إختر لونك :
ملتقى الفيزيائيين العرب أعلن معنا

الكتاب

العودة   ملتقى الفيزيائيين العرب > قسم المناهج الدراسية > فيزياء المرحلة الثانوية. > الصف الثالث الثانوي
إضافة رد
 
أدوات الموضوع انواع عرض الموضوع
  #1  
قديم 07-12-2010, 19:33
الريم الجفول الريم الجفول غير متواجد حالياً
مشرفة أقسام المرحلة الثانوية
 
تاريخ التسجيل: Mar 2007
الدولة: فـqqqق هـــAـــــام السـحــAـــاب
المشاركات: 775
افتراضي الاثراء في الكهرباء

التكهرب

تمهيد :



وجد أرسطو طاليس ، أحد حكماء الإغريق الذين عاشوا في القرن السادس قبل الميلاد أن " الكهرب " وهو مادة صمغية متحجرة له قابلية جذب بعض الأجسام الخفيفة إذا دُلِكَ بقطعة من الصوف .



بعد أرسطو طاليس ، وعلى امتداد القرون الماضية تعرَّف العلماء إلى كثير من المواد التي تشارك الكهرب في هذه الخاصية ( جذب بعض الأجسام الخفيفة ) وأطلقوا اسم الكهربائية على هذه الخاصية .



مشاهدات :



عند تمشيط الشعر الجاف بمشط مصنوع من البلاستيك يصبح له القابلية على جذب قصاصات الورق .

عندما تمشي فوق سجادة في يوم جاف فإنك تحس بشرارة كهربائية عندما يقترب إصبعك من يد الباب المعدنية.

عند خلع الملابس المصنوعة من النايلون في الظلام تلاحظ شرارة كهربائية .

تنجذب قصاصات الورق إلى شاشة التلفاز عندما يكون مشتعلاً .

إذا مسحت زجاج شباك غرفتك بالورق الجاف تلاحظ تخلف قطع من الغبار أو الورق على الزجاج وانجذابه إليه .
التكهرب

المحتوى :



إن سبب هذه الظواهر هو تكهرب الأجسام نتيجةً لاحتكاكها أو لدلكها بأجسام أخرى أو لتأثرها بأجسامٍ متكهربة .



وصف العلماء التكهرب بأنه عملية توليد الشحنات الكهربائية على الجسم نتيجة انتقال إلكترونات منه أو إليه .



الجسم الذي يفقد إلكترونات يصبح موجب الشحنة .

الجسم الذي يكسب إلكترونات يصبح سالب الشحنة .



التكهرب هو شحن الجسم بشحنة كهربائية عن طريق فقد أو اكتساب الجسم للإلكترونات. وتعتبر الشحنة الكهربائية خاصية من خواص المادة كالكتلة والحجم . وللتعرف على مصدر هذه الشحنات الكهربائية دعنا نلقي نظرة فاحصة على التركيب الذري للمادة ، حيث نجد أن جميع المواد تُبْنَى من وحدات صغيرة تسمى ذرات كما في الشكل.





توزيع الإلكترونات في ذرة عنصر الألمنيوم




وتتكون كل ذرة من نواة مركزية تحتوي على دقائق موجبة الشحنة ( بروتونات ) ، ودقائق أخرى غير مشحونة ( نيوترونات ) ، ويدور حول النواة في مدارات مختلفة دقائق سالبة الشحنة تسمى إلكترونات ، والشحنة الموجبة للبروتونات تساوي مقدار الشحنة السالبة للإلكترونات في الذرة المستقرة التي تكون متعادلة كهربائيا ، فإذا فقدت بعض ذرات الجسم عددا من الكتروناتها يصبح الجسم موجب الشحنة في حين يصبح الجسم سالب الشحنة إذا اكتسب عددا من الإلكترونات .

التكهرب



كيف يتم شحن ( تكهرب ) الأجسام ؟


أ- الشحن ( التكهرب ) بالدلك :
إذا دلك جسمان متعادلان من مادتين مختلفين أو تلامسا جيداً فإن بعض الإلكترونات تنتقل من أحد الجسمين للآخر ، وعدد الإلكترونات التي يفقدها أحد الجسمين يساوي تماما عدد الإلكترونات التي يكتسبها الجسم الآخر ، ولذلك تكون شحنتاها متساويتين في المقدار، مختلفتين في النوع .

مثال : شحن الزجاج بالشحنة الموجبة حين دلكه بالحرير . وكذلك شحن قضيب أبونيت بالشحنة السالبة حين دلكه

بالصوف.


بعد الدلك أثناء عملية الدلك تنتقل الإلكترونات من قطعة الصوف إلى قضيب الأبونيت قبل الدلك



ب- الشحن باللمس أو التماس :
إذا اتصل (أو تلامس) جسم موصل مشحون مع موصل متعادل فإن الموصل المشحون يفقد جزءا من شحنته إلى الموصل المتعادل ، أي تصبح شحنتاهما من نفس النوع ، ويتم توزيع الشحنة الكلية بحيث يبقى المجموع الكلي للشحنات ثابتا .

