4فيزياء

اعداد: أ/نبيل ابراهيم امللك

مدرسة احملرق الثانوية للبنني

الكهرومغناطيسية

213ز ــفي

................................اسم الطالب:.............. ................................الرقم األكادميي:..........

.....................سلسل:.......................الترقم

مالحظة مهمة: الكتاب هو املرجع األساسي يوحمتويات هذا امللف ال يغني عن الكتاب املدرس

م 5102

2

بسم اهلل الرمحن الرحيم

احلمد هلل رب العاملني والصالة والسالم على سيدنا حممد وعلى آله وصحبه أمجعني , أما بعد, , 1حبمد اهلل وعونه فقد مت اعداد هذه املفكرة من سلسلة املفكرات التي قمت باعدادها بداية بفيزياء

لطالب املستوى الثالث . 5صوال اىل فيزياء لطلبة املستوى األول باملرحلة الثانوية و

وانني اذ أقدم هذا العمل املتواضع خدمة ألعزائي الطالب وأخواني املدرسني يف مملكتنا احلبيبة, متمنيا حتقيق االستفادة واملوفقية للجميع بأذنه تعاىل.

و حتضري بعض الرسومات أو الشروحات , الكتابةومما ال شك فيه أن تقع بعض األخطاء واهلفوات أثناء

وأكون ممتنا لكل من تفضل من الزمالء املدرسني والطلبة األعزاء مبوافاتي بالنصيحة , واملشورة , أو ما يرتأونه مناسبا للتعديل أو التغيري , أو التصويب من خالل االتصال أو مراسلتي عرب الربيد االلكرتوني.

اهلل املوفق.و

أ.نبيل ابراهيم الملك

مدرسة المحرق الثانوية –مدرس أول علوم ) فيزياء (

08616193ت:

بريد الكتروني

Nabeel_almalik@yahoo.com

3

التسارع الذي ينتج بفعل قوة الجاذبية األرضية.هي قوى كبيرة نسبيا ألنها تنتج تسارعا أكبر من -1 و تنافر.أقد تكون قوة تجاذب -3 تخضع لقانون التربيع العكسي. -2

استخدم كولوم األدوات املوضحة بالشكل اجملاور لدراسة العالقة بني الشحنات الكهربائية، وذلك كما يلي : /تم تثبيت كرتان صغيرتان موصلتان -1

A,A في طرفي قضيب عازل.

تم تعلبق القضيب بسلك رفيع من منتصفه. -2

. وعند مالمسة الكرتين بجسم آخر مشحون تنشحن الكرتان بالتساوي Aمع الكرة B تم توصيل كرة أخرى مماثلة -3

وبنفس نوع الشحنة. وبهذه الطريقة تمكن كولوم من تغيير كمية الشحنة وبطريقة محكمة.

درس كولوم تأثير تغيير المسافة ومقدار الشحنة في الكرتين على القوة الكهربائية المتولدة ، والتي أمكن حسابها من -4

س االنحراف الحاصل عند لي سلك التعليق.خالل قيا

تمكن كولوم من التوصل الى قانونه الشهير وتحديد قيمة الثابت في القانون. -5

بينهما.حاصل ضرب مقدار الشحنتين وعكسيا مع مربع المسافة القوة الكهربائية المتبادلة بين شحنتين تتناسب طرديا مع :نص قانون كولوم

س: ما العوامل التي تتوقف عليها القوة املتبادلة بني شحنتني؟ القوة الكهربائية بين شحنتين تتناسب عكسيا مع مربع المسافة بين مركزيهما. (:rاملسافة بني الشحنتني ) -أ

القوة الكهربائية تتناسب طرديا مع مقدار شحنتي الجسمين. :(B , qAqمقدار شحنتي اجلسمني) -ب

س: ما املقصود بكل مما يلي: الكترون أو بروتون. 10×186.24 ، ويساوي مقدار شحنة SIوحدة قياس الشحنة الكهربائية حسب النظام الدولي للوحدات الكولوم: -أ

C 19-1.6×10مقدار الشحنة الكهربائية اللكترون واحد وتساوي الشحنة األساسية: -ب

الفصل األول : الكهرباء الساكنة

القوة الكهربائية: 1-1

خصائص القوة الكهربائية

قانون كولوم

قــــــانون كولـــــــــوم

حيث أن:

F( القوة المتبادلة بين الشحنتين:N )

B, qAq( مقدار الشحنتين :C ) r( المسافة بين الشحنتين :m ) K 2: ثابت كولوم ويساوي/C2N.m910×9

2r

qqkF BA

4

مالحظات مهمة على قانون كولوم:الشحنتين )تنافر القوة الكهربائية هي كمية متجهه لها مقدار واتجاه ، ويمكن حساب المقدار باستخدام قانون كولوم ، أما اتجاهها فيحدد بناءا على نوعي -1

أو تجاذب(.

كولوم تؤثر فيها احدى الشحنتين في األخرى ، تساوي القوة التي تؤثر بها الشحنة الثانية في األولى تبعا لقانون نيوتن الثالث. أي أن قانون القوة التي -2

يمكننا من حساب القوة الكهربائية المتبادلة بين الشحنتين.

يطبق قانون كولوم على الشحنات النقطية فقط. -3

التوزيعات الكروية المنتظمة وكأن الشحنة مجمعة في مركزها ، بحيث يمكن اعتبارها شحنة نقطية عندما تكون أبعاد يمكن تطبيق قانون كولوم على -4

الكرات المشحونة كبيرة.

اجتاه القوة الكهربائية الشحنات المتشابهة تتنافر )للخارج( والشحنات المختلفة تتجاذب

؟ اذكر أهم تطبيقات واستخدامات القوي الكهروسكونيةس: : تجميع السناج من المداخن وبالتالي تقلل من تلوث الهواءمرشحات الرتسيب الكهروسكوني -1

وموحدة جدا.شحن قطرات الطالء الصغيرة جدا بالحث واستعمالها لطالء السيارات وأجسام أخري بصورة منظمة : طالء األجسام -2

تستخدم آالت التصوير الفوتوغرافي الكهرباء الساكنة لوضع الحبر األسود علي الورق أي أنها تستخدم في عملية نسخ الوثائق.: آالت التصوير الفوتوجرايف -3

الشحنة الساكنة حتى ال تتراكم مما قد يؤدي إلتالف يتم تصميم المعدات االلكترونية واالفالم بطريقة يتم فيها التحكم في : األفالم واملعدات االلكرتونية -4

األفالم إذا جذبت غبارا وكذلك يمكن أن تتعطل معدات الكترونية عند تفريغ الشحنة الساكنة.

-علل ملا يأتي :س: رص املرن عند تنظيفه بقطعة قماش.اجنذاب ذرات الغبار للق -أ

المرن فيجذب ذرات الغبارلتراكم الشحنة الساكنة علي القرص

.عند تقريب مشطا مشحونا إيل أي من الشريطني املشحونني فسوف يتحرك الشريط بسهولة وبسرعة -ب الن كتلته اقل في حين يكون تسارعك أنت والمشط الذي تحمله اقل كثيرا الن كتلتك وكتلة المشط اكبر كثيرا من كتلة الشريط

Bإيل يسار كرة أخري cm4وموضوعة علي بعد C6 مشحونة بشحنة مقداره Aإذا كانت الكرة (1) تدريب -اجب عما يلي : C3مشحونة بشحنة مقدارها

Aيف الكرة Bاحسب مقدار واجتاه القوة التي تؤثر بها الكرة -1

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................

الكهروستاتيكيةتطبيقات على القوى

على قانون كولومتدريبات متنوعة

5

فما مقدار القوة احملصلة . منها cm3وعلي بعد aمباشرة أسفل الكرة C5.1مقدارها بشحنة مشحونة Cإذا وضعت كرة ثالثة -3 ؟ Aاملؤثرة يف الكرة

................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

C4102بني شحنتني األويل سالبة ومقدارها 0.30mتفصل مسافة مقدارها ( 3) تدريب والثانية موجبة ومقدارهاC4108 احسب القوة املتبادلة بني الشحنتني ؟

................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

CCإذا كانت القوة التي تؤثر يف كل من الشحنتني (2)تدريب 55 108,103 تساويN5104.2 فاحسب مقدار املسافة بينهما ؟

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

N6104.6ري بقوة تنافر مقدارها إذا أثرت شحنتان موجبتان متماثلتان كل منهما يف االخ (4)تدريب وذلك عندما كانت أحداهماm10108.3د عن االخري مسافة تبع فاحسب شحنة كل منهما ؟

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

يوضح الشكل كرتني مشحونتني موجبتني شحنة إحداهما تساوي ثالثة أضعاف شحنة (5)تدريبفاحسب مقدار 0.28Nإذا كانت القوة املتبادلة بينهما 16Cmاالخري واملسافة بني مركزيهما

الشحنة علي كل منهما ؟................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

C5102.1إذا المست كرة فلزية صغرية شحنتها ( 6)تدريب 0.15كرة مماثلة متعادلة ثم وضعت علي بعدm منها فاحسب القوة الكهربية بني الكرتني ؟

.....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

فما شحنة كل كرة ؟ 0.28Nفإذا كانت القوة الكهربائية بينهما 12Cmكرتان متماثلتان مشحونتان املسافة بني مركزيهما ( 7)تدريب................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

