتميتر كما بالشكل التالي

http://perso.menara.ma/~belhajhaytam/measure-voltage.gif


قياس شدة التيار

لو أردنا قياس شدة التيار المار في الدائرة فيجب أن نجعل التيار يمر عبر الأميتر لقياسه (أي يجب أن نوصل الملتيمتر بالتسلسل مع الدائرة) كما هو موضح هنا فنرى هنا أن التيار يدخل إلى الملتيمتر عن طريق المجس الأحمر ثم يغادره عن طريق المجس الأسود ليكمل دورته في الدائرة.

http://perso.menara.ma/~belhajhaytam/measure-current.gif

[ناصر اللحياني]

للإستزادة :

هناك نوعان أساسيان من الأميترات: القياسية والرقمية.
لا يحتوي الأميتر الرقمي على أي أجزاء متحركة. وعندما يمر تيار من خلال المقياس فإنه يحول الجهد الكهربائي بين نقطتين إلى رمز رقمي ثم يعالج هذا الرمز إلِكترونيًا لحساب التيار.

[ناصر اللحياني]

الحث الكهرومغناطيسي

بداية : في الرابط التالي ( 11 مقطع فيديو ) للحث الكهرومغناطيسي ( فاراداي + لنز )

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/electromagnetic_induction.rar

[ناصر اللحياني]

مقدمة :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/electromagnetic_induction5.gif

مايكل فاراداى (1791 – 1867م) كيميائي وفيزيائي إنكليزي، علم نفسه بنفسه وعمل كبائع للكتب فكرس أمسياته لدراسة الفيزياء و الكيمياء، وأعظم أعمله في مجال الكهرباء والمغناطيسية.

وكما ذكرنا في درس سابق أن العالم أورستد أثبت في عام 1819 م ، أن التيار الكهربائي عند مروره في موصل فإنه يولد مجالا مغناطيسيا ، ولم يكن في حسبان أحد قبل عام 1831م أن يحث العكس ، إلا أنه في ذلك العام اكتشف فاراداي مصادفة أنه يمكن توليد التيار الكهربائي اعتمادا على المجال المغناطيسي ، وهذا ما عُرف بظاهرة الحث الكهرومغناطيسي.

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/electromagnetic_induction3.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/electromagnetic_induction2.gif


WIDTH=400 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/electromagnetic_induction6.swf


تجربة فاراداي :

الأدوات :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/electromagnetic_induction1.jpg

قضيب مغناطيسي قوي - ملف - ملي أميتر ( جلفانومتر صفر تدريجه فى المنتصف ) .

خطوات التجربة و المشاهدة :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/electromagnetic_induction3.jpg


WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/electromagnetic_induction1.swf


عند إدخال المغناطيس بسرعة في الملف عموديا على مستواه ينحرف مؤشر الجلفانومترلحظيا فى اتجاه معين .
عند إخراج المغناطيس بسرعة خارج الملف ينحرف مؤشر الجلفانومتر فى الاتجاه المضاد .
عند توقف المغناطيس عن الحركة يتوقف مؤشر الجلفانومتر .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/electromagnetic_induction2.jpg

WIDTH=400 HEIGHT=450
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/electromagnetic_induction2.swf


الاستنتاج :

تتولد ( قوة محركة كهربية لحظية تأثيرية مستحثة ) وتسمي الظاهرة السابقة بالحث الكهرومغناطيسي .

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/electromagnetic_induction3.swf


توضيح :

إذا تحرك موصل داخل مجال مغناطيسي بحيث تعمل حركته على تقطيع هذه الخطوط فإنه سوف يتولد عبر الموصل تيار كهربائي لحظي سرعان ما يزول عند توقف الحركة ويسمى هذا التيار بالتيار الحثي ويُعرف بأنه : هو ذلك التيار المتولد بفعل حركة موصل في مجال مغناطيسي .

أضغط على الرابط التالي بزر الفأرة الأيمن ثم أختر حفظ بإسم :
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/electromagnetic_induction8.swf


ملاحظة :

1- حركة الموصل في مجال مغناطيسي ليست الطريقة الوحيدة لتوليد تيار حثي ، فهناك طريقة أخرى وهي حركة ملف حول مغناطيس او (حركة مغناطيس داخل ملف) ، وهنا أيضاً سبب توليد التيار هو تقطيع خطوط المجال او ما يسمى تغير في التدفق المغناطيسي.
ومن هنا نستخلص أن التيار الحثي تولد بفعل تغير في عدد خطوط المجال المغناطيسي الذي قطع موصلاً (سواء كان سلكاً أم ملفاً ) .
2 – لا يتولد تيار حثي عندما تكون حركة الموصل موازية لخطوط المجال المغناطيسي
3– لا يتولد تيار حثي عندما يكون الموصل ساكناً أو الملف ساكناً في مجال مغناطيسي.

تعريف الحث الكهرومغناطيسي :

هو ظاهرة توليد ( قوه محركة كهربية لحظية تأثيرية مستحثة ) نتيجة قطع موصل لخطوط مجال مغناطيسي .

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/electromagnetic_induction9.swf



شروط تولد قوة محركة تأثيرية :
1 - وجود موصل دائرته مغلقة
2 - وجود حركة
3 - وجود مغناطيس

نص قانون فاراداي :
عندما يتغير تدفق المجال المغناطيسي خلال دائرة كهربائية تتولد فيها قوة محركة كهربائية تأثيرية يتناسب مقدارها مع معدل تغيّر التدفق بالنسبة للزمن .

الصيغة الرياضية :

قم = - Δ تد / Δ ز


ملاحظات هامة :

1- الإشارة السالبة في قانون فاراداى لها معني فيزيائي فقط لذلك تهمل في الحسابات و يفسرها لنز .
2- إذا كان التدفق يخترق ملف مكون من عدد ( ن ) من اللفات يكون قانون فاراداى :

قم = - ن Δ تد / Δ ز

[ناصر اللحياني]

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/electromagnetic_induction4.jpg

هنريك لنز عالم ألماني المولد .