نقول الجسم الذي ينشحن بالتماس يكتسب شحنة مشابهة لشحنة الجسم الشاحن .



جـ- الشحن بالتأثير (الحث) :
عند تقريب جسم مشحون من جسمٍ موصل معزولٍ ( متعادل كهربائياً ) تظهر على الجسم المتعادل شحنتان : الشحنة القريبة من الجسم المؤثر وتكون مخالفة لشحنته وتسمى بالشحنة المقيدة .

الشحنة البعيدة عن الجسم المؤثر وتكون مشابهة لشحنته وتسمى بالشحنة الطليقة .

فمثلاً :

عند تقريب جسم مشحون شحنة موجبة من جسمٍ موصل معزولٍ ( متعادل كهربائياً ) فإن الشحنة الموجبة للجسم الأول (الشحنة المؤثرة) تؤثر على الموصل الثاني حيث :

تتجاذب الشحنة الموجبة للجسم الأول مع بعض الإلكترونات الحرة في الموصل الثاني فتتجمع هذه الإلكترونات عند طرفه القريب من الجسم المشحون وتتكون هناك شحنة سالبة . وبنفس الوقت تتكون شحنة موجبة على الطرف البعيد للجسم المشحون .








الشحنة المتكونة بالتأثير تكون دائماً أقل مقداراً من الشحنة المؤثرة وتختلف عنها في النوع .



التكهرب



التجاذب والتنافر بين الشحنات :



علِّق ساقاً من الزجاج المدلوكة وقرِّب منه ساقاً من المطاط المدلوكة بالفرو تلاحظ حصول تجاذب بينهما .

قرب ساقاً من الزجاج المدلوكة بالحرير من ساقٍ زجاج معلقة مشحونة نلاحظ تنافر الساقين الزجاجيين .

تجربة

كل جسمين مشحونين بشحنتين متشابهتين يتنافران .

كل جسمين مشحونين بشحنتين مختلفتين يتجاذبان .




نوعا الشحنة :



الشحنة الموجبة ( + ) : مثل شحنة البروتون أو الشحنة التي تتكون على ساق قضيب زجاجي عند دلكه بالحرير.

الشحنة السالبة ( ـ ) : مثل شحنة الإلكترون أو الشحنة التي تتكون على ساق قضيب من المطاط ( أو الأبونايت ) حين دلكها بالفرو أو الصوف .



تقاس الشحنات بوحدة تسمى الكولولم

التكهرب




الكشاف الكهربائي :



للكشف عن وجود الشحنة الكهربائية على الأجسام ونوعها ، نستخدم

" الكشاف الكهربائي " ذا الورقتين المعدنيتين.



يتكون هذا الكشاف من قرص معدني يتصل بساقٍ معدنية تنتهي بورقتين معدنيتين رقيقتين وتُوضَعُ الساق والورقتان في بعض الأحيان داخل غلافٍ من الزجاج معزولٍ عن الساق عزلاً كهربائياً . وهنالك أشكال متعددةٌ من الكشافات الكهربائية.



يتم الكشف عن وجود الشحنة الكهربائية على الجسم بتقريب الجسم أو جعله يلامس قرص كشاف كهربالئي متعادل فإن انفرجت ورقتاه دل على أن الجسم مشحون .


ويتم الكشف عن نوع الشحنة سالبة أو موجبة وذلك بأن نشحن الكشاف بشحنة معلومة ونقرب بصورة تدريجية الجسم من قرص الكشاف فإن ازداد الانفراج دل على أن الجسم يحمل نوع شحنة الكشاف المعلومة نفسها بسبب زيادة قوة التنافر.



أما إذا قل الانفراج كلما اقترب الجسم من قرص الكشاف دل على أن الجسم مشحون بشحنةٍ مخالفةٍ لشحنة الكشاف بسبب زيادة الشحنة على القرص ونقصانها على الورقتين ولذلك قل الانفراج .



يتضح لك مما سبق أن الشحنات التي تفقدها مادة تكتسبها مادة أخرى ولذلك يمكننا القول أن الشحنات الكهربائية على الأجسام لا تفنى ولا تستحدث ولكن تنتقل من جسم لآخر وهذا هو " مبدأ حفظ الشحنة الكهربائية " .
المواد الموصلة والعازلة وشبه الموصلة :



تنقسم المواد إلى ثلاثة أقسام من حيث قابليتها في التوصيل الكهربائي وهي :

المواد الموصلة : هي كل جسمٍ تنتقل خلاله الشحنات الكهربائية في الحال بسبب وجود إلكترونات حرة الحركة في ذراته ، كالحديد والنحاس والألمنيوم والزئبق أي الفلزات بصورة عامة.



