[yous]

جزاكم الله خيرا في الدنيا والاخرة اضعاف ومرة اخرى الف الف ...شكر..:laughter01:

[الدكتور احمد]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
كل الشكر لك اخي العزيز على مجهودك وعلى هذه المعلومات الاكثر من رائعه
ولكن لدي سؤال بخصوص الشحنات الكهربائيه
ذكر في المنهج المطور ان المطاط والبلاستيك يشحنان دائما بالموجب عند دلكهما باي ماده اما الصوف والزجاج يشحنان بالسالب عند دلكهما فهل يمكن اعتماد ذلك دائما حتى باختلاف المواد التي يدلك بها ام كما ذكرت ان ذلك يعتمد على متسلسلة الدلك الكهربائي ارجو الشرح مع وضع المتسلسله اذا امكن
ولك جزيل الشكر

[نجوم اليلل]

جزاك الله خيرا :m_yes:

[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

الموصلات فائقة التوصيل

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 :

[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

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 )

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/nas...ne_bridge1.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/nas...ne_bridge2.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/nas...ne_bridge3.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/nas...ridge_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 :

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/nas...idge_video.rar

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 .

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/nas...ne_bridge4.swf
http://www.phys4arab.net/uploood/nas...ne_bridge5.swf



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

كما في الصورة التالية :

[ناصر اللحياني]

جهاز الأوميتر
Ohmmeter

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 :

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

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

والطريقة الصحيحة كما ترى

أو كما في الصورة التالية :

[ناصر اللحياني]

قانون أوم Ohm's Law

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 :

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

لإثبات قانون أوم عملياً اتبع الخطوات الآتية :

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

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 .

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 :

والفلاش التالي عرض شامل لقانون أوم :

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