6

من مركز كرة ثانية مشحونة 5.5Cmوذلك عند وضعها علي بعد c4.2يف كرة صغرية شحنتها 0.36Nتؤثر قوة مقدارها (8)تدريب ما مقدار شحنة الكرة الثانية ؟ ةبشحنة غري معروف

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

ccوضعت الشحنتان (9)تدريب 4,9 12علي بعدCm : من بعضهما احسب- بها احدي الشحنتني علي الشحنة االخريمقدار القوة التي تؤثر -1

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

حبيث تنعدم حمصلة القوي املؤثرة عليها ؟ 3qأين حيب وضع شحنة ثالثة -3................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................

c16حتمل شحنة مقدارها Bعند نقطة األصل ووضعت كرة ثانية c64التي حتمل شحنة مقدارها Aوضعت الكرة (11)تدريب اجب عن األسئلة التالية xعلي حمور 1.00m+عند النقطة

حبيث تكون القوة احملصلة املؤثرة فيها تساوي صفرا ؟ c12شحنتها cأين جيب وضع كرة ثالثة -1

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

فأين جيب وضعها علي أن تبقي حمصلة القوي املؤثرة فيها تساوي صفرا ؟ c6تساوي Cإذا كانت شحنة الكرة الثالثة -3

................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

فأين جيب ضعها علي أن تبقي حمصلة القوي املؤثرة فيها صفرا ؟ c12إذا كانت شحنة الكرة الثالثة -2

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................... ......................................................

Bوضعت ثالث كرات مشحونة كما بالشكل اوجد القوة احملصلة املؤثرة يف الكرة (11)تدريب............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................................................................................................................

7

خبيط عازل واالخري قريبة وشحنتاهما متساويتان أحداهما معلقة 1.0gيوضح الشكل كرتي خناع البيلسان كتلة كل منهما (13) تدريبفإذا اتزنت الكرة املعلقة عندما شكل اخليط العازل الذي حيملها زاوية 3.0Cmمنها ومثبتة علي حامل عازل والبعد بني مركزيهما

-مع الراسي فاحسب كل من : 30.00مقدارها 1 )gF املؤثرة يف الكرة املعلقة

..........................................................................................................................................................................................................................................................

3 ) EF املؤثرة يف الكرة املعلقة .............................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................................................................................

( الشحنة علي كل من الكرتني 2................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

21شحنتان كهربيتان ( 12)تدريب ,qq( كولوم تفصل بينهما مسافةr( m والقوة الكهربية بينهماF(N) اوجد مقدار القوة املتبادلة بني -يف احلاالت التالية : Fبداللة الشحنتني الكهربيتني

إيل الضعف 1qزيادة مقدار -1

................................................................................................................................................................

21مقدار كل من تقليل -3 ,qq إيل النصف ................................................................................................................................................................

زيادة املسافة الفاصلة بني الشحنتني إيل الثالثة أضعاف -2

................................................................................................................................................................

إيل الثالثة أضعاف وزيادة املسافة الفاصلة بني الشحنتني إيل الضعف 1qزيادة مقدار الشحنة -4................................................................................................................................................................

ثالث مرات 1qو rعند مضاعفة -5.............................................................................. ..................................................................................

Cواجلسم Cيتجاذب مع اجلسم Bواجلسم Bيتنافر مع اجلسم Aأربعة أجسام مشحونة فإذا علمت أن اجلسم Dو Cو Bو A :(14تدريب) موجبة فسر إجابتك ؟ Dإذا كانت شحنة اجلسم Aفما نوع شحنة اجلسم Dيتنافر مع اجلسم

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

ثابتتان يف Zو Yت مشحونة باملقدار نفسه إما أنواعها فموضحة بالشكل الكرتان ثالث كرا(15تدريب ) يف البداية متساوية zو yوكل من الكرتني xفهي حرة احلركة واملسافة بني الكرة xمكانيهما أما الكرة

يف سلوكه بفرض أنة ال توجد قوي أخري تؤثر يف الكرات xحدد املسار الذي ستبدأ الكرة .........................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................

8

. A,Bمن قبل الشحنتني Cيف الشكل املوضح احسب القوة احملصلة املؤثرة يف الشحنة (16تدريب )......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................................................................................................

Bاحسب القوة احملصلة على الشحنة :(17)تدريب

.................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................

:: اخرت االجابة الصحيحة لكل مما يلي(18) تدريبفإذا زيدت املسافة بني الشحنتني إيل الثالثة rهي القوة الكهربية املتبادلة بني شحنتني كهربيتني تفصلهما مسافة Fإذا كانت -1

-أضعاف تصبح القوة مساوية :

1 )9

F 3 )

3

F 2 )3F 4 )9F

غري املشحونني كل عي حدة C,Bفإذا مت ملس كل من املوصلني الكرويني املعزولني A,B,Cثالث موصالت كروية متماثلة ومعزولة -3 تصبح : Aموصل الكروي فان الشحنة النهائية لل qوالذي حيمل شحنة كهربية مقدارها Aباملوصل الكروي املعزول

1 )q 3 )2

q 2 )

3

q 4 )

4

q

F( فإذا كانت القوة املؤثرة علي الشحنة الصغرى تساوي r( موضوعتان يف اهلواء وتفصل بينهما مسافة ) 2qو qشحنتان كهربائيتان ) -2 شرقا فان القوة املؤثرة علي الشحنة ألكربي تساوي:

1) 2F 2 (3غرباF 0.5 (2شرقاF 4 غربا) F غربا

بسبب Aحيمالن شحنتان كهربيتان موجبتان كما بالشكل اجملاور فإذا كانت القوة الكهربية املؤثرة علي الكرة BوAكرتان متماثلتان -4 تساوي Aبسبب الكرة Bفان القوة الكهربية املؤثرة علي الكرة 2.4Nهي Bالكرة

1) 1.2N 3) 2.4N 2) 4.8N 4) 9.6N

9

تفسري فاراداي للقوة الكهربائية املتولدة بني الشحنات خالل الوسط أو الفراغ: يقوم الجسم بتغيير خصائص الوسط المحيط به بطريقة معينة. -1 يؤدي التغير في خصائص الوسط الى التأثير بقوة معينة على الشحنة الموجودة فيه. -3 يطلق على التغير في خصائص الوسط اسم " المجال الكهربي". -2 المجال الى جسم آخر مشحون.القوة التي تؤثر بها المجاالت الكهربائية تبذل شغال ، فتنتقل الطاقة من -4

المنطقة المحيطة بأي جسم مشحون والتي تظهر فيها آثار القوى الكهربائية. اجملال الكهربائي:

:شدة واجتاه اجملال الكهربائي عند نقطة عند تلك النقطة مقسوما على مقدار تلك الشحنة. q: هو مقدار القوة المؤثرة في شحنة اختبارية موجبة شدة اجملال الكهربائي عند نقطة -1

هو اتجاه القوة المؤثرة على شحنة اختبارية موجبة موضوعة عند اجتاه اجملال الكهربائي عند نقطة: -3

تلك النقطة.

:علل ملا يلي بة وصغرية.الشحنة االختبارية جيب أن تكون موج -أ

ج:حتى ال تؤثر الشحنة االختبارية في الشحنات األخرى.

شدة اجملال الكهربائي عند نقطة ال يعتمد على مقدار شحنة االختبار. -ب ج:ألن النسبة بين القوة والشحنة االختبارية تكون ثابتة دائما.

: قانون حساب شدة اجملال الكهربائي عند نقطة نفترض وجود شحنة موجبة عند تلك النقطة

)1(هي : qتكون القوة المؤثرة في شحنة اختبارية موجبة 2

r

qqkF

)2(ولكن شدة المجال الكهربائي عند نقطة

q

FE

( نحصل على : 3( في )1بالتعويض عن ) 2r

qkE

العوامل التي يتوقف عليها شدة اجملال الكهربائي لشحنة نقطية يتناسب شدة المجال الكهربائي طرديا مع مقدار الشحنة. مقدار الشحنة : -1

يتناسب شدة المجال الكهربائي عند نقطة عكسيا مع مربع المسافة. بعد النقطة عن الشحنة: -3

توليد اجملاالت الكهربائية وقياسها: 3-1

تفسري فاراداي للقوة الكهربائية بني الشحنات

شدة اجملال الكهربائي

حيث أن:

F( القوة المؤثرة في الشحنة:N ) q :( مقدار الشحنةC ) E( شدة المجال الكهربائي :N/m )

حيث أن:E: شدة المجال الكهربائي (N/c )

q( مقدار الشحنة :C ) r( المسافة :m ) K 2: ثابت كولوم ويساوي/C2N.m910×9

q

FE

10

اجملال الكهربائي الناتج عن عدة شحنات نقطية.شدة حساب

ك النقطة.نوجد شدة المجال الكهربائي الناتج عن كل شحنة على انفراد عند تل -1 نوجد شدة المجال الكهربي المحصل عن طريق جمع المتجهات ) محصلة المتجهات(. -3

الفرق بني شدة اجملال الكهربائي والقوة الكهربائية

فتعتمد على مقدار المستخدمة في قياسه، أما القوة الكهربائية وال يعتمد على شحنة االختبارالمجال الكهربائي يعتبر خاصية لتلك المنطقة من الفضاء شحنة االختبار ونوعها.