المواد رديئة التوصيل وتسمى بالعوازل : وهي كل جسمٍ لاتنتقل خلاله الشحنات الكهربائية في الحال بسبب قلة وجود الإلكترونات الحرة فيه ، مثل الورق الجاف والخشب الجاف .



أشباه الموصلات : هي المواد التي تكون عادةً رديئة التوصيل للكهربائية إذا كانت نقيةً إلا أنها تصبح جيدة التوصيل للكهربائية إذا احتوت على شوائب معينة، مثل الجرمانيوم والسيلكون.

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

ما هي الكهرباء الساكنة ؟

WHAT IS STATIC ELECTRICITY?



عندما تمشي على سجادة وتصل إلى مقبض الباب.......... تشعر برعشة !





أو عندما تدخل إلى داخل البيت من مكان بارد , تسحب قبعتك عن رأسك ....... واو ! كل شعرك سيقف على أطرافه. ما الذي يحدث؟ ولماذا فقط يحدث في الشتاء؟


الجواب هو : الكهرباء الساكنة



لفهم ماهية الكهروستاتيكية , يجب أن نتعلم قليلاً عن طبيعة المادة . بكلمات أخرى مما تتكون المواد حولنا؟

كل شيء يتكون من الذرات:

لنتخيل أننا نقسم حلقة من الذهب الخالص إلى قسمين ، ثم نأخذ أحد القسمين ونقسمه إلى قسمين ثم نستمر في التقسيم مرات كثيرة جداً ، إذا أمكن لنا ذلك . سنحصل على أجزاء صغيرة لن نستطيع رؤيتها بدون مجهر. إنها صغيرة جداً ولكنها لا تزال ذهبا . إذا استمريت في عملية التقسيم بعد ذلك تصل إلى جزء صغير جداً من الذهب يسمى ذرة . أما عملية تقسيم الذرة ذاتها فهو أمر آخر لا دخل له بموضوعنا .




كل شيء حولنا يتكون من ذرات. وقد وجد العلماء لغاية الآن 115 نوعا مختلفاً من الذرات. كل شيء تراه هو عبارة عن اتحاد عدد من هذه الذرات.

أجزاء الذرة :

إذاً مما تتكون الذرات؟؟ في وسط كل ذرة توجد نواة وكل نواة تحتوي نوعين من الجسيمات ( بروتونات و نيوترونات ). يدور حول النواة جسيمات أصغر هي الإلكترونات. الـ 115 ذرة تختلف عن بعضها بسبب اختلاف عدد البروتونات والنيوترونات والإلكترونات فيها.




من المفيد التفكير في نموذج للذرة يشبه النظام الشمسي. النواة في مركز الذرة , كما هي الشمس في مركز المجموعة الشمسية . الإلكترونات تدور حول النواة كما تدور الكواكب حول الشمس . الإلكترونات بعيدة جداً عن النواة . لكن هذا النموذج ليس دقيقا تماماً ولكن يمكن استخدامه للمساعدة في فهم الكهرباء الساكنة .



(لاحظ : النموذج الأدق يبين الإلكترونات تتحرك في ثلاث محاور بأشكال مختلفة تسمى مدارات) .



الشحنات الكهربائية:

البروتونات, النيوترونات والالكترونات تختلف كثيراً عن بعضها. كل له خواصه المختلفة وإحدى هذه الخواص هي الشحنة الكهربائية. البروتونات ذات شحنة موجبة , الإلكترونات سالبة والنيوترونات لا شحنة لها. شحنة بروتون واحد لها نفس قيمة شحنة الكترون واحد . وعندما يتساوى عدد الإلكترونات مع عدد البروتونات في ذرة ما فإن هذه الذرة متعادلة أي شحنتها الكلية صفر.
الإلكترونات تستطيع الحركة:

البروتونات والنيوترونات مرتبطة معاً في النواة بقوة كبيرة جداً . عادةً النواة لا تتغير . لكن بعض الإلكترونات الخارجية يمكن فقدها بسهولة ويمكنها الحركة من ذرة الى أخرى . الذرة التي تخسر الكترونات عندها شحنات موجبة ( بروتونات ) أكثر من الشحنات السالبة ( الالكترونات ) ولذا تصبح موجبة الشحنة . أما الذرة التي تكسب الكترونات تصبح عندها شحنات سالبة أكثر من الشحنات الموجبة ولذا تصبح سالبة الشحنة.





بعض المواد الكتروناتها مرتبطة جداً بأنوية ذراتها ولذا لا تتحرك خلالها بسهولة. هذه المواد تدعى مواد عازلة ( بلاستيك , قماش , زجاج والهواء الجاف ). المواد التي تتحرك الكتروناتها خلال الذرات تدعى مواد موصلة ( معظم المعادن موصلة جيدة ).