نص قاعدة لنز :
إن اتجاه التيار التأثيري المتولد في ملف يقاوم السبب الذي أحدثه .

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/electromagnetic_induction4.swf


http://www.phys4arab.net/uploood/naser/electromagnetic_induction1.gif


WIDTH=500 HEIGHT=300
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/electromagnetic_induction10.swf


تجربه لتحقيق قاعدة لنز :
نفس تجربة فاراداى ولكن نأخذ في الاعتبار تحديد القطب الداخل والخارج حتى يتسنى لنا تفسير قانون سبب وضع الإشارة السالبة في قانون فاراداى .

تفسير قاعدة لنز :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/electromagnetic_induction4.gif


- عند تقريب القطب الجنوبي للمغناطيس من الملف يتولد فيه تيار كهربي مستحث في اتجاه معين بحيث يكون قطبا جنوبيا عند طرف الملف المواجه للقطب الجنوبي للمغناطيس ( فيقاوم حركة الدخول بالتنافر )

- عند إبعاد القطب الجنوبي للمغناطيس من الملف يتولد في الملف تيار كهربي مستحث في اتجاه معين بحيث يكون قطبا شماليا عند طرف الملف المواجه للقطب الجنوبي للمغناطيس (فيقاوم حركة الخروج بالتجاذب)

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/electromagnetic_induction5.swf


WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/electromagnetic_induction11.swf


ملاحظات :

1- اتجاه انحراف مؤشر الجلفانومتر يدل على اتجاه التيار ولذلك يمكنك تحديد أقطاب الملف .
2- يمكن إجراء نفس خطوات التجربة السابقة بعد عكس الملف (تقريب القطب الشمالى وإبعاده)


من درر الأستاذ إحسان :
لكي تحدد اتجاه التيار التأثيري بقانون لنز فيجب أن تضع سؤالين وتجيب عليهما .
س1 - ماهو السبب ؟
س2 - كيف يقاوم السبب ؟
لنطبق هذا الكلام على دخول القطب الشمالي لمغناطيس في ملف :
جـ1 - السبب : دخول المغناطيس في الملف ابتداءً بقطبه الشمالي .
جـ2 - كيف يقاوم السبب : يجب أن يكون طرف الملف القريب
من المغناطيس قطباً شمالياً ليبعد المسبب وهو المغناطيس .
الآن نتعامل مع الملف :
1- خط المجال في داخل الملف من القطب الجنوبي إلى القطب الشمالي .
2 - طبق قاعدة اليد اليمنى المقبوضة لتحديد اتجاه التيار .

[ناصر اللحياني]

العلاقة بين القوة المحركة التأثيرية المتولدة في موصل وبين سرعة حركته في المجال المغناطيسي

لاحقا بإذن الله تعالى

[ناصر اللحياني]

الحث الكهرومغناطيسي الذاتي :

جوزيف هنري

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Self_Inductance1.jpg

عالم , مهندس ومكتشف أمريكي ولد في نيويورك عام 1797 م أكمل دروسه العلمية كمهندس ثم اتجه نحو العلوم الفيزيائية فبرع في هدا النطاق من اشهر أعماله قام باكتشاف المغناطيس الكهربائي عام 1728 م ، وكذلك اكتشاف الحث الذاتي عام 1832 م بعد أن اكتشف فاراداي ظواهر الحث الكهرومغناطيسي بسنة واحدة في عام 1831م .

ذكرنا في الدرس السابق ( الحث الكهرومغناطيسي – فاراداي ) أن التيار ينشئ في الدائرة الكهربية عندما يتغير التدفق المغناطيسي خلال الدائرة مع الزمن. وفي هذا الدرس سنتعرف على الحث الذاتي الذي ينشئ في الدائرة نفسها عند غلق أو فتح الدائرة الكهربية ، أو ينشئ في دوائر التيار المتردد حيث أن التيار يتغير باستمرار مع الزمن .

تعريف الحث الكهرومغناطيسي الذاتي :
هو تولد قوة محركة كهربائية تأثيرية في ملف عند تغير شدة التيار في الدائرة .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Self_Inductance2.jpg


وذلك بسبب أن تغيّر شدة التيار يُحدث تغيّر في التدفق المغناطيسي المحيط بالدائرة ، ثم وكما قال فاراداي: أنه عندما يتغير تدفق المجال المغناطيسي خلال دائرة كهربائية تتولد فيها قوة محركة كهربائية تأثيرية يتناسب مقدارها مع معدل تغيّر التدفق بالنسبة للزمن .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Self_Inductance3.jpg


WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Self_Inductance.swf

من قانون فاراداي نستطيع إيجاد صيغة رياضية للتعبير عن الحث الذاتي ، حيث أن التدفق المغناطيسي يتناسب مع المجال المغناطيسي و المجال المغناطيسي يتناسب مع التيار في الدائرة لذا فإن القوة الدافعة الكهربية للحث الذاتي تتناسب مع التغير في التيار الكهربي.
وهذا ما يفسر فيزيائياَ تولد شرارة ضوئية عند نزع فيش الكهرباء أو تثبيتها وكذلك إضاءة المصابيح أو إطفاءها :
حيث أنه عند فتح أو إغلاق الدائرة الكهربية يحدث تغير في التدفق المغناطيسي المحيط بالدائرة الكهربية نتيجة تغير شدة التيار المارة . فينشأ عن ذلك تيار تأثيري في نفس الدائرة الكهربية ويكون اتجاه التيار المتولد معاكساَ لاتجاه التيار الأصلي . مما يؤدى إلى تولد الشرارة التي نشاهدها ، وهذا ما نسميه بالحث الكهرومغناطيسي الذاتي .

Δ تد = ثا Δ ت ( وبالقسمة على Δ ز )
Δ تد / Δ ز = ثا Δ ت / Δ ز
قم = ثا Δ ت / Δ ز

- قم = ذ Δ ت / Δ ز

حيث:
قم : القوة المحركة التأثيرية الذاتية ( فولت )
(ذ) ثابت يسمى معامل الحث الذاتي للملف ويقاس بوحدة تسمى (هنري ) وتعتمد
Δ ت = ت2 – ت1 ، التغير في شدة التيار الكهربائي ( أمبير ) .
Δ ز زمن التغير في شدة التيار .