."ميكن متثيل اجملال الكهربائي من خالل خطوط تعرف باسم" خطوط اجملال الكهربائي" أو " خطوط القوة

الوسط المحيط بالشحنة.الخطوط المستخدمة لتمثيل المجال الكهربائي الفعلي في الفراغ أو خطوط اجملال الكهربائي)القوة(:

)أهمية خطوط اجملال الكهربائي ) خطوط القوة

تزودنا خطوط المجال الكهربائي بمعلومات عن :

الكهربائي عند تلك النقطة. اتجاه المجالعند نقطة الى اتجاه المماس المرسوم : حيث يشير اجتاه اجملال -أ

عند تلك النقطة. شدة المجال الكهربائيبين خطوط المجال الكهربائي الى الفاصلةالمسافات : حيث تشير شدة اجملال الكهربائي -ب

.كلما كانت الخطوط متقاربة كان المجال الكهربائي قويا .كلما كانت الخطوط متباعدة كان المجال الكهربائي ضعيفا

خصائص خطوط اجملال الكهربائي

.السالبةالى الشحنة تدخلو الموجبةدائما من الشحنة تخرج -1 ال وجود لها في الواقع، وتعطي نموذجا لتمثيل المجال الكهربائي. وهميةخطوط -3 مطلقا. ال تتقاطع -2 .الضعيفةة في المجاالت متباعدوالقوية في المجاالت متقاربةتكون -4 )من جميع الجهات( الثالثة األبعادتنتشر حول الجسم في -5

للشحنات املختلفة: )اجملال( خطوط القوة

شكل اجملال الكهربي حبسب التوزيعات النقطية للشحنات خيتلف

: خطوط المجال تكون منتشرة شعاعيا للخارج.الشحنة املوجبة -1

خطوط المجال تكون منتشرة شعاعيا للداخل. الشحنة السالبة: -3

تجاهي للمجاالت الناتجة عن : خطوط المجال تكون منحنية وأكثر تعقيدا ، ألن المجال الناتج يكون ناتجا عن الجمع االشحنتان أو أكثر -2

الشحنات. ولكنها دائما تخرج من الشحنة الموجبة وتدخل الى الشحنة السالبة.

متثيل اجملال الكهربائي

11

س: كيف يعمل مولد فان دي جراف ؟ .Aيولد الجهاز الكهرباء الساكنة الى الحزام المتحرك في الطرف األسفل -1 .Bتنتقل الشحنات من الحزام المتحرك الى القبة الفلزية في الطرف العلوي -3يبذل المحرك الكهربائي الشغل الالزم لزيادة فرق الجهد الكهربائي مما يؤدي لتراكم -2

الشحنات في القبة الفلزية.

علل: عندما يلمس شخص قبة مولد فان دي جراف يتنافر شعر الشخص ويتغري اجتاهه.

ن الشحنات تنتقل باللمس من القبة للشخص، فتشحن خصالت الشعر بنفس نوع الشحنة مما أل يؤدي لتنافرها.

؟ B ةفسر ملاذا تستمر الشحنات يف الرتاكم علي القبة الفلزية ملولد فان دي جراف وملاذا ال تتنافر الشحنات لتعود إيل احلزام عند النقطس:

الشحنات القبة الفلزية ال تولد مجاال كهربيا داخلها وتنتقل الشحنات فورا من الحزام إلي السطح الخارجي للقبة حيث ال يكون لها أي تأثيرات في الن الشحنات الموجودة علي

. Bالجديدة التي تصل إلي النقطة

نضع بذور أعشاب في سائل عازل كالزيت المعدني. -1 نضع الجسيمات المشحونة في سائل. -3 تتحرك البذور بحيث تترتب في اتجاه المجال الكهربائي وتكون نمطا لخطوط المجال. -2

-ارسم خطوط اجملال الكهربي لكل مما يأتي : :1تدريب شحنتني متساويتني مقدارا ومتماثلتني يف النوع )أ( )ب(شحنتني خمتلفتني يف النوع وهلما املقدارنفسة

)ج( شحنة موجبة وأخري سالبة مقدارها مساوي ضعفي مقدار الشحنة املوجبة

-ارسم كل مما يأتي : :2تدريب c2 )ب( اجملال الكهربي الناتج عن شحنة مقدارها c0.1)أ( اجملال الكهربي الناتج عن شحنة

مولد فان دي جراف ) مولد الكهرباء الساكنة(

متثيل خطوط اجملال الكهربائي عمليا

تدريبات متنوعة على اجملال الكهربائي

12

N31050.1تؤثر قوة كهربية مقدارها :3تدريب يف اجتاه الشرق يف شحنة اختبار موجبة مقدارها C81040.2

اوجد اجملال الكهربي يف شحنة االختبار؟ ....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

C5101شحنة موجبة مقدارها :4تدريب 0.3تتعرض لقوة مقدارهاN عند وضعها عند نقطة معينة ما شدة اجملال الكهربي عند تلك النقطة ؟

........................................................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................................................................

C6100.3 قيس جمال كهربي يف اهلواء باستخدام شحنة اختبار موجبة مقدارها :5تدريب فتأثرت هذه الشحنة بقوة مقدارها0.12N مشال الشرق ما مقدار واجتاه شدة اجملال الكهربي عند موقع شحنة االختبار ؟150يف اجتاه مييل بزاوية

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

C6100.4 عن ميني كرة صغرية مشحونة بشحنة مقدارها m0.3ما شدة اجملال الكهربي عند نقطة تبعد :6تدريب ؟ ....................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

.

C8100.2وضعت شحنة سالبة مقدارها :7تدريب 0.060يف جمال كهربي فتأثرت بقوة مقدارهاN يف اهلواء يف اجتاه اليمني ما مقدار واجتاه اجملال الكهربائي عند موقع الشحنة ؟

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

N8101.2وضعت كرة بيلسان وزنها :8تدريب يف جمال كهربي شدتهNlC4105.6 يتجه راسيا إيل أسفل. ما مقدار ونوع الشحنة التي جيب أن توضع علي الكرة حبيث توازن القوة الكهربية املؤثرة فيها قوة اجلاذبية األرضية وتبقي الكرة معلقة

يف اجملال ؟....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

-تقريبا ويتجه ألسفل اجب عما يلي : C150N/الف اجلوي يساوي إذا كان اجملال الكهربائي يف الغ :9تدريب )أ( ما اجتاه القوة املؤثرة يف جسيم مشحون بشحنة سالبة ؟

....................................................................................................................................................................................................

.يؤثر بها هذا اجملال يف إلكرتون )ب( اوجد القوة الكهربية التي ...................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

Kg31101.9 )ج( قارن بني القوة يف الفرع )ب( وقوة اجلاذبية األرضية املؤثرة يف اإللكرتون نفسه علما بان كتلة اإللكرتون

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

13

C6100.1 يفحص زيد اجملال الكهربي الناشئ عن شحنة جمهولة املقدار والنوع فريسم أوال اجملال بشحنة اختبار مقدارها :11تدريب

C6100.2 ثم يكرر عملة بشحنة اختبار أخري مقدارها .: اجب عن األسئلة التالية- هل حيصل زيد علي القوي نفسها يف املوقع نفسه عند استخدام شحنتي االختبار ؟ وضح إجابتك )أ(

C6100.2ال الن القوة المؤثرة في الشحنة ضعفي القوة المؤثرة في الشحنةC6100.1

)ب( هل جيد زيد أن شدة اجملال هي نفسها عند استخدام شحنتي االختبار ؟ وضح أجابتك ؟

نعم ألنك ستقسم القوة علي مقدار شحنة االختبار

CNتتسارع االلكرتونات يف أنبوب أشعة املهبطية يف تلفاز حتت تأثري جمال كهربي مقداره :11تدريب /101 5 احسب ما يلي: القوة املؤثرة يف اإللكرتون)أ(

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

Kg31101.9)ب( تسارع اإللكرتون إذا كان اجملال منتظما اعترب كتلة اإللكرتون ....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

ccشحنتان نقطيتان مقاديرها :12تدريب 5,20 5علي الرتتيب واملسافة بينهماcm . احسب شدة اجملال الكهربي يف منتصف .املسافة بني الشحنتني

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

ccتوضع الشحنتان :13تدريب 1,1 0.70عند زاويتي القاعدة من مثلث متساوي اإلضالع فإذا كان ضلع املثلث يساويm اوجد شدة اجملال عند رأس املثلث ؟

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

14

هو الشغل المبذول لتحريك شحنة اختبار موجبة بين نقطتين داخل مجال كهربائي مقسوما على مقدار شحنة االختبار. فرق اجلهد الكهربائي :

هو النسبة بين الشغل الالزم لتحريك شحنة ومقدار تلك الشحنة. أي ئية لكل وحدة شحنة دلخل مجال كهربائي.هو التغير في طاقة الوضع الكهربا أو

" v" أو ما يعرف باسم الفولت" J/Cالجهد الكهربائي كمية عددية ووحدة قياسه " مالحظة:

1J/Cوحدة قياس الجهد الكهربائي وتساوي واحد جول لكل كولوم الفولت:

الفرق بني طاقة الوضع الكهربائية وفرق اجلهد .وتعتمد على كمية الشحنة المنقولةتتغبر عندما يبذل شغل لنقل شحنة معينة في مجال كهربائي، الكهربائية:طاقة الوضع

وال يعتمد على كمية الشحنة المنقولة.الشغل المبذول لنقل وحدة الشحنات في مجال كهربائي، فرق اجلهد الكهربائي:

الشحنتني خمتلفتني . اذا كانت -1

يزداد فرق الجهد الكهربائي ) أو طاقة الوضع( عند ابعاد الشحنتين عن بعضهما ويقل عند تقريبهما.