كيف نستطيع تحريك الإلكترونات من مكان إلى آخر؟؟؟؟؟ إحدى الطرق الشائعة هي بدلك جسمين ببعضهما .إذا كانا من مواد مختلفة عازلة, الإلكترونات ممكن أن تنتقل من أحدهما إلى الآخر . كلما دلكت أكثر كلما انتقل عدد أكبر من الإلكترونات وكلما كان نم الشحنه على الجسمين أكبر.



يعتقد العلماء أن الدلك والاحتكاك ليسا سبب انتقال الالكترونات وإنما ببساطة الاتصال بين الأجسام المختلفة. الدلك فقط يزيد من مساحة الاتصال بينهما .

الكهروستاتيكية هي عدم التوازن بين كمية الشحنة الموجبة وكمية الشحنة السالبة على جسم

الشحنات المتعاكسة تتجاذب والمتشابهة تتنافر:

الأجسام المشحونة بشحنات مختلفة تنشد نحو بعضها بينما ذات الشحنات المتشابهة تدفع بعضها البعض بعيداً.








الجسم المشحون أيضا يجذب أي شيء متعادل. فكر كيف تلصق بالوناً بالحائط. إذا دلكت البالون بشعرك فإنك تشحنه فهو سينتزع الكترونات أكثر ويصيح سالباً . قربه من جسم متعادل فتتحرك الشحنات في ذلك الجسم , فإذا كان هذا الجسم موصلاً فإن الإلكترونات ستتحرك بسهولة للجهة البعيدة منه أي أبعد ما يكون عن البالون.. أما إذا كان الجسم عازلاً فإن عدداً قليلا من الالكترونات يبتعد إلى الجهة البعيدة للجسم . في كلتا الحالتين الجهة القريبة من الجسم تصبح موجبة وهذا ما يجعل البالون بلتصق بالحائط .




ولكن ما علاقة ذلك بالصدمة؟ ( الرعشة ) أو الشعر المكهرب ؟ عندما تخلع قبعتك فإنها تدلك بشعرك فتنتقل الإلكترونات من شعرك للقبعة وهو ما يشحن شعرك موجباً. ووتتنافر الشعرات مع بعضها لأن لها نفس الشحنة ويصبح شعرك كما في الأشكال التالية.





وعندما تسير على السجادة فإن الإلكترونات تنتقل من صوفها إلى جسمك مما يجعلك تملك كمية من الالكترونات الزائدة . يد الباب المعدنية موصل جيد للكهرباء مما يسهل انتقال الإلكترونات من جسمك اإليها فتشعر برعشة.



تكون الكهروستاتيكية ملحوظة أكثر في الشتاء حينما يكون الهواء جافاً , وفي الصيف الهواء عالي الرطوبة لا تلحظ ظواهر الكهرباء السكونية. لأن الماء يساعد في انتقال الإلكترونات بعيداً عن جسمك وبذلك لا تتكون شحنة عالية عليه قد تشكل خطراً عليك .


متسلسلة التريبو الكتريك:

عندما تدلك مادتين مختلفتين ببعضهما من ستصبح موجبة ومن ستصبح سالبة؟؟

العلماء رتبوا المواد حسب قدرتها على الاحتفاظ بالكتروناتها أو لخسارتها. هذا الترتيب اطلق عليه (متسلسلة التريبو الكتريك) . 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.



متسلسلة التريبو الكتريك

يدك

الزجاج

شعرك

النايلون

الصوف

الفرو

الحرير

الورق

القطن

المطاط

البوليستر

البلاستيك
قانون حفظ الشحنة:

عندما نشحن شيئاً بالكهرباء الستاتيكية فلن يكون هناك فناء للإلكترونات ولن تظهر بروتونات جديدة . الإلكترونات فقط تنتقل من مكان إلى آخر. الشحنة الكلية تبقى ثابتة. هذا ما يدعى بمبدأ حفظ الشحنة .



قانون كولوم:

الأجسام المشحونة تولد حولها مجالاً كهربائياً غير مرئي, تعتمد شدته على عدة أشياء: كمية الشحنة, المسافة وشكل الأجسام. ولذا لتسهيل الدراسة سنتعامل مع شحنات نقطية تكون صغيرة جداً مقارنة بالمسافة بينها.

شارلز كولوم اكتشف المجال الكهربائي عام 1780. لقد وجد أن القوة الكهربائية بين الشحنات النقطية تعتمد على حاصل ضرب شحناتها, أي أنه كلما زادت كمية الشحنة زادت قوة المجال. وأن المجال يتناسب عكسياً مع مربع المسافة بين الشحنات. هذا يعني أنه كلما زادت المسافة بين الشحنات ضعفت القوة بينهما
المواد الموصلة والمواد العازلة



المادة الموصلة : هي مادة تسمح للكهرباء بالمرور من خلالها . تُستخدم أسلاك النحاس في توصيل الأجهزة الكهربائية في الدارات الكهربائية ، نقول أن النحاس مادة موصلة .