معامل الحث الذاتي للملف :
مقدار القوة المحركة الكهربائية التأثيرية الذاتية المتولدة في الملف أثناء تغير مقداره بمعدل أمبير واحد لكل ثانية .
أو
النسبة بين القوة المحركة الكهربائية التأثيرية الذاتية المتولدة في الملف ومعدل تغير شدة التيار المار بالملف .

الهنري :
هو معامل الحث الذاتي لملف تتولد فيه قوة محركة كهربائية تاثيرية ذاتية مقدارها فولت واحد عندما يكون معدل تغير شدة التيار المار به امبير واحد لكل ثانية .

العوامل المؤثرة على معامل الحث الذاتي
قيمته على خصائص الملف من حيث الطول وعدد اللفات ومساحة المقطع ونوع الوسط .

ذ = μ × ن2 × س / ل
μ : النفاذية ، ن : عدد اللفات ، س : مساحة المقطع ، ل: طول الملف


الحث المتبادل :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Self_Inductance4.jpg

هو تولد قوة محركة كهربائية تأثيرية في ملف أثناء تغيير شدة التيار لملف آخر مجاور له .


في الرابط التالي مقطعيّ فيديو للحث الذاتي :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Self_Inductance.rar

[ناصر اللحياني]

المولد الكهربائي

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Dynamo6.gif


الغرض منه
تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية بناء على ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Dynamo2.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Dynamo1.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Dynamo4.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Dynamo3.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Dynamo1.jpg


WIDTH=300 HEIGHT=250
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Dynamo7.swf


تركيبه :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Dynamo5.jpg

1 - ملف نحاس ملفوف حول قلب من الحديد المطاوع قابل للدوران حول محور .
2 - مغناطيس قوي على شكل حرف U يدور الملف بين قطبيه .
3 – فحمتان ( فرشتان ) لنقل التيار إلى الدائرة الخارجية .

مبدأ عمله :

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Dynamo2.swf

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Dynamo1.swf


عند دوران الملف بتأثير قوة خارجية يتغير التدفق عبر الملف بسبب تغير الزاوية بين اتجاه حم ومستوى الملف , فينشأ عن ذلك تولد تيار تأثيري في الملف يمر عبر الفرشاتين إلى الدائرة الخارجية , ويتميز هذا التيار بأنه متغير القيمة ثابتة الاتجاه DC ,

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Dynamo6.swf

وليصبح التيار ثابت القيمة ، يتم زيادة عدد الملفات ليصل عددها إلى 10 ملفات أو أكثر ملفوفة حول قلب واحد من الفولاذ وبين كل ملف وآخر زاوية صغيرة .

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Dynamo4.swf

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Dynamo5.swf


ملاحظة :
يعتبر المولد جهاز عكوس , أي أننا لو زودناه بالتيار الكهربائي ( الطاقة الكهربائية ) من مصدر خارجي فسوف يدور ملف المولد ( ينتج طاقة حركية ) وفي هذه الحالة نسميه المحرك الكهربائي .

ومن الأمثلة على المحركات : المروحة , مضخة الماء الكهربائية , الخلاط .

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Dynamo3.swf


http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Dynamo8.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Dynamo7.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Dynamo10.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Dynamo9.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Dynamo11.jpg


مقاطع فيديو أكثر من رائعة للمولد الكهربائي ( كيف مقاطع تصنع مولدا كهربائيا بأدوات متوفرة ؟ )

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Dynamo.rar

[ناصر اللحياني]

المحرك الكهربائي

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Motor8.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Motor3.jpg

الغرض منه

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Motor1.swf


http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Motor1.jpg

تحويل الطاقة الكهربائية الى طاقة حركية


تركيبه

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Motor9.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Motor7.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Motor14.jpg

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Motor2.swf

يشبه تركيب مولد التيار المستمر حيث يتركب من

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Motor6.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Motor5.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Motor4.gif

1. مغناطيس قوي على شكل حذاء الفرس قطباه متقابلان
2. ملف مستطيل الشكل من سلك نحاسي معزول وعدد لفاته كبير ملفوف طوليا حول قلب اسطواني من الحديد المطاوع مكون أقراص رقيقة معزولة للحد من التيارات الدوامية وبحيث يكون الملف والقلب الحديدي قابلان للدوران بين قطبي المغناطيس
3. اسطوانة نحاسية مشقوقة الى نصفين بينهما مادة عازلة ويتصلان بطرفي الملف ويدوران مع الملف ويجب أن يكون المستوى المار بالشق الفاصل لنصفي الاسطوانة عموديا على مستوى الملف
4. فرشتان من الكربون أو المعدن ثابتتان وتلامسان نصفي الاسطوانة أثناء دورانهما وتتصلان بقطبي البطارية

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Motor13.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Motor12.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Motor11.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Motor10.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Motor2.jpg

نظرية عمله

إذا مر تيار في كهربائي في سلك متقاطع مع مجال مغناطيسي فان السلك يتأثر بقوة تعمل على تحريكه في اتجاه عمودي على كل من اتجاه المجال واتجاه التيار أو إذا مر تيار في ملف على شكل مستطيل متقاطع مع مجال مغناطيسي فان الملف يتأثر بعزم ازدواج يعمل على دورانه حول محوره .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Motor18.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Motor15.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Motor16.bmp

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Motor17.gif


مقاطع فيديو رائعة جدا ، ومن ضمنها ( كيف مقاطع تصنع محركا كهربائيا بأدوات متوفرة ؟ )

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/Motor.rar

[ناصر اللحياني]

المحول الكهربائي

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/transformer1.swf

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/transformer5.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/transformer7.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/transformer6.jpg

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/transformer1.gif

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/transformer2.gif

المحول هو أداة لنقل القدرة الكهربائية بين دائرتين تعملان على جهدين مختلفين أي أن الغرض من استخدام المحول هو تغيير قيمة فرق الجهد .