اذا كانت الشحنتني متشابهتني . -3

يزداد فرق الجهد الكهربائي ) أو طاقة الوضع( عند تقريب الشحنتين ويقل عند ابعادهما.

علل ملا يلي: ( B) شكل عند ابعاد شحنة اختبارية موجبة عن شحنة كهربائية سالبة يزداد اجلهد الكهربائي. -أ

ية لذا ألن اتجاه القوة المؤثرة في شحنة االختبار تكون في نفس اتجاه االزاحة لذا يكون الشغل المبذول موجبا يضاف الى طاقة الوضع االبتدائ يزيد الجهد الكهربائي الكلي.

( A) شكل شحنة اختبارية موجبة من شحنة كهربائية سالبة يقل اجلهد الكهربائي. عند تقريب -ب

ية لذا ألن اتجاه القوة المؤثرة في شحنة االختبار تكون في عكس اتجاه االزاحة لذا يكون الشغل المبذول سالبا يضاف الى طاقة الوضع االبتدائ يقل الجهد الكهربائي الكلي.

تطبيقات على اجملاالت الكهربائية: 3-1

الطاقة واجلهد الكهربائيان

تغريات اجلهد الكهربائي وطاقة الوضع

حيث أن:W( الشغل المبذول:J ) q( مقدار الشحنة :C ) ∆V( فرق الجهد :V )

q

Wv

15

تزداد طاقة وضع الشحنة االختبارية )الموجبة( عند تحريكها في عكس اتجاه المجال الكهربائي األصلي )المؤثر( . ما سبق:ميكن امجال

أما بالنسبة للشحنة السالبة فان طاقة وضعها يزداد عند تحريكها في نفس اتجاه المجال األصلي )المؤثر(.

:مالحظة مهمة جدا فرق الجهد الكهربائي ال يعتمد على المسار الذي يسلك أثناء الحركة من نقطة ألخرى وانما يعتمد على :

االزاحة ) أي موقع النقطتين االبتدائي والنهائي فقط( -1 المجال الكهربائي. -3

:هي نقاط داخل المجال الكهربائي يكون فرق الجهد بينها صفرا. ويكون الشغل المبذول لنقل الشحنات الكهربائية بينها صفرا. سطح تساوي اجلهد

هي نقاط داخل المجال الكهربائي يكون فيها الجهد متساويا. تعريف آخر:

:موجبة يف مسار دائري حول شحنة كهربائية فان الشغل املبذول ) وكذا فرق اجلهد بني أي نقطتني يف عند حتريك شحنة اختبار علل ملا يلي املسار الدائري( يكون صفرا.

هد لجج: ألن القوة الكهربائية تكون دائما متعامدة مع اتجاه الحركة ، وبذلك يكون الشغل المبذول لتحريك الشحنة صفرا. وبالتالي يصبح فرق ا

مساويا للصفر أيضا تبعا للعالقة. q

Wv

: تختلف سطوح تساوي الجهد بحسب المجال الكهربائي ) الحظ الخطوط مالحظة

المتقطعة في األشكال التي أمامك(.

:هو مجال كهربائي ثابت في الشدة واالتجاه عند جميع النقاط. اجملال الكهربائي املنتظم

س: كيف ميكن احلصول على جمال كهربائي منتظم؟ عن طريق استخدام لوحين موصلين مستويين ومتوازيين ،ومشحونين بشحنات متساوية ومتعاكسة ات سالبة(.)احداهما مشحون بشحنات موجبة واآلخر مشحون بشحن

:عبارة عن خطوط مجال متوازية تتجه من اللوح الموجب الى اللوح شكل اجملال الكهربائي املنتظم

السالب، ما عدا النقاط التي تكون عند االطراف.

سطح تساوي اجلهود

اجلهد الكهربائي يف جمال كهربائي منتظم

16

حساب فرق اجلهد الكهربائي يف جمال كهربائي منتظم.

فرق الجهد الكهربائي في مجال كهربائي منتظم يساوي حاصل ضرب شدة المجال الكهربائي في المسافة التي تحركتها الشحنة.

اشتقاق القانون: )1(الشغل المبذول لتحريك شحنة اختبارية موجبة في عكس اتجاه المجال FdW

)2(لحساب فرق الجهد بين اللوحين

q

WV

Ed( ينتج أن : 3( في )1لتعويض عن )با q

FdV

يزداد الجهد الكهربائي كلما تحركنا في اتجاه معاكس التجاه المجال الكهربائي ، أي أن الجهد الكهربائي يكون أكبر بالقرب من مالحظة مهمة:

اللوح الموجب.

منتظم.حساب القوة الكهربائية املؤثرة يف شحنة يف جمال كهربائي

EqF مقدار القوة املؤثرة يف الشحنة -1

تكون في نفس اتجاه المجال اذا كانت الشحنة الكهربائية موجبة وتكون في عكس اتجاه المجال اذا كانت الشحنة الكهربائية اجتاه القوة املؤثرة: -3

سالبة.

فاحسب شدة 0.02mوذلك عندما كانت املسافة بينهما 400Vإذا كانت قراءة فولتميرت متصل بلوحني متوازيني مشحونني :1تدريب اجملال الكهربي بينهما

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

C61044.1ومشحونة بصورة كاملة أن ختتزن شحنة مقدارها 12Vميكن لبطارية سيارة جهدها :2تدريب . ما مقدار الشغل الذي ميكن أن تبذله البطارية قبل أن حتتاج إيل إعادة شحنها ؟

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

CNإذا كان مقدار اجملال الكهربائي يف مسارع جسيمات يساوي :3تدريب /105.4 5 وتون فما مقدار الشغل املبذول لتحريك بر خالل هذا اجملال ؟ 25Cmمسافة

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

الب كما بالشكل فما مقدار فرق اجلهد من اللوح املوجب إيل اللوح الس 2.4Cلتحريك شحنة مقدارها 120Jإذا بذل شغل مقداره :4تدريب الكهربائي بني اللوحني ؟

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

؟ 9.0Vخالل فرق جهد كهربائي مقداره 0.15Cما مقدار الشغل الالزم بذلة لنقل شحنة مقدارها :5تدريب....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

حيث أن:

E( شدة المجال المنتظم:N/C) ( أوV/m)

d المسافة :( بين اللوحينC ) ∆V( فرق الجهد :V )

تدريبات متنوعة على الطاقة واجلهد الكهربائيان

EdV

17

يف جمال كهربي منتظم فما مقدار فرق اجلهد mc25مسافة C37لتحريك شحنة مقدارها 0.065Nإذا لزم قوة مقدارها :6تدريب

الكهربائي بني النقطتني ؟....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

فإذا علقت قطرة زيت سالبة الشحنة بني اللوحني كتلتها 4Cmوالبعد بينهما 50Vلوحني متوازيني فرق اجلهد بينهما :7تدريبKg15102 .: احسب-

شدة اجملال الكهربي بني اللوحني -1...................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

مقدار شحنة قطرة الزيت -2...................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

معتمدا علي القيم املثبتة علي الشكل احسب : 6400N/Cميثل الشكل ادناة جماال كهربيا منتظما مقداره :8تدريب . a,cفرق اجلهد الكهربائي بني النقطتني -1

...........................................................................................................................................................

...........................................................................................................................................................

...........................................................................................................................................................

C6102ارها الشغل املبذول يف نقل الشحنة كهربائية مقد -2 من النقطةc إيل النقطةb ....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

mVواجملال الكهربائي بينهما 0.04mلوحان موصالن متوازيان البعد بينهما : 9تدريب /102 4 اوجد ما يلي :وضوعان يف اهلواء م فرق اجلهد الكهربائي بني اللوحني -1

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

C6103مقدار القوة الكهربية املؤثرة يف شحنة مقدارها - 2 موضوعة بني اللوحني ............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

C9105الشغل املبذول لنقل شحنة مقدارها - 3 من اللوح املوجب إيل اللوح السالب

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

18

.طاقته أقل ما ميكنيؤول أي نظام يف الطبيعة اىل االتزان عندما تصبح أمثلة:

طاقة وضع الجاذبية أقل ما يمكن.الكرة في أعلى التل تتحرك الى األسفل ، لتتزن وتستقر هناك حيث تكون -1 حيث تكون طاقتها بالبداية كبيرة غيرالمشحون لتقليل طاقتهاالشحنات الساكنة على الموصالت المشحونة عند تالمسها تتحرك الى الموصل -3

نظرا لتجميع عدد من الشحنات المتشابهة ولوجود قوة التنافر بينها.