المادة العازلة : هي مادة لاتسمح للكهرباء المرور من خلالها . لاتستطيع استعمال حبل أو خيط لتوصيل التيار الكهربائي في دارة كهربائية حيث أن الخيط مكوّن من مادة عازلة .



الجدول التالي يحوي أسماء بعض المواد الموصلة أو العازلة .

المواد العازلة
المواد الموصلة

البلاستيك ، الخشب ، الصوف ، الورق ، الزجاج ، الخيوط ، النايلون ، المطاط ، الهواء.
النحاس ، الحديد ، الفضة ، القصدير ، الألمنيوم ، الذهب ،الزئبق ، الكربون.




نستنتج من هذا الجدول أن المعادن(الفلزات) Metals مواد موصلة وغير المعادن(اللافلزات) Nonmetals - والمواد الاخرى عموما مواد عازلة.



نجد جميع درجات التوصيل بين الجيدة والرديئة والعازلة وأنصاف أو أشباه الموصلات وذلك بين الحدين ,حد المواد جيدة التوصيل وحد المواد العازلة.



سؤال:أعط مثالاً لعنصر مشهور في عالم الإلكترونيات وهو شبه موصل؟



تستخدم المواد الموصلة لنقل التيار الكهربائي . فمثلاً يُنقل التيار الكهربائي في الدارة الكهربائية الموجودة في مكان سكنك عبر أسلاك نحاسية .



تستخدم المواد العازلة للحماية فمثلاً تُغطى القابسات الكهربائية ( أدوات التوصيل الكهربائي ) بمواد عازلة مثل المطاط والبلاستيك .

هل تعلم أن خوذة رجال الإطفاء مصنوعة من مادة الزجاج الليفي وهي مادة غير موصلة . رجال الإطفاء الذين يدخلون المباني المحترقة معرَّضون للخطر بسبب الأسلاك الكهربائية المعراة .



إذا أزيل العازل عن السلك ( الكيبل ) الكهربائي فعليك تغيير الكيبل ، ولاتغطي الأسلاك المعراة بشريط لاصق أبداً.



يعتبر الكربون من المواد الموصلة المهمة والمستخدمة بكثرة علماً بأنه مادة غير معدنية .

هل كل المواد موصلات



من المفيد التذكر دائماً بأن المعادن " Metals " مواد موصلة وغير المعادن "Nonmetals" مواد عازلة ، وعلى وجه العموم عند التكلم بدقة يوجد الكثير من المواد تشذ عن هذه القاعدة .



كل المواد موصلة إلى حدٍ ما !



معظم المواد غير المعدنية لها مقاومات عالية جداً تجعل جزءاً ضئيلاً جداً من التيارات يمر من خلالها ، وفي الحقيقة فإن التيارات المارة في المواد غير المعدنية تكون عادةً قليلة ( ضعيفة ) جداً إلى حد أنها تهمل ، ولذلك سميت هذه بالمواد العازلة.



إن درجة توصيل المواد الموصلة تختف من دارة إلى أخرى ودرجة العازلية أيضاً تختلف من مادة إلى مادة . فمثلاً معدن الفضة من أفضل المعادن للتوصيل الكهربائي يليه معدن النحاس . عمل العلماء على ترتيب المعادن في جدول حسب درجة توصيلها ، والأساس المتبع في الترتيب هو خاصية فيزيائية يسميها العلماء الموصلية . هذا ويمكن تعميم الخاصية لتشمل المواد العازلة أيضاً . الجدول التالي يبين أسماء بعض المواد ودرجة موصليتها .



الموصلية
المادة

0.0001
الماء

0.00000001
المواد البلاستيكية

0.000000000000025
الهواء

0.00000000000001
المطاط

الموصلية
المادة

66000000
الفضة

64000000
النحاس

44000000
الألمنيوم

5500000
الفولاذ





كلما ارتفعت قيمة الموصلية تكون المادة أفضل في توصيل الكهرباء .



إذا كانت الفولتية عالية فإن المواد قليلة الموصلية تمرر تياراً ولو صغيراً .



الهواء عازل بطبيعته .



أما بالنسبة للماء وهو مادة موصلة ضعيفة ، فإن مقدار الفولتية التي يحتاجها لتزداد موصليته ليست كبيرة نسبياً فعند فولتية مصادر الكهرباء المعتادة ( 230 فولت ) يستطيع الماء حمل تيار كهربائي كبير لدرجة أنه يستطيع قتل إنسان، لذلك عليك أن تكون حذراً وتبعد الماء عن الكهرباء .



هل تعلم : الجلد المبلل يوصل الكهرباء أكثر من الجلد الجاف .



توصل المعادن الكهرباء بالشكل الأمثل عند درجات الحرارة المنخفضة ، وعند درجة حرارة

ـ270 ْ س تفقد بعض المعادن مقاومتها كلياً .