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/transformer4.jpg

أنواع المحولات الكهربائية :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/transformer3.gif

محولا رافع للجهد : يستخدم لرفع جهد المصدر الكهربائي ويكون فيه عدد لفات الملف الثانوي أكبر من الابتدائي
محولا خافض للجهد : يستخدم لخفض جهد المصدر الكهربائي ويكون فيه عدد لفات الملف الابتدائي أكبر من الثانوي

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/transformer8.jpg

تركيب المحول :
1 - ملف ابتدائي يوصل بمصدر الكهرباء .
2 - ملف الثانوي يوصل بالحمل ( الجهاز الكهربائي ) ,
3 - قلب مكون من شرائح الفولاذ ، و يكون الملف الثانوي في جانب والملف الابتدائي في الجانب الآخر .

ملاحظة :
لا يوجد اتصال مباشر بين الملفين و أنما يكتسب الملف الثانوي جهده بواسطة الحث الكهرومغناطيسي الناتج من الملف الابتدائي حسب قانون فاراداي .

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/transformer3.swf

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/transformer4.swf

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/transformer5.swf

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/transformer6.swf


WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/transformer7.swf


WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/transformer8.swf


WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/transformer10.swf


طريقة عمل المحول :
عند توصيل الملف الابتدائي بمصدر للتيار المتردد ( المتناوب ) ينشأ عن تغير ( تردد ) التيار مجال مغناطيسي متغير وهذا ينشأ عنه قوة محركة كهربائية في الملف الثانوي حسب قانون فاراداي ، ويعتمد مقدار فرق الجهد المتولد في الملف الثانوي ( جـ 2 ) على مقدار فرق الجهد المؤثر في الملف الإبتدائي (جـ1) وعلى عدد لفات الملف الثانوي (ن2) وعدد لفات الابتدائي (ن1) حسب العلاقة :

جـ1 / ن1 = جـ2 / ن2

WIDTH=500 HEIGHT=400
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/transformer2.swf


وعادة ترتفع درجة حرارة المحول بسبب مقاومة أسلاك ملفاته , بسبب التيارات المتولدة في القلب الحديدي , ولهذا فإن المحولات الضخمة تغمر في زيت خاص يدار بواسطة مضخة من أجل تبريد الملفات .


مقاطع فيديو :

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/transformer.rar

[العالمه]

وايضا ما علاقة هذان الجهازان في الواقع ... اي ماهي الفائده منهم؟؟

[..-Ghadeer-..]

جزاك الله خير واسكنك ووالديك الفردوس الاعلى من الجنة ,,,,,,,

[ناصر اللحياني]

منتخب السرعات ، يعني مُرشح السرعات أو مُنتقي السرعات

ومطياف الكتلة يعني قياس الكتل بتتبع الآثار الطيفية للجسيمات ،

وأما أستخدامهما ، فأعتقد أنه يكون في المعامل ومجال الأبحاث فقط ،

ولا أعلم إن كان لهما أستخدمات غير ذلك .

[الفريد]

بارك الله فيك أخي الفاضل ناصر و كتب الله لك به الأجر


و جزاك عنا خير الجزاء

[ميزان]

الله يعطيك العافيه

[ميزان]

الله يعطيك العافيه

[khaled1966]

عمل جبار تشكر عليه جعله الله في ميزان حسناتك

[زينب]

السلام عليكم
شكرا استاذنا الفاضل على المناقشة الرائعة
لكن بودي أن اسأل عن الفلاش الثاني في قانون لورنتز
الشحنه تتحرك بشكل عمودي على المجال المغناطيسي لذلك تأخذ مسارا دائريا
ولكن ماذا تعني النقطة الحمراء التي تتحرك حولها الشحنه؟
ولك جزيل الشكر

[زينب]

السلام عليكم
شكرا لك استاذنا الفاضل على المناقشة الرائعة للدروس
لكن اتمنى أن أعرف بعض الأجهزة التي نستخدم فيها جهازي منتخب السرعات ومطياف الكتلة
ولك جزيل الشكر

[khaled1966]

كل الشكر لك أخي ناصر

[فديت أمي]

جزاك الله خير ....ولا حرمك الله الأجر

[فيزيائيه صغيرونه]

جزاك الله الجنه

والله انى اجد صعوبه في شرح المغناطيسيه

رفع الله درجاتك واعلى مراتبك

[khaled1966]

أقترح أن يكون هناك مجال لشراء هذه الفلاشات على قرص سيدي يحمل شعار الملتقى لأن تحميله من الموقع عبر الأنترنيت يأخذ وقت طويل وقد لا تعمل الملفات المحملة
أرجو من الإدارة مناقشة هذا الأقتراح وأن يكون سعر المبيع قريب من سعر التكلفة لتعم الفائدة ويكون العمل خالص لوجه الله
كل الشكر لكم محبكم بالله
اخوكم
خالد من سوريا الحبيبة

[الحارث]

بارك الله الجهود المثمرة وزاد في علمكورزقك من خير الدنيا والآخرة

[احب الفيزياء مووت]

ربي يعطيك العافيه

ماقصرت يالطيب

والله يجعله في ميزان اعمالك بالجنه

شرح رااااااااااائع جدآ بصراحه كنت متخوفه من الدرس

لكن بعد ماقرآت الشرح احس نفسي جدآ متمكنه منه

الله لايحرمنا من آمثالك

[طيف الامل]

راااائع جداااااااا
اسأل الله العظيم ان يبارك فيك وفي عملك
وفي وقتك
لا اعلم لو لم تكن انت هنا ...
لكنت في حيره ..
انا اول سنه ادرس واعطي ثلاث مراحل
وانت بارك الله فيك توفر لي الجهد والوقت
وتبسط المعلومه

[مسك الفيزياء]

غفر الله لك ووفقك وبارك فيك

[عادل الثبيتي]

يعطيك العافيه وبارك الله فيك وجزاك الله خيـــــــــــراً ،،،

[ahsh]

بارك الله فيك

[فيزيائية عاشقة]

شكرا اخي

ولكن لم افهم كيف تم التوصيل
هل وضع السلك بوسط الزئبق مباشرة

اي سؤالي كيف وصل مع الزئبق


ارجووووووووو التوضيح مهم


وشكرا للاهتمام

[جوديان]

بورك فيك وجزيت خيرا ونفع الله بك

[kingstars18]

بارك الله فيك أخي ناصر

[حنين..]