وضع االتزان

الجهد األقل)المشحونة( الى الكرة ذات الجهد األعلىعند تالمس كرتين موصلتين احداهما مشحونة واألخرى غير مشحونة تنتقل الشحنات من الكرة ذات يتساوى جهد الكرتين أي يكون فرق الجهد بينهما مساويا للصفر.)الغير مشحونة( حتى

في وضع اتزان. عندها يتوقف تدفق الشحنات وتصبح الكرتان

عند وضع االتزان يكون: مالحظة: القوة المحصلة المؤثرة في كل شحنة على الكرة = صفر. -1 المجال الكهربائي داخل الموصالت يكون صفرا. -3فرق الجهد بين أي نقطتين على السطح = صفر أي يكون سطح -2

الموصل المشحون " سطح تساوي الجهد".

. الشحنات يف املوصالت على السطوحعلل ملا يلي: تستقر ج: بسبب وجود قوى التنافر بينها ، وتترتب بحيث يصل يكون النظام في حالة اتزان أي تكون طاقته هي األقل ومحصلة القوى المؤثرة صفرا.

تالمس الكرات بأحجام خمتلفة ، فالكرة الموصلة الكبيرة مثال تخزن كمية أكبرمن الشحنات. نسبة سعتها الكهربيةعندما تكون الكرات المتالمسة ذات أحجام مختلفة تتوزع الشحنات بحسب

تزان يساوي صفرا أما اذا كانت الكرتان الموصلتان متماثلتان ، فان الشحنات تتوزع بالتساوي. وفي كل األحوال يكون فرق الجهد بين الكرتين عند حالة اال رتين.على الرغم من اختالف الشحنات في كلتا الك

توزيع الشحنة وتقسامها

االتزان يف الطبيعة

تالمس األجسام املشحونة

19

والثانية متعادلة الشحنة كما هو موضح يف الشكل اجملاور. أجب عن Cµ+ 8متماثلتان ، األوىل شحنتها A,Bكرتان فلزيتان : 1 تدريب األسئلة التالية:

وأيها أعلى جهدا؟ جهدا؟ األقلأي الكرتني -1

( صفرا ، ألنها ال تحتوي على شحنات.Bاألعلى جهدا ، بينما جهد الكرة )( Aالكرة )

اذا تالمست الكرتان معا. فأجب عما يلي: -3

وضح كيف تنتقل الشحنات بني الكرتني؟ -أ

( ، حتى يتساوى جهدا الكرتين.B( الى الكرة األقل جهدا)Aتنتقل الشحنات من الكرة األعلى جهدا )

بعد التالمس.احسب شحنة كل من الكرتني -ب

( = Aشحنة الكرة )2

184 C

( = Bشحنة الكرة ) 2

184 C

كم يكون فرق اجلهد بني الكرتني بعد التالمس ؟ -ت فرق الجهد يساوي صفر، ألن الجهد متساوي على الكرتين بعد التالمس

كما هو موضح يف الشكل Cµ+3 مقدارها حجم األوىل ضعف الثانية ، فاذا شحنت الكرتان بشحنة متساوية A,Bكرتان فلزيتان :3تدريب أجب عن األسئلة التالية: اجملاور. وملاذا؟وأيها أعلى جهدا جهدا؟ األقلأي الكرتني -2

الموجودة عليها مسافات أكبر، (هي األقل جهدا، ألن مساحتها السطحية أكبر ، لذا تتباعد الشحنات Aالكرة )

وتقل قوة التنافر بينها ويقل الجهد.

اذا تالمست الكرتان معا. فأجب عما يلي: -4

وضح كيف تنتقل الشحنات بني الكرتني؟ -ث

( حتى يتساوى جهدا الكرتين.A( الى الكرة األقل جهدا )Bتنتقل الشحنات من الكرة األعلى جهدا )

المس.احسب شحنة كل من الكرتني بعد الت -ج

( = Aشحنة الكرة )3

264 C

( = Bشحنة الكرة )3

162 C

كم يكون فرق اجلهد بني الكرتني بعد التالمس ؟ -ح

فرق الجهد يساوي صفر، ألن الجهد متساوي على الكرتين بعد التالمس

-القول عن : بشحنة سالبة لكرة موصلة كبرية مشحونة بشحنة موجبة ماذا ميكنعند مالمسة كرة موصلة صغرية مشحونة :3تدريب . جهد كل من الكرتني -أ

سيكون جهد الكرتين متساويين :ج

شحنة كل من الكرتني -ب

لها ستكون شحنة الكرة الكبيرة اكبر من شحنة الكرة الصغيرة ولكن سيكون لهما النوع نفسه وسيعتمد نوع الشحنة النهائية علي الكرة التي كان :ج

.اكبر كمية شحنة في البداية

تدريبات متنوعة على توزيع الشحنة وتقامسها

20

يقف زيد واختة ليلي علي سطح مستو معزول متالمسني باأليدي عندما مت إكسابهما شحنة كما بالشكل إذا :4تدريبكانت املساحة السطحية جلسم زيد اكرب من املساحة السطحية جلسم ليلي فمن منهما سيمتلك كمية اكرب من

الشحنة؟ أم إنهما سيمتلكان املقدار نفسه من الشحنة؟ ة سطحية اكبر لذا سيمتلك كمية اكبر من الشحناتيمتلك زيد مساح :ج

؟ سعة كهربية اكربفأيهما له 10Cmو 1Cm الومنيوم إذا كان قطرا كرتي :5تدريب .سعة كهربية اكبر الن الشحنات يمكنها أن تبتعد بعضها عن بعض بصورة اكبر وهذا يقلل من ارتفاع جهدها عندما تشحن 10Cmالكرة التي قطرها ج:

: توصيل الجسم المشحون باألرض وبالتالي تفريغ الشحنات الموجودة عليه في األرض حتى يصبح فرق الجهد تأريض اجلسم املشحون

الكهربائي بين الجسم واألرض صفرا.

:علل ملا يلي يوصل سلك فلزي بني صهريج نقل البنزين واألرض. -1

ق ج:وذلك لتفريغ الشحنات الموجودة على صهريج نقل البنزين ) والناتجة عن االحتكاك( في األرض بطريقة آمنة. حيث أن عدم تفريغها يولد فر جهد كبير بين الصهريج واألرض، مما قد يحدث انفجارا عندما تنتقل الشحنات الى األرض من خالل بخار البنزين.

احلاسوب بوصله باألرض. يتم تأريض جهاز -3

ج:وذلك لتفريغ الشحنات الموجودة على جهاز الحاسوب في األرض بطريقة آمنة. حيث أن عدم تفريغها يولد فرق جهد كبير بين جهاز الحاسوب دي لتلف الجهاز ، أو أيذاء الشخص. واألرض، وعند مالمسة شخص لجهاز الحاسوب ، تتدفق الشحنات من الحاسوب الى الشخص ، مما قد يؤ

يفقد اجلسم املشحون شحنته عند وصلة باألرض . -2 .الن الجسم المشحون يشارك شحنته مع سطح األرض التي تعد جسما ضخما جدا ج:

تأريض اجلسم املشحون

21

جلميع أنواع املوصالت. األسطح اخلارجيةعلل : تستقر الشحنات الكهربائية على ستقر علي ج: الن الشحنات الكهربائية المتشابهة تتنافر مع بعضها البعض حتى تصبح المسافة بينها اكبر ما يمكن وطاقة النظام أقل ما يمكن لذا ت

.السطوح الخارجية

يعتمد اجملال الكهربائي حول موصل مشحون على شكل املوصل وفرق اجلهد بني املوصل واألرض . سندرس هنا ثالث حاالت للموصالت املشحونة:و

. ( A) الشكل الموصالت المصمتة بانتظام علي أسطحتتوزع الشحنات :املوصالت الكروية املصمتة -1

(. Bللموصالت الجوفاء ) الشكل بانتظام على األسطح الخارجيةتتوزع الشحنات :املوصالت الكروية اجلوفاء ) أو األوعية الفلزية املغلقة( -3

، وتكون متقاربة عند الرؤوس المدببة ، وبالتالي بشكل غير منتظم على أسطح الموصالتتتوزع الشحنات املوصالت ذات الرؤوس املدببة: -2

( Cقارب خطوط المجال فيها، ويكون شدة المجال الكهربائي عندها أكبر.) الشكل تتوعندما تكون الموصالت ذات شحنة كبيرة ) فرق جهد عالي( يصبح المجال كبير جدا ، فيعمل على مسارعة االلكترونات واأليونات القريبة

نها ، وقد يؤدي ذلك لتشكل حالة البالزما مما ينتج عنها شرارة كهربائية أو والناتجة عن األشعة الكونية لتصطدم بذرات أخرى فتتعمل على تأيي حدوث البرق.

هي حالة يكون فيها الغاز متأينا وموصال للكهرباء بسبب تطبيق فرق جهد كبير عليه. البالزما:

وجود فرق جهد هي شرارة كهربائية تحدث بسبب :الصاعقة

حدوث تفريغ كهربائي.ل مما يؤديكهربائي كبير بين غيمة واألرض

للصواعق السلبي التأثيرمن أداة تستخدم للتخلص :مانعة الصواعق.

وتتكون من قضيب فلزي طرفه مدبب باألعلى.