المقاومة الكهربائية



تستطيع استخدام أي سلك معدني لوصل دارة كهربائية فإن كمية التيار تعتمد على نوع المعدن المستخدم في الأسلاك .





من الصعب على البطارية دفع التيار في سلك من مادة النكروم Nichrome ، ولكن إذا استخدم سلك من النحاس فسيكون الدفع أسهل ، وهذا هو السبب الذي يجعل التيار المار في الدارة قليل عند استخدام أسلاك النكروم للتوصيل .



المقاومة الكهربائية :



مادة النكروم Nichrome تُقاوم مرور التيار الكهربائي أكثر مما تقاومه مادة النحاس، ونقول بأختصار مقاومة النكروم للكهرباء أعلى من مقاومة النحاس للكهرباء .

كل معدن لديه مقاومة وكلما كانت المقاومة عالية أصبح التيار المار في السلك المعدني أقل : المواد الموصلة مثل النحاس والألمنيوم تملك مقاومة قليلة جداً وتحمل تيارات كهربائية كبيرة ، والمواد العازلة تملك مقاومة عالية جداً وتسمح لكمية قليلة جداً من التيار بالمرور من خلالها .

عند مرور التيار في سلك له مقاومة عالية فإن جزءاً مكبيراً من الطاقة الكهربائية يتحول إلى طاقة حرارية , وهكذا عندما ندفع التيار في سلك ذو مقاومة عالية مثل سلك النكروم باستخدام فولتية عالية فإن كميات عالية من الحرارة تتولد ، ولذلك تُستخدم أسلاك النكروم لتوليد الحرارة في المدافئ والغلايات الكهربائية .



هل تعلم : الزجاج لديه مقاومة طبيعية قيمتها أكبر من مقاومة النحاس بمليون مليون مليون مرة.



الأوم هي وحدة قياس المقاومة وقد سميت كذلك تخليداً لذكرى العالم الألماني جورج أوم الذي كان استاذا في مدرسة .وفي عام 1826 فقد أوم وظيفته نظراً لانشغاله بعمل تجارب على مقاومة الأسلاك للكهرباء (كان إجراء التجارب في تلك الأيام غير مرغوب فيه!) . وقد اعتمدت التجارب التي قام بها أوم في ذلك الزمان ولكن زيد عليها تجارب إضافية استخدمت فيها مواد أساليب جديدة.

المقاومة الكهربائية



مقاومة السلك المعدني :



قلنا بأن موصلية المواد المعدنية للتيار الكهربائي تختلف باختلاف المادة. إن التيار الكهربائي في مادة النحاس مثلاً يسري بسهولة أكثر من سريانه في مادة الحديد . من ذلك يمكننا القول بأن مادة الحديد تقاوم سريان التيلر الكهربائي فيها أكثر من مقاومة النحاس . وبلغة الفيزياء إن مقاومقاومية الحديد للتيار أكبر من مقاومية النحاس ، وكأن الموصلية والمقاومية خاصتين تدلان على صفتين فيزيائيتين مختلفتين .

إنَّ السلم التالي يبين ترتيب للعناصر الأربعة التي وُضعت الجدول التالي . تم ترتيب العناصر صعوداً حسب زيادة مقاومتها للتيار الكهربائي أو إن شئت نزولاً حسب نقصان مقاومتها .



الفولاذ
الألومنيوم
النحاس
الفضة
الموصلية
المادة

66000000
الفضة

64000000
النحاس

44000000
الألمنيوم

5500000
الفولاذ





تحتاج كثير من بلدان العالم إالى نقل الطاقة الكهربائية من مكان إنتاجها إلى أماكن أخرى ويتم ذلك عن طريق مد أسلاك هوائية أو أرضية , ومن المهم هنا أن نقلل من كمية الطاقة الكهربائية الضائعة والتي تتحول الى حرارة في أثناء عملية النقل لذلك تستخدم أسلاك كهربائية ذات موصلية عالية وسميكة في صنع الكوابل فلأسلاك السميكة أقل مقاومة للكهرباء وبالتالي تقل كمية الطاقة الضائعة.



ولكن في المدافئ الكهربائية نستخدم الأسلاك الرفيعة ذات المقاومة العالية ، لأن وظيفة المدافئ الكهربائية هي تحويل القَدَرْ الأكبر من الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية .


الشحنة الكهربائية Charge




في الفيزياء الشحنة ويُرمز لها بالحرف (q) ، هي وصف لوحدة قياس ، تُعبر عن مدى الزيادة أو النقصان في عدد الإلكترونات نسبة لعدد البروتونات في ذرة مادة ما .

تُعرف الشحنة أيضاً باسم شحنة الكهرباء أو الشحنة الكهربائية أو شحنة الكهرباء السكونية .

في الذرات يملك الإلكترون شحنة سالبة أساسية والبروتون يحمل شحنة موجبة وهذان النوعان من الشحنات متعادلين في المقدار ولكنهما متعاكسين في الإشارة .