[FONT="Arial"]
[/FONT ]
رائع جدا ونشكر جميع القائمين على الدورة والشكر موصول للملتقى لإتاحة الفرصة للجميع للأطلاع على هذا الجهد الرائع :emot19_thumbsup:

[احب الفيزياء مووت]

يعطيك العافيه وبارك الله فيك وجزاك الله خيـــــــــــراً

[عادل الثبيتي]

يعطيك العافيه وبارك الله فيك وجزاك الله خيـــــــــــراً ،،،

[ابو ريمااا]

الله يعطيك العافية

[سانديبل]

الله يعافيكم على هذا المجهود بس انا مايفتح عندي

[bmw999bmw]

الله يعطيك العافية على هذا المجهود الرااااااااااااااااااااااااااااائع

[الحارث]

بارك الله فيكم وفي علمكم جاري التحميل

[أمبير]

thakssssssssssss

[ناصر اللحياني]

بارك الله في الجميع ، وجزيتم خيرا .

[ناصر اللحياني]

بارك الله في الجميع .

السلام عليكم
شكرا لك استاذنا الفاضل على المناقشة الرائعة للدروس
لكن اتمنى أن أعرف بعض الأجهزة التي نستخدم فيها جهازي منتخب السرعات ومطياف الكتلة
ولك جزيل الشكر

الذي أعرفه هو أن جهاز منتخب السرعات يستخدم في جهاز مطياف الكتلة ،

ولا أعلم أجهزة غير ذلك ، و آمل من الأخوة الذين لديهم علم بذلك أن يفيدونا

ولهم جزيل الشكر .

[ناصر اللحياني]

بارك الله في الجميع ،

السلام عليكم
شكرا استاذنا الفاضل على المناقشة الرائعة
لكن بودي أن اسأل عن الفلاش الثاني في قانون لورنتز
الشحنه تتحرك بشكل عمودي على المجال المغناطيسي لذلك تأخذ مسارا دائريا
ولكن ماذا تعني النقطة الحمراء التي تتحرك حولها الشحنه؟
ولك جزيل الشكر

تعني مركز الدوران الشحنة في حالة تأثرها بالمجال المغناطيسي

ولاحظي أنه في حالة إنعدام المجال المغناطيسي تختفي النقطة

( جربي ذلك بتحديد قيمة المجال مساوية للصفر ) .

[ناصر اللحياني]

بارك الله في الجميع ، وجزيتم خيرا .

شكرا اخي
ولكن لم افهم كيف تم التوصيل
هل وضع السلك بوسط الزئبق مباشرة
اي سؤالي كيف وصل مع الزئبق
ارجووووووووو التوضيح مهم
وشكرا للاهتمام

نعم يوضع السلك بوسط الزئبق ، والزئبق موصل للتيار .

[ناصر اللحياني]

وإيّأك ، وجزيت خيرا .

[ناصر اللحياني]

شكرا لكم .. وجزيتم خيرا .

[ناصر اللحياني]

وإيّاك ، وجزيت خيرا .

[ناصر اللحياني]

العفو . بارك الله فيك أخي خالد .

[مسك الفيزياء]

أسأل الله لك لذة النظر إلى وجهه الكريم ووالديك وأهلك
آآآآآآآآمين

[حفيده انيشتاين]

:
:

:)

جزاك الله خير وجعله في ميزان حسناتك...

[حفيده انيشتاين]

بارك الله فيك

[العالمه]

جزاك اله خيرا ...... ولكن
هل ممكن ان اربط الدرس بالاعمده الكهربائية الموجوده في الشوارع ؟؟ اذا كان كذلك فكيف اربطها ؟؟

[جـــــــود]

شكراً لك
عمل رائع
.
.
.

[شرووق]

جزاك الله خيرا

[ونة الآهااات]

جزاك الله خير و غفر لك و لوالديك

[ونة الآهااات]

بارك الله فيك و غفر لك و لوالديك

[مفكر الأمة]

بسم الله الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته


اخي الحبيب أ/ ناصر

بارك الله فيك وجزاك الله خير الجزاء ونفع الله بعلمك الاسلام والمسلمين

واسأل الله ان يجعل ما تقدم من عمل في ميزان حسناتك

والسلام

[معلمة2005]

جزاك الله خير بس صراحة أنا مني فاهمة اتلخبطت نفسي أحد يفهمني

[محمد الحكمي]

مشكووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووورر رر

[فديت أمي]

جزاك الله خير

[m.afyoni]

جزاك الله خيرا على هذه المعلومات والشروحات

[طيف الامل]

بارك الله فيك

[احب الفيزياء مووت]

جهود متميزه جدآ

لاتكفي كلمة شكر لهذا العمل الرائع

رحمك الله ووالداك واثابك خير الجزاء

جزاك الله خيرا

[ذرة ماء]

أخواني .....أخواتي أعضاء منتدانا الرائع ...

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته :s_thumbup:

لاحرمكم الله الاجر قولوا آمييييييييين ...

بصراحة ابدعتم في طرح الدروس التعليمية

وسلمت يداك اخي الفاضل على التحميل ....

وننتظر جديدكم ....

اختكم في الله ذرة ماء ...

[tdwg]

الله يفتح عليك ويعطيك العافيه

[دنيا الفيزياء]

جزاك الله جنات الفردوس ووالديك

[اول واحد]

جهد رائع وجبار

لك مني الدعاء بالتوفيق والسعادة في الدارين

[فيزيائية عاشقة]

اهاااااااااااااا

دحين فهمت

شكرا اخي الكريم

ماننحرم من ابدااااااااااااااااعاتكم ابدا ً

[ناصر اللحياني]

بارك الله فيك ، وجزيت خيرا

[ناصر اللحياني]

اللهم آمين ، وجزيت خيرا .