مانعة الصواعق –التخلص من الصواعق تطبيقات فيزيائية :

اجملاالت الكهربائية بالقرب من املوصالت

الشحنات على املوصالتتوزيع

22

مانعة الصواعقطريقة عمل طرفه مدبب باألعلى.يتم تثبيت قضيب فلزي -1 .المدبب فيعمل علي تسريع االلكترونات وااليونات الطرفكبيرا بالقرب من يالمجال الكهرب يكون -3 .يبدأ مسارا موصال بالتشكل من طرف القضيب إلي الغيوم أو العكس -2أو في أي نقطة مرتفعة ةيؤدي ذلك لتفريغ شحنات الغيمة في صورة شرارة كهربية في قضيب مانعة الصواعق بدال من تفريغها في المدخن -4

من المنزل أو البناية

عـــــلل ملا يلـــــــي: يعمل الوعاء الفلزي املغلق عمل درع واق ملن بداخله من اجملاالت الكهربائية. -1

.الكهربائية تتوزع على األسطح الخارجية للموصالت ألن الشحنات

ينصح عمال الكهرباء والصيانة بلبس معطف معدني. -3

.) حيث يعتبر المعطف المعدني موصال( للموصالت الخارجية األسطح على تتوزع الكهربائية الشحنات ألن

حتمي السيارة من بداخلها من اجملاالت الكهربائية الناجتة عن الربق. -2

السيارة تعتبر كالوعاء الفلزي المغلق، حيث تستقر فيه الشحنات الكهربائية على األسطح الخارجية لها. ألن

ظهور وهج وردي بالقرب من الرؤوس املدببة للموصالت ذات الشحنة الكبرية كذلك الناتج يف أنابيب التفرغ الكهربائي للغازات. -4

ؤوس المدببة، فيعمل على مسارعة االلكترونات الناتجة من األشعة الكونية ، لتصطدم بذرات ألن المجال الكهربائي يكون كبيرا بالقرب من الر أخرى تعمل على تأيينها، فيحدث تفريغ كهربائي )شرارة( على شكل وهج وردي مثل الناتج عن أنابيب التفريغ الكهربائي للغازات.

حتت فروق جهد كبرية( حبيث تكون ملساء وانسيابية الشكل.تصنع املوصالت التي حتمل شحنات كهربائية كبرية ) التي تعمل -5

لتقليل المجاالت الكهربائية وبالتالي الحد من عمليات التفريغ الكهربائي وحدوث الشرارة الكهربائية.

ملانعة الصواعق قضيب فلزي طرفة مدبب الشكل . -6

كبيرا بالقرب من طرفة المدبب فيعمل علي تسريع االلكترونات وااليونات وبالتالي فان مسارا موصال يبدأ بالتشكل من يحتى يجعل المجال الكهربطرف القضيب إلي الغيوم أو العكس، فيؤدي ذلك لتفريغ شحنات الغيمة في صورة شرارة كهربية في قضيب مانعة الصواعق بدال من تفريغها في

رتفعة من المنزل أو البناية.أو في أي نقطة م ةالمدخن

حدوث الربق والصواعق. -7

يؤدي بسبب وجود فرق جهد كهربائي كبير بين غيمتين في حالة البرق أو بين غيمة واألرض في حالة الصواعق قد يصل الى ماليين الفولتات. فرق الجهد الكبير الى حدوث تفريغ كهربائي وتكون شرارة كهربية .

اجلهد الكهربائي اجملال الكهربائي املوضعدائما يساوي صفرا ، ألن الشحنات تستقر على األسطح داخل املوصل

الخارجية.ثابت ال يتغير ، ولذا يكون فرق الجهد بين أي نقطتين صفرا ، أي

يكون سطح تساوي الجهد

يمكنيكون أكبر ما على السطحثابت ال يتغير ويساوي الجهد بداخل الموصل، ولذا يكون فرق الجهد

بين أي نقطتين صفرا ، أي يكون سطح تساوي الجهد

يقل تدريجيا كلما ابتعدنا عن الموصل، و يعتمد مقداره على خارج املوصل شكل الموصل وفرق الجهد بين الموصل واألرض .

يقل تدريجيا كلما ابتعدنا عن الموصل

هربائي للموصالت الكروية املشحونةاجملال واجلهد الك

23

هي النسبة بين الشحنة المخزنة على جسم )موصل( وفرق الجهد الكهربائي. (:Cالسعة الكهربائية ملوصل )

علل: الكرة املوصلة الكبرية سعتها الكهربائية أكرب من الكرة الصغرية. ج: ألنها يمكن أن تخزن كمية أكبر من الشحنات عند فرق الجهد نفسه.

: الكهربائية. وقد سمي آنذاك "زجاجة ليدن" باسم المدينة التي ولد فيها مخترعه الهولندي جهاز يعمل على تخزين الشحنات املكثف الكربائي

بيترفان مسجنبروك.

:تركيب املكثف الكهربائي موصالن مشحونان بشحنتين متساويتين في المقدار ومختلفتين في النوع. -1 مادة عازلة تفصل بين الموصلين. -3

اسطوانية.علل: تلف املكثفات بصورة ج: لتقليل حجمها وحتى ال تشغل حيز كبير.

كيف ختزن املكثفات الطاقة؟

يتولد بين لوحي المكثف المشحونين بشحنات متعاكسة مجال كهربائي يعمل على تخزين الطاقة.

:قانون حساب السعة الكهربائية ملكثف كهربائي

الشحنة على أحد اللوحين وفرق الجهد بينهما. السعة الكهربائية لمكثف هي النسبة بين

: وحدة قياس السعة الكهربائية ( الفارادF( ويساوي )C/V)

FpFوالفاراد وحدة كبيرة لذا تقاس بوحدات أصغر مثل البيكوفاراد ) 12101 ( والميكروفاراد )FF 6101 )

سعة املكثف: العوامل التي تتوقف عليها ال تتوقف سعة املكثف على شحنته ولكنها تعتمد على أبعاده اهلندسية كما يلي: (: تزداد سعة المكثف بزيادة مساحة سطحي اللوحين )تناسب طردي(A) املساحة السطحية للموصلني أو اللوحني -1

)تناسب عكسي( (: تزداد سعة المكثف بتقليل المسافة بين اللوحينd)املسافة بني اللوحني -3

(: تزداد سعة المكثف باستخدام مواد ثابت عازليتها كبير.)طبيعة املادة العازلة بني اللوحني -2

ويمكن تلخيص ما سبق في القانون d

AC

)العالقة غير مطلوبة(

ختزين الشحنات ) املكثف(

املكثف الكهربائي

حيث أن:C( السعة الكهربائية:N ) ∆V( فرق الجهد بين اللوحين :V )

q :( شحنة أحد اللوحينC)

V

qC

V

qC

24

علل: ال تتوقف سعة املكثف على شحنته . : ألنه كلما زادت شحنة المكثف زاد فرق الجهد بين لوحيه بحيث تبقى النسبة بينهما ) أي السعة( ثابتة دائما.ج

(مكثف قانون حساب الطاقة املختزنة يف مكثف ) أو الشغل املبذول لشحن

C

qVCVqW

22

1

2

1 22

يف مكثف وفرق اجلهد بني طرفيه. العالقة البيانية بني الشحنة املخزنة

. تتناسب الشحنة المخزنة في مكثف طرديا مع فرق الجهد بين طرفيه ) عالقة خطية(

ومن الرسم البياني ميكن اجياد ما يلي: هو ميل الخط البياني لمنحنى الشحنة وفرق الجهد بين لوحي المكثف. (:Cسعة املكثف ) -أ

هو المساحة المحصورة تحت الخط البياني لمنحنى :( W) الطاقة املختزنةالشغل املبذول لشحن املكثف أو -ب

الشحنة وفرق الجهد.

:أنواع املكثفات الكهربائية

تسمى المكثفات بحسب نوع العازل الذي يفصل بين اللوحين. وهي كما يلي:

الهواء. -5الورق -4 البوليستر -2مكثف المايكا -3مكثف السيراميك -1

:استخدامات املكثفات الكهربائية

رات تستخدم المكثفات بمختلف أحجامها الصغيرة والكبيرة في معظم األجهزة لتخزين الشحنات كتلك الموجودة في أجهزة التلفاز والحاسوب والليز وآلة التصوير االلكترونية وغيرها.

: ملا يأتي علل حيذر من فتح غطاء التلفاز أو شاشة احلاسوب حىت لو مل تكن متصلة مبصدر جهد كهربائي. -1 ج: ألنها تحوي مكثفات تظل مشحونة لعدة ساعات بعد اغالق الجهاز، لذا فانها تشكل خطرا اذا لمست.

اخل التلفاز خطرية جدا إذا ملست.تعترب املكثفات املوجودة د -2 ألنة يمكنها تخزين كافية من الشحنات عند فروق جهد مساوية لعدة مئات من الفولتاتج:

احسب مقدار شحنة املكثف ؟ 45Vوفرق اجلهد الكهربائي بني لوحيه f27مكثف كهربائي سعته :1تدريب....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

C5105.2عند إضافة شحنة :2تدريب 12.0إيل مكثف يزداد فرق اجلهد بني لوحيه منV 14.0إيلV احسب مقدار سعة املكثف. ...................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

فأي املكثفني له شحنة اكرب ؟ وما 24Vإذا وصل كل منهما بفرق جهد F8.6وسعة األخر F3.3مكثفان سعة األول :3تدريب مقدارها ؟

.................................................................................................................................................................................................