في ذرة مادةٍ معينة تحدث الشحنة الكهربائية عندما يكون عدد البروتونات في النواة لا يُعادل عدد الإلكترونات المحيطة بالنواة. وعندما يكون هناك الكترونات أكثر من البروتونات فإن الذرة ستحمل شحنة سالبة ، وعندما يكون هناك الكترونات أقل من البروتونات فإن الذرة ستحمل شحنة موجبة .



تكون كمية الشحنة التي تحملها الذرة هي دائماً من مضاعفات الشحنة الأساسية وهي الشحنة التي يحملها الكترون واحد أو بروتون واحد. إن الجزيء أو الذرة أو أي جسيم له شحنة سالبة يملك قطبية كهربائية سالبة وأي جزيء أو ذرة أو أي جسيم له شحنة موجبة يملك قطبية كهربائية موجبة .



أي جسيم مشحون هو جسيم مكون من مجموعة من الذرات المشحونة وبالتالي فإن مجموع الشحنات في الجسيم يُساوي المجموع الحسابي – مع أخذ القطبية بعين الاعتبار – لكل الشحنات في الذرات مأخوذة معاً . وفي عينة كبيرة قد يصل مجموع الشحنات إلى كمية كبيرة من الشحنات الأساسية .



وحدة قياس الشحنة الكهربائية تِبعاً للنظام العالمي لوحدات القياس هي 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 .



يحيط بالجسم المشحون دائماً مجالٌ كهربائي ، ويسمى أيضاً المجال الكهربائي أو المجال الكهرو - سكوني .

وتتناسب قوة المجال الكهربائي عند أي نُقطة تقع على بُعد ما (مسافةٍ ما) من الجسم المشحون تناسباً طردياً مع كمية الشحنة الموجودة عليه . وتتناسب قوة المجال الكهربائي للجسم المشحون بالنسبة لهذه النقطة ، تناسباً عكسياً مع مربع المسافة بين النقطة والجسم .



عند اقتراب جسمين مشحونين من بعضهما تتولّد بينهما قوى كهربائية سكونية ، (وهناك فرق بين القوة الكهربائية السكونية والقوة المحركة الكهربائية المعروفة بالفولتية) ، وإذا كانت شحنات الجسمين متشابهة (+ ، + أو - ، -) فإن القوة الكهربائية الساكنة ستكون قوة تنافر ، وإذا كانت قطبية الشحنات مختلفة (+ ، -) فإن القوة الكهربائية السكونية ستكون جاذبة .



الكهرباء

الكولوم



الكولوم (ويُرمز له بالحرف C) هو الوحدة المعيارية لقياس كمية الشحنة الكهربائية تِبعاً لتسمية النظام العالمي لوحدات القياس (SI) ، وهي قيمة قياسية Scalar وليست قيمة متجهة .



1 كولوم يُعادل تقريباً 6.24 × 10 18 شحنة إبتدائية (إلكترون)





وهكذا فإن 6.24 × 10 18 إلكترون تملك شحنة تساوي 1 كولوم ، وذلك صحيح أيضاً بالنسبة لـ 6.24 × 10 18 بوزيترون أو 6.24 × 10 18 بروتون رغم أن هذين الجسيمين يحملان شحنة موجبة .



ووفقاً للنظام العالمي لوحدات القياس فإن الكولوم يكافئ (أمبير . ثانية) ، وبالعكس فإن تياراً كهربائياً قيمته 1 أمبير يمثل 1 كولوم من الشحنات الابتدائية المارة في نقطة معينة خلال وحدة الزمن ( 1 ثانية) وهذا يعني أن الأمبير يُكافيء (كولوم / ثانية) .

وحدة الشحنة الكهربائية الابتدائية هي كمية الشحنة الموجودة في إلكترون واحد ، وهي تُعادل تقريباً 1.6 × 10-19 كولوم



تعتمد قوة تجاذب أو تنافر جسمين مشحونين كهربائياً على حاصل ضرب (ناتج) الشحنات (بوحدة الكولوم) لكلا الجسمين، وأيضاً تعتمد هذه القوة على مُربع المسافة بين الجسمين ، حيث أنه إذا كانت الشحنة القطبية متشابهة (موجب / موجب ، أو سالب / سالب) فإن القوة تكون قوة تنافر أو تباعد بينهما وإذا كان للجسمين شحنتين متعاكستين (موجب / سالب ، أو سالب / موجب) فإن القوة تكون قوة تجاذب .
المجال الكهربائي الساكن Electrostatic Field



عند وجود جسمين متقاربين ولهما شحنات كهربائية متعاكسة يتولد بينهما مجال كهربائي ساكن ، ويتكون المجال الكهربائي الساكن أيضاً حول أي جسيم مشحون كهربائياً حسب البيئة المتواجد فيها .