[ناصر اللحياني]

شكرا لكم ، وجزيت خيرا .

[ناصر اللحياني]

بالتوفيق للجميع ، وجزيتم خيرا .

[ناصر اللحياني]

بارك الله فيك ، ووفقكم لما يحبه ويرضاه .

[ناصر اللحياني]

بارك الله في الجميع ،

جزاك اله خيرا ...... ولكن
هل ممكن ان اربط الدرس بالاعمده الكهربائية الموجوده في الشوارع ؟؟ اذا كان كذلك فكيف اربطها ؟؟

لا أعتقد لأسباب منها :

1 - أن هذه الأعمدة ثابتة وليست حرة الحركة حتى نتمكن من ملاحظة القوى المتبادلة بينهما .

2 - أن المسافة بين الأعمدة كبيرة نوعا ما ، مما لا يسمح لأن يكون كل عمود في مجال الآخر

والله أعلم

[ناصر اللحياني]

وإيّاك ، وجزيت خيرا .

[ناصر اللحياني]

بارك الله في الجميع

جزاك الله خير بس صراحة أنا مني فاهمة اتلخبطت نفسي أحد يفهمني

حددي ما لم تفهميه ، وبإذن الله تعالى سنحاول إيصال المفاهيم .

ومقاطع الفيديو ستساهم كثيرا في التوضيح ، فهل قمتِ بتحميلها .

[ناصر اللحياني]

بارك الله في الجميع ، وجزيتم خيرا .

[ناصر اللحياني]

العفو ، بارك الله في الجميع .

[بروتون]

اسأل الله العظيم ان يبارك فيك وفي عملك
وفي وقتك

[احب الفيزياء مووت]

بارك الله فيك وآثابك ع عملك بخير الجزاء

شكرآ لك

[الضي]

كم أشعر بأنني صغيرة أمام بحر علمك 00وبأنني مهماحاولت أن أشكر ك فلن أفيك حقك لاحرمت الأجر000وفتح الله علينا وجعلنا مثلك

[الحارث]

بارك الله فيك أخ ناصر انشالله لا تنحرم الأجر

[دنيا الفيزياء]

وفقك الله ...جهودك جباارة

[tdwg]

مشكور الله يجزاك خيرعلى العمل المميز

[ahsh]

شرح جدا رائع تعجز الكلمات عن وصفه

[ahsh]

جزيت خير الجزاء

[ahsh]

بوركت

[bmw999bmw]

الله يعطيك ألف عافية على هذا المجهود الرااااااااااااائع

[ahsh]

بارك الله فيك

[طبعي الوفاء]

يعطيك الف عافيه

[ahsh]

:m_yes:بارك الله فيك

[خيري]

وفقك الله


عمل جبار فعلا

[مآري كوري]

الله يسخر لك العبيد العاصية 00والقلوب القاسية00

[المهااااجر]

غفر الله لك ولوالديك ووفقك الى كل خير
مهما نقول مانقدر نوفي

[اخت فرحان]

استاذي الكريم عندما يكونان التيارين في نفس الأتجاه كيف تكون القوى متقابله طبقت قاعدة اليد اليمنى المفتوحه ولم تنجح معي بل تكون القوى في نفس الأتجاه
اتمنى التوضيح

[الحارث]

بارك الله فيك وفي علمك وجزاك عنا كل الخير

[شذى الجمال]

بصراحة الله ياجزاك خير اكثر من رائع

شكري وتقديري وتحياتي

[محـــمد]

تشكرات على مجهودك الرائع


جزاك الله خير وغفر لك ولوالديك

[طيف الامل]

جزاك الله خيرا

[الحزينه]

جزاك الله خير

[الحزينه]

بارك الله فيكم جميعا

[الحزينه]

بارك الله فيك

[^الــرايــق^]

جزاك الله خيرا جهد رائع

[ونة الآهااات]

جزاك الله خير و غفر لك و لوالديك و أسكنكم الجنة

[احب الفيزياء مووت]

ربي يعطيك العافيه

وجزاك خيرا

[ونة الآهااات]

جزاك الله عنا خير الجزاء و بارك الله لك في علمك و غفر لك و لوالديك

[ونة الآهااات]

جزاك الله عنا خير الجزاء و بارك الله لك في علمك و غفر لك و لوالديك

[الطموح]

جزاك الله الجنه

[الطموح]

جزاك الله الجنه ورحم الله والديك واسكنهما الجنه

[أول كلامي]

جزاك الله خير أ/ ناصر

[وردةالشرق]

جزاك الله خيرا

[ناصر اللحياني]

شكرا لكم ، وجزيتم خيرا .

[ناصر اللحياني]

شكرا لكم ، وجزيتم خيرا .

[ناصر اللحياني]

شكرا لكم ، وجزيتم خيرا .

[ناصر اللحياني]

في حالة تيارين بنفس الأتجاه :

عند تطبيق قاعدة اليد اليمنى على السلك الأيمن

فإن أصبع الإبهام يشير إلى الأعلى ( التيار )

وبقية الأصابع إلى داخل الورقة ( بسبب المجال المغناطيس للسلك الأيسر )

وبالتالي تكون القوة المغناطيسية خارجة من راحة اليد إلى اتجاه اليمين .

عند تطبيق قاعدة اليد اليمنى على السلك الأيسر

فإن أصبع الإبهام يشير إلى الأعلى ( التيار ) [ لأأنهما في نفس الأتجاه ]

وبقية الأصابع خارجة من الورقة ( بسبب المجال المغناطيس للسلك الأيمن )

وبالتالي تكون القوة المغناطيسية خارجة من راحة اليد إلى اتجاه اليسار .


إذا يحدث التجاذب


أعتذر عن الـتأخر في الرد .

[ناصر اللحياني]

اللهم آمين ، وجزيتم خيرا .

[ناصر اللحياني]

شكرا لكم .. وجزيتم خيرا .

[ناصر اللحياني]

شكرا لكم ، وجزيتم خيرا .

[ناصر اللحياني]

اللهم آمين ، وجزيت خيرا .