تدريبات متنوعة على املكثفات

25

C4101.8مشحون بشحنة مقدارها F4.5ما مقدار فرق اجلهد الكهربائي بني لوحي مكثف سعته :4تدريب

...................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

-يف الشكل املوضح أمامك اجب عما يلي : :5تدريبC19106.1علما بأن شحنته ؟ )إذا وضع إلكرتون بني لوحي املكثف فما مقدار القوة املؤثرة فيه (أ) )

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

بنب لوحي املكثف عندما يكون فرق C010.0)ب( ما مقدار الشغل الالزم لتحريك شحنة إضافية مقدارها ؟ 120Vاجلهد بينهما

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

واجملال الكهربي m1.2Cإذا كان البعد بني لوحيه F22.0ما مقدار الشحنات املخزنة يف مكثف ذي لوحني متوازيني سعته :6تدريبCNبينهما /2400

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

-الرسم البياني املوضح يف الشكل الشحنة املخزنة يف مكثف يف أثناء زيادة فرق اجلهد علية اجب عما يلي :ميثل :7تدريب ماذا ميثل ميل اخلط املوضح علي الرسم البياني ؟)أ (

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

ما سعة املكثف املمثل بالشكل ؟ (ب)..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

)ج( ماذا متثل املساحة حتت اخلط البياني ؟ ...................................................................................................................................................................................................

؟ 25V)د( ما مقدار الشغل الالزم لشحن هذا املكثف ليصبح فرق اجلهد بني لوحيه ....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

؟ Vq)و( ملاذا ال يساوي الشغل الناتج يف املسألة السابقة املقدار

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

؟ 3qماذا حيدث لسعة هذا املكثف عند زيادة شحنته إيل Cسعته qمكثف ذو لوحني متوازيني شحنته :8تدريب C/2)د( C)ج( C/3)ب( C/2)أ(

26

اليومية.س: علل ملا يأتي: ال يستغىن عن الطاقة الكهربائية يف حياتنا لسهولة نقلها الى مسافات كبيرة دون ضياع كمية كبيرة من الطاقة. -1

لسهولة تحويلها الى أشكال الطاقة األخرى الطاقة األخرى كالطاقة الصوتية والضوئية والحرارية والحركية. -2

تدفق الجسيمات المشحونة. التيار الكهربائي:

تدفق الشحنات الموجبة. التيار االصطالحي:

حلقة مغلقة أو مسار موصل يسمح بتدفق الشحنات الكهربائية. الدائرة الكهربائية:

س: كيف تعمل البطارية يف الدائرة؟ ( ذو الجهد المنخفض Aالجهد العالي الى الموصل )( ذو B(، تتدفق الشحنات من الموصل )C( بواسطة سلك )A,Bعند تالمس لوحين موصلين ) -1

عبر السلك.

يستمر تدفق الشحنات حتى يصبح فرق الجهد بين اللوحين مساويا للصفر ، عندها يتوقف التدفق )التيار(. -2

وضع للشحنات ، وزيادة طاقة ال (B)حتى يستمر تدفق الشحنات )التيار( نضع مصدر جهد )مضخة( ، تعمل على ارجاع الشحنات الى اللوح -3

وبالتالي تحافظ على وجود فرق في الجهد بين اللوحين، مما يسمح باستمرار التدفق.

س: أذكر أنواع مصادر اجلهد؟ تقوم بتحويل الطاقة الكيميائية إلي طاقة كهربية -: اخللية الفولتية )أو اخللية اجللفانية( البطارية اجلافة -1

تعمل عي تحويل الطاقة الضوئية إلي طاقة كهربية -: أو اخللية الشمسية لية الفولتية الضوئيةاخل -3

متصلة معا ةعبارة عن عدة خاليا جلفا ني -البطارية : -3

الشحنات ال تفنى وال تستحدث، أي أن الكمية الكلية للشحنة ) عدد االلكترونات السالبة واأليونات الموجبة( ثابت ال يتغير. أي أن قانون حفظ الشحنة :

الشحنة كمية محفوظة.

ة يساوي صفرا أي أن مقدارها ( خالل دورة كاملة في الدائرة الكهربائيE∆التغير في طاقة الوضع الكهربائية للشحنات ) قانون حفظ الطاقة الكهربائية :

ثابت.

الفصل الثاني : الكهرباء التيارية

التيار الكهربائي والدوائر الكهربائية: 1-3

أهمية الطاقة الكهربائية

توليد التيار الكهربائي والدوائر الكهربائية

27

( 1A=1C/sهو المعدل الزمني لتدفق الشحنة الكهربائية . ووحدة قياسه األمبير ) ( :Iالتيار الكهربائي )

ويقاس التيارالكهربائي بواسطة جهاز يسمى " األميتر"

( 1A=1C/sفي موصل خالل ثانية واحدة. حيث ) 1Cتدفق شحنة كهربائية مقدارها األمبري:

العوامل التي تتوقف عليها الطاقة التي حيملها التيار الكهربائي: كمية الشحنات المنقولة. -1

فرق الجهد بين طرفي الموصل الذي يتحرك فيه التيار. -2

( 1W=1J/sالمعدل الزمني لتحول الطاقة . ووحدة قياسها الواط ) (:Pالقدرة )

(1W=1J/sمن الطاقة خالل الثانية الواحدة . أي أن ) 1Jouleهو قدرة جهاز يحول (: Wالواط)

قانون حساب القدرة جلهاز كهربائي :

اشتقاق القانون :

( ينتج أن:1( في )2بالتعويض عن )

معدالت تدفق الشحنة وحتوالت الطاقة

التيار الكهربائي

(Eالطاقة احملمولة بواسطة التيار الكهربائي )

القدرة

أن:حيث P( القدرة:W) I( التيار الكهربائي المار في الجهاز :A )

V( فرق الجهد :volt )

)(JouleqVE

t

qI

t

EP

IVP

)2(

)1(

qVE

t

EP

IVt

qVP

28

-يف حمرك كهربائي عند وصلة بطريف البطارية احسب مقدار : 0.50Aتيارا مقداره 6.0Vولدت بطارية جهدها :1تدريب القدرة الواصلة للمحرك -أ

....................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

5.0minالطاقة الكهربائية الواصلة للمحرك إذا مت تشغيله مدة -ب..........................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

فما املعدل الزمني لتحويل املصباح للطاقة 125Vيف مصباح كهربائي فرق اجلهد بني طرفية 0.50A: إذا مر تيار كهربي مقداره 2تدريب ؟ %100الكهربائية إيل طاقة ضوئية ؟ بفرض أن كفاءة املصباح

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

فما 12Vيف جهاز بدء التشغيل يف حمرك السيارة فإذا كان فرق اجلهد بني قطبي البطارية 210Aيسري تيار كهربائي مقداره :3تدريب ؟ 10.0sخالل مقدار الطاقة الكهربائية التي تصل إيل اجلهاز بدء التشغيل

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

ب مقدار كما بالشكل احس 12Vوصل حمرك كهربائي ببطارية جهدها :4تدريب القدرة التي تصل إيل احملرك -أ

............................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................

15minالطاقة احملولة إذا مت تشغيل احملرك -ب............................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................

احسب مقدار التيار املار يف اجملففة ؟ 220Vبدائرة كهربائية جهدها 4200Wوصلت جمففة مالبس قدرتها :5تدريب....................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

تدريبات متنوعة

29

التيارالكهربائي في موصل يتناسب طرديا مع فرق الجهد بيين طرفيه.قانون أوم :

خاصية تحدد مقدار التيار المار وتساوي فرق الجهد مقسوما على التيار وتقاس بوحدة األوم . (:Rاملقاومة الكهربائية )

.Iالى التيار الكهربائي Vأو هي النسبة بين فرق الجهد الكهربائي

.1Vعندما يكون فرق الجهد بين طرفيه 1Aمقاومة موصل يمر فيه تيار مقداره (: Ωاألوم )

سميت وحدة المقاومة بـ" األوم" نسبة الى العالم األلماني سيمون أوم والذي وجد أن النسبة بين فرق الجهد بين طرفي موصل أضف اىل معلوماتك:

والتيار المار فيه ثابتة لنفس الموصل.

: هي المقاومات التي تحقق قانون أوم والتي ال تتغير بتغير فرق الجهد المطبق بين طرفيها. املقاومات األومية -1

تتغير بتغير فرق الجهد المطبق عليها أو نتيجة لتغيير عوامل أخرى كدرجة : هي المقاومات التي ال تحقق قانون أوم ، وقداملقاومات الال أومية -2

الحرارة.