يكون الجسم مشحوناً بالشحنة السالبة ، إذا كان لديه فائض من الإلكترونات نسبةً لبيئته المحيطة ، ويكون مشحوناً بشحنة موجبة ، إذا كانت الكتروناته قليلة (ناقصة) نسبةً لبيئته المحيطة .



تتشابه المجالات الكهربائية السكونية بعض الشيء مع المجالات المغناطيسية ، حيث :

تنجذب الأجسام إذا كانت تحمل قطبيات متعاكسة (+ / -) ، وتتنافر الأجسام إذا تشابهت قطبياتها (+ / + أو - / -) . تكون خطوط التدفق للكهرباء السكونية في المنطقة المحيطة بجسمين يحملان قطبيات مختلفة مشابهة لخطوط التدفق المغناطيسية بين وحول قطبين متعاكسين .



ومن جهة أخرى تختلف القوة الكهربائية السكونية عن القوة المغناطيسية حيث :

تقطع الأجسام المعدنية المجال الكهربائي السكوني بينما يستطيع المجال المغناطيسي المرور من خلال معظمها (معظم المعادن) .

تنتج المجالات الكهربائية السكونية عن وجود الشحنات على الجسم أو الأجسام ، عندما تكون حاملات الشحنات مثل الإلكترونات ثابتة (ومنها اسم الكهربائية السكونية (المستقرة / الثابتة)) ، بينما تنبع المجالات المغناطيسية من حركة حاملات الشحنات التي هي سيل التيار الكهربائي .

رد مع اقتباس
  #2  
قديم 07-12-2010, 21:21
عادل الثبيتي عادل الثبيتي غير متواجد حالياً
مشرف منتدى المواقع العلمية والمرحلة الثانوية والمسائل والتمارين الفيزيائية
محاضر في الدورة الثانية لتعليم الفيزياء
 
تاريخ التسجيل: Sep 2006
الدولة: السعودية - الطائف -
المشاركات: 10,337
افتراضي رد: الاثراء في الكهرباء

[align=center]

[/align]

_____________________________________________________


http://twitter.com/phys4arab

صفحة ملتقى الفيزيائيين العرب على تويتر

رد مع اقتباس
  #3  
قديم 07-12-2010, 21:47
لودي* لودي* غير متواجد حالياً
مستشار فيزيائي
 
تاريخ التسجيل: Oct 2008
الدولة: جدة
المشاركات: 3,740
افتراضي رد: الاثراء في الكهرباء

بارك الله فيك

ويعطيك العافية

رد مع اقتباس
  #4  
قديم 24-12-2010, 19:05
البعايث البعايث غير متواجد حالياً
فيزيائي نشط
 
تاريخ التسجيل: Nov 2006
المشاركات: 30
افتراضي رد: الاثراء في الكهرباء

الله يوفقك في الدنيا والاخرة
مع خالص تحياتي سعيدالغامدي

رد مع اقتباس
  #5  
قديم 24-12-2010, 22:26
مايا دياب مايا دياب غير متواجد حالياً
فيزيائي متميز
 
تاريخ التسجيل: Oct 2009
المشاركات: 262
افتراضي رد: الاثراء في الكهرباء

براك الله فيك

رد مع اقتباس
  #6  
قديم 25-11-2011, 20:34
أبوالفيزيائيين أبوالفيزيائيين غير متواجد حالياً
فيزيائي فعال
 
تاريخ التسجيل: Sep 2008
المشاركات: 168
افتراضي رد: الاثراء في الكهرباء

رد مع اقتباس
  #7  
قديم 27-11-2011, 04:35
nuha1423 nuha1423 غير متواجد حالياً
مـــــراقبة عــــامة
محاضرة في الدورة الثانية لتعليم الفيزياء
 
تاريخ التسجيل: Oct 2005
الدولة: السعودية - الرياض
المشاركات: 14,975
افتراضي رد: الاثراء في الكهرباء

عافاك الله وبارك جهودك وجزاك كل خير

_____________________________________________________



لا إله إلا أنت سبحانك إني كنت من الظالمين

حسبي الله لا إله إلا هو عليه توكلت وهو رب العرش العظيم


رد مع اقتباس
إضافة رد

« الموضوع السابق | الموضوع التالي »

تصميم مواقع


الذين يشاهدون محتوى الموضوع الآن : 1 ( الأعضاء 0 والزوار 1)
 
أدوات الموضوع
انواع عرض الموضوع

تعليمات المشاركة
لا تستطيع إضافة مواضيع جديدة
لا تستطيع الرد على المواضيع
لا تستطيع إرفاق ملفات
لا تستطيع تعديل مشاركاتك

BB code is متاحة
كود [IMG] متاحة
كود HTML معطلة

الانتقال السريع

facebook twetter youtube

الساعة الآن 02:30


Powered by vBulletin® Copyright ©2000 - 2014, Jelsoft Enterprises Ltd. TranZ By Almuhajir