[ناصر اللحياني]

اللهم آمين ، وجزيت خيرا

[طلال الرشيدي]

جزاك الله خير يعطيك العافية ابو صالح

[متوازنه]

جزاك الله خيرا ووفقك لما يحب ويرضى
فلاشات رائعة
كنت احتاجها جدا

[متوازنه]

لانستطيع الاستغناء عن مواضيعك المفيدة
:)

[طلال الرشيدي]

يعطيك العافية


جزاك الله خير

[دنيا الفيزياء]

لا عطاء يوازي عطاءك يأستاذ ناصر ..

جزاك الله خير ...وغفر لك ولوالديك

[حمامة سلااام]

اخ ناصر ممكن توضح لي بعض الاشياء...تتولد ( قوة محركة كهربية لحظية تأثيرية مستحثة ) وتسمي الظاهرة السابقة بالحث الكهرومغناطيسي ... القوه المحركه تاتي من المولد ويصبح الملف بعد مرور المغناطيس فيه مولد صح كلامي ....... كيف لحظيه هل تظهر لحظة شئ؟؟وايضا كيف تأثيريه ومستحثه؟؟؟

احس هالدرس يلخبط افهم وبعدين احوس...أصل الحث انه يقطع خطوط المجال اخ ناصر الملف لولبي وانت عارف ان الخطوط داخله مستقيمه ولما يدخل المغناطيس يصير في نفس اتجاه المجالات كيف يقطعها........اسفه لكثرة اسئلتي بس لازم افهم الطالبه

[أم راس يابس]

يعطيك العافيه وبارك الله فيك وجزاك الله خيـــــــــــراً ،،،
:emot19_thumbsup:

[مالك2]

يعطيك العافية

[mkuri]

اخي ناصر لك مني كل التقدير
ولهذا المنتدى الرائع الذي لا نستغني عن فتحه يوميا

[الحارث]

تعجز الكلمات عن شكرك فجزاك عند الله

[احب الفيزياء مووت]

الشكر الجزيل لك

[موسى السليم]

السلام عليكم
شكرا لك اخي استاذ ناصر جزيتم خيرا لكن لدي تساؤل وهو
لماذا يستخدم الزئبق في اجراء التجربة
ثانيا كيف تكون القوة خارجة من الورقة او داخلة فيه نريد توضيح اكثر ولكم منا جزيل الامتنان والشكر

[نوف مشعل]

الله يعطيك الف عافيه
ماادري كيف نشكرك
والله الشكر بحقك قليل
ياشمعة المنتدى

[الحزينه]

بارك الله فيك

[فديت أمي]

وفقك الله أستاذنا في الدنيا والآخرة

[فديت أمي]

جعلة الله في موازين حسناتك

[Littlecurie]

جزاكم الله خيرا على ما تقدمونه من جهد وعمل رائع
نسأل الله العلي العظيم ان ينفعكم بما علمكم

[احب الفيزياء مووت]

بارك الله فيييييك

[ناصر الأحمري]

نسأل الله العظيم رب العرش العظيم أن يوفقك في الدنيا والآخرة ويطيل عمرك ومن تحب على طاعته ويحفظك بحفظه وينور دربك ويجعل حياتك كلها خير وجزاك الله خير

انت إنسان عظيم شكرا" لك

[دفتر]

جزاك الله خير الجزاء ورحم والديك

[احب الفيزياء مووت]

بارك الله فيك مشكووووووور

جعل ربي جزاء اعمالك في ميزان حسناتك بالجنه يارب

[مآري كوري]

الله يفتحها بوجهك ياشيخ0000000

[بفضل الله محبوبة]

الله يعطيك العافية مشكور على البداااااااااااااااااااااع

[hanaia]

جزاك الله خير.

[جوديان]

جزاك الله خيرا وبارك فيك وغفر لك ولوالديك

[ظل الموج]

اسال الله العظيم رب العرش العظيم ان تكون من السبعين الف الذين يدخلون الجنة بدون حساب

[أم ندى]

مشكور الله يعطيك العافية ولا حرمك الأجر آآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآمين

[مسك الفيزياء]

الله يجزاك الجنة يا أستاذ ناصر

[أول كلامي]

جزاك الله خير أ/ ناصر وجعله الله في ميزان حسناتك

[algawad]

بــارك الله فيــك ،،،
وجــزيت كل خيــرا.....

[دنيا الفيزياء]

الله يسعدك ,,, نعدك بدعوات في ظهر الغيب

[algawad]

الله يبارك في علمك ويزيدك من فضله

[algawad]

بارك الله فيك

[algawad]

بورك فيك وكتب الله لك الأجر

[algawad]

الله يعطيك العافية

[Fa-hem]

الله يعطيك العافية

[الحارث]

بارك الله فيك وفي علمك واعطاك مرادك

[ناصر اللحياني]

بارك الله في الجميع ، وجزيتم خيرا .

[ناصر اللحياني]

بارك الله في الجميع ، وجزيتم خيرا .

[ناصر اللحياني]

اللهم آمين ، وبارك الله في الجميع .

[ناصر اللحياني]

شكرا لك ، وجزيت خيرا.

[ناصر اللحياني]

بارك الله في الجميع ، وجزيتم خيرا .

[ناصر اللحياني]

شكرا لكم ، وجزيتم خيرا .

[ناصر اللحياني]

شكرا لكم .. وجزيتم خيرا .

[ناصر اللحياني]

بالنسبة لسؤال الأستاذة حمامة سلام

لحظية : تيار كهربائي لحظي سرعان ما يزول
تأثرية : تيار كهربائي يحدث بالتأثير
مستحثة : تيار كهربائي تولد بعد أن حثـّه حركة الموصل


وشكرا للجميع .

[ناصر اللحياني]

شكرا لكم ، وجزيتم خيرا .

[ناصر اللحياني]

شكرا لكم ، وجزيتم خيرا .

[ياسمين]

السلام عليكم
شكرا لك اخي استاذ ناصر جزيتم خيرا لكن لدي تساؤل وهو
لماذا يستخدم الزئبق في اجراء التجربة

يســتخدم الزئبق لأن الزئبق معدن ( فلز مســال ) والفلزات موصلة جيدة للتيــار الكهربائي ..
و بــارك الله في الأســتاذ ناصر على ما يقدمه ....

[ناصر اللحياني]

يســتخدم الزئبق لأن الزئبق معدن ( فلز مســال ) والفلزات موصلة جيدة للتيــار الكهربائي ..
و بــارك الله في الأســتاذ ناصر على ما يقدمه ....


شكرا لك أستاذة ياسمين على الإجابة ، وجزيت خيرا .

[حبي رنيم]

شكرا لك ياأستاذ ناصر ,,, أسأل الله أن يحفظ لك إبنك صالح وجميع أحبابك ......

[سوسو11]

الله يعطيك الف الف عافية على هذا الشرح الرائع جعله الله في موازين اعمالك

[جوديان]

جزاك الله خيرا وبارك فيك

[Ms Einstein]

شكراً أخ ناصر
و جزاك الله خير الجزاء

[وردةالشرق]

جزاك الله خيرا

[العالمه]

شكرا لمجهودك استاذي الفاضل وجزاك الله خيرا ..
ولكن لدي بعض النقاط لم افهمها ي هذا الدرس:emot30_astonishe:...... وهي :-

1- نصفي الحلقة والفرشتان في المولد الكهربائي هل هي مقوم التيار ؟
2- لكي نجعل التيار ثابت القيمة في المولد نزيد عدد اللفات ..... ماعلاقة عدد اللفات بقيمة شدة التيار اريد شرحه بالتفصيل لاانني لم افهمها ؟؟
3- لكي يصبح المولد والمحرك جهاز عكوس لابد ان يكون المغناطيس طبيعي ..... لماذا ؟؟؟ حيث ان الكتاب لم يوضح ذلك بالتفصيل ؟وهل المغناطيس في محرك العاب الاطفال كهربائي ؟

4- مالمقصود بنسبة التحويل في المحول هل هو تحويل فرق الجهد ام ماذا ؟؟
5- قلب المولد لابد ان يكون على شكل شرائح فولاذية...... مالمقصود بقلب المولد هل هو الملف ام ماذا .. ولماذا يكون من الحديد ؟؟
لاان السبب مكتوب في الكتاب ولكن لم افهمه :i_angry_steaming:؟؟؟


اعتـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ــــــذر عن اطالة الاسئلة .... ولكن درسي بكره ومتورطه فيه:mommy_cut: ....

وجزاك الله خيرا ...

[mafia]

رائع بمعنى الكلمة
الواحد أكيد بيتمنى يكون طالب عندك
ربنا يجعله في ميزان حسناتك

[ميزان]

الله يعطيك العافيه ويزيد فى علمك

[ناصر اللحياني]

1- نصفي الحلقة والفرشتان في المولد الكهربائي هل هي مقوم التيار ؟



نعم ، وتسمى ( مقوم التيار ) commutator ، أنظر إلى الصورة التالية :

http://target.raf.mod.uk/v2/furniture/factfiles/FK_Phy_Fli_1.gif

2- لكي نجعل التيار ثابت القيمة في المولد نزيد عدد اللفات ..... ماعلاقة عدد اللفات بقيمة شدة التيار اريد شرحه بالتفصيل لاانني لم افهمها ؟؟


كلما زادت عدد الملفات قلّ التعرج في تغير شدة التيار وأصبح أقرب إلى أن يكون مستمر
( أنظر إلى رسمة الكتاب 9 - 27 ج [الرسمة الثالثة في الأسفل ] )
وفي الصورة التالية توضيح لزيادة عدد الملفات :

http://www.greeleynet.com/~cmorrison/rewind-side.jpg

3- لكي يصبح المولد والمحرك جهاز عكوس لابد ان يكون المغناطيس طبيعي ..... لماذا ؟؟؟ حيث ان الكتاب لم يوضح ذلك بالتفصيل ؟وهل المغناطيس في محرك العاب الاطفال كهربائي ؟

إين قرأت هذه المعلومة ؟

وأما المغناطيس في ألعاب الأطفال فلا أعتقد أنه كهربائي بل مغناطيس دائم .

4- مالمقصود بنسبة التحويل في المحول هل هو تحويل فرق الجهد ام ماذا ؟؟

نعم ، هل نسبة تحويل الجهد ستكون كبيرة أو صغيرة .


5- قلب المولد لابد ان يكون على شكل شرائح فولاذية...... مالمقصود بقلب المولد هل هو الملف ام ماذا .. ولماذا يكون من الحديد ؟؟
لاان السبب مكتوب في الكتاب ولكن لم افهمه .

قلب المولد هو ما سُميّ في الصورة التالية بـ iron core

http://www.phys4arab.net/uploood/naser/transformer3.gif

ويكون الملف الثانوي والملف الابتدائي في جوانبه .

[مآري كوري]

وأنا أؤيد اقتراح الاخ خالد ياأستاذ ناصر00000000والله أن شرحك وكتابك المساعد أفضل من شغل الوزارة كله00000000

[ناصر اللحياني]

شكرا لكم ، وجزيتم خيرا .

[ناصر اللحياني]

بارك الله في الجميع ، وجزيتم خيرا .

[ناصر اللحياني]

العفو .. بارك الله فيك

[ناصر اللحياني]

شكرا لكم ، وجزيتم خيرا

[اخت فرحان]

شكرا لك أخي الكريم على التوضيح والشرح المميز

[شرووق]

جزاك الله خيرا

[مسك الفيزياء]

مجهووووووووووووووووووووووود رااااااااااااااااااااااائع
جزاك الله ووالديك وأهلك الجنة

[الحارث]

دمت يا أخ ناصر، ناصراً للعلم، ونافعا للمستزيدين بارك الله فيك

[jeje]

# جهد أكثر من رائع #
جزاك الله خيرا وجعله في موازين حسناتك

[bashier]

بارك الله فيكم وجعله الله فى ميزان حسناتك يوم ان نلقاه .آمين

[جوديان]

جزاك الله خيرا وبارك فيك

[الحزينه]

يعطيك العافية