أمثلة على املقاومات الالأومية: مقاومة بعض األجهزة كالمذياع واآللة الحاسبة والتي تحوي على الترانزستورات الصمامات الثنائية )الديودات(. -أ

بتغير درجة الحرارة.مقاومة المصباح الكهربائي حيث تتغير مقاومته -ب

بعض المواد كالموصالت الفلزية تحقق قانون أوم ضمن حدود معينة فقط لفروق الجهد . أي أنها تعتبر مقاومات أومية في نطاق معين مالحظة :

اق.لفروق الجهد، وتصبح مقاومات ال أومية عند فروق الجهد الخارجة عن ذلك النط

تزداد المقاومة الكهربائية بزيادة طول الموصل. طول املوصل: -1

تزداد المقاومة الكهربائية بنقصان مساحة المقطع العرضي للموصل.مساحة املقطع العرضي للموصل: -2

تزداد المقاومة بزيادة درجة حرارة الموصل. درجة احلرارة : -3

تتغير المقاومة الكهربائية وفق نوع مادة الموصل املوصل:نوع -4

البالتين. –الحديد -األلمنيوم –الذهب -النحاس –الفضة مثال :

تدريب : فيما يلي. حدد أي املوصالت مقاومتها أكرب. احلالة الثالثة احلالة الثانية احلالة األوىل

املقاومة الكهربائية وقانون أوم

املقاومات األومية واملقاومات الال أومية

العوامل التي تعتمد عليها مقاومة موصل

Rتزداد المقاومة

قانون أوم

RIV

30

. 0.004Ωعلل ملا يلي: تصمم األسالك املستخدمة يف توصيل األجهزة الكهربائية يف املنازل حبيث تكون مقاومتها صغرية ال تتعدى حتى ال يحدث نقصان أو هبوط في الجهد خاللها.ج:

س: كيف ميكن التحكم يف مقدارالتيار املار يف دائرة كهربائية؟ حيث يزيد شدة التيار بزيادة فرق الجهد المطبق على مقاوم ويقل بنقصانه. تغيري فرق اجلهد: -1

قل بزيادتها.حيث يزيد التيار الكهربائي بتقليل مقدار المقاومة الكهربائية ، وي تغيري مقاومة الدائرة : -2

تغيري كال من فرق اجلهد ومقاومة الدائرة. -3

. وهي نوعان :التحكم يف التيار املار يف الدوائر الكهربائية أو يف أجزاء منهاالغرض من استخدام املقاومات الكهربائية: ( مصنوع من أسالك رفيعة وطويلة أو من الجرافيت أو من مادة شبه محددة )ثابتةجهاز ذو مقاومة : (Resistorاملقاوم الكهربائي الثابت ) -1

موصلة.

يتركب من ملف مصنوع من سلك فلزي ونقطة اتصال منزلقة )متحركة(. متغيرةجهاز ذو مقاومة :( Rheostatاملقاومات املتغرية ) -2

كيفية عملها:

تغير طول السلك في الدائرة الكهربائية ، فتزداد مقاومة الدائرة ، وبالتالي يتغير التيار وفقا للمعادلة بتحريك نقطة االتصال على الملف يR

VI

:استخداماتها

تغيير سرعة دوران المحرك كالمراوح الكهربائية. -أ

التلفاز وضبطها.التحكم في مستويات الصوت ودرجة السطوع والتباين واأللوان في -ب

فمقاومة الجلد الجاف تكون كبيرة مقارنة بالجلد الرطب، حيث تكون مقاومته أقل ، وبالتالي يرتفع التيار الناتج في حالة مقاوما متغيرا.يعتبر جسم االنسان

الجلد الرطب مما قد يشكل خطرا على األنسان.

علل: ال ينصح بلمس املوصالت عندما يكون اجللد رطبا حىت وان كانت ذات جهود صغرية. ألن مقاومة الجلد الرطب تكون صغيرة ، فيؤدي ذلك لزيادة التيار المار وفقا لقانون أوم، مما قد يسبب خطرا على جسم االنسان. ج:

اآلثار املرتتبة عن التعرض للتيارات الكهربائية: : صدمة كهربائية خفيفة. 1mAالتيارات في حدود -أ

: فقدان السيطرة على العضالت. 15mAالتيارات في حدود -ب

: قد تؤدي للموت. 100mAالتيارات في حدود -ت

دائرة كهربائيةالتحكم يف مقدار التيار املار يف

أنواع املقاومات الكهربائية واستخداماتها

مقاومة جسم االنسان

31

طرق متثيل الدوائر الكهربائية بالكلمات.الوصف -أ

رسم الدوائر الكهربائية باستخدام الصور لتوضيح أجزاء الدائرة. :الرسم التصويري أو الفوتوجرايف -ب

: رسم الدوائر الكهربائية باستخدام رموز معينة ألجزاء الدائرة. وهي الطريقة الشائعة لتمثيل الدوائر الكهربية. الرسم التخطيطي -ت

يطي للدائرة :الرموز املستخدمة يف الرسم التخط

: يبني الشكل اجملاور الرسم التصويري لدائرة كهربائية . مثل تلك الدائرة بالرسم التخطيطي. مثال حملول

متثيل الدوائر الكهربائية

32

A61045

A31025

I

VR

عند استخدام 75mAتيار مقداره يهومير ف 6.0Vيف مصباح عند توصيلة ببطارية جهدها 66mAمير تيار كهربي مقداره :1تدريب -اجب عن األسئلة التالية : 9.0Vبطارية جهدها

هل حيقق املصباح قانون اوم ؟ -أ...............................................................................................................................................................................

؟ 6.0Vما مقدار القدرة املستنفذة يف املصباح عند توصيلة ببطارية -ب................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

عند توصيلة بقطبي بطارية فما فرق اجلهد بني قطبي البطارية ؟ Ω60.0 يف مقاوم مقداره 0.40Aره إذا مر تيار مقدا :3تدريب...............................................................................................................................................................................

مر فيها تيار مقداره V 1.5وجدت سارة أداة تشبه مقاوما عندما وصلت هذه األداة ببطارية جهدها :2تدريب مر فيها تيار مقداره فهل حتقق هذه األداة قانون اوم ؟ 3.0Vولكن عندما استخدمت بطارية جهدها

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

يدعي أمين أن املقاومة ستزداد بزيادة فرق اجلهد وذلك الن فهل ما يدعيه أمين صحيح ؟ فسر ذلك ؟:4تدريب................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

. 0.2Aفمر تيار مقداره Ω 30ومقاومة قيمتها 6Vدائرة كهربائية بسيطة إذا كان فرق اجلهد بني طرف املصدر هو :5تدريب ؟ 0.1Aاقرتح طريقتني جلعل التيار يقل إيل

...................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................

ارسم دائرة كهربائية تستخدم لضبط سطوع مصباح كهربي حبيث حتتوي بشكل صحيح علي كل من بطارية ومقاومة متغرية :6تدريب .وفولتميرت واميرت ومفتاح كهربي

.موصول علي التوايل Ω 12.5واميرت ومقاوم مقداره 60.0Vدائرة كهربائية حتتوي علي بطارية فرق اجلهد بني طرفيها :7تدريب .ارسم رمسا ختطيطيا لتلك الدائرة ، ثم اوجد قراءة االميرت وحدد اجتاه التيار الكهربي -أ

................................................................................................................................................................................

املقاومني .فاوجد قياس فرق اجلهد بني إذا أضيف فولتميرت إيل الرسم التخطيطي للدائرة السابقة لقياس فرق اجلهد بني طريف -ب طريف املقاومني.

..............................................................................................................................................................................

تدريبات متنوعة على قانون أوم ومتثيل الدوائر الكهربائية

33

حدد كال 1.75Aوبطارية واميرت قراءته Ω16 ارسم رمسا ختطيطيا لدائرة كهربائية علي التوايل تشمل مقاوما مقداره :8تدريب .من الطرف املوجب للبطارية وجهدها والطرف املوجب لالميرت واجتاه التيار االصطالحي

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

عند انارتة بتوصيلة مبصدر جهد مقدارة Ω40.0 قبل اضاءتة وتصبح Ω10.0 تبلغ مقاومة مصباح كهربائي متوهج :9تدريب120V : اجب عما يلي- مير يف املصباح عند اضاءتة ؟ ما مقدار التيار الذي -أ

..................................................................................................................................................................................................

باح حلظة تشغيله )التيار اللحظي ( ؟ما مقدار التيار الذي مير يف املص -ب..................................................................................................................................................................................................

قدرة كهربائية ؟مىت يستهلك املصباح اكرب -ت........................................................................................................................................................

. احسب مقدار :120Vعند توصيله مبصدر جهد مقداره 0.5A: يسحب مصباح تيارا مقداره 11تدريب مقاومة املصباح. -أ

.........................................................................................................................................................................

القدرة الكهربائية املستهلكة يف املصباح. -ب

............................................................................................................................................................................................

. احسب مقدار:125Vمبصدر جهد 75Wوصل مصباح كتب عليه :11تدريب املار يف املصباح.التيار -أ

.....................................................................................................................................................

مقاومة املصباح. -ب

....................................................................................................................................................................

اذا أضيف مقاوم للمصباح لتقليل التيار املار فيه لنصف قيمته األصلية . فاحسب : -ت

فرق اجلهد بني طريف املصباح. -1

................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

املقاومة التي أضيفت للدائرة. -2

................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

القدرة الكهربائية التي يستهلكها املصباح اآلن. -3

................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

34

I

VR

-فاحسب مقدار : 45Vببطارية جهدها Ω 39وصل مقاوم مقداره :12تدريب التيار املار يف الدائرة -أ

................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................

5.0minالطاقة املستهلكة يف املقاوم خالل -ب ...............................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................

)أسئلة مفاهيمية( :31تدريب

ويكون فيه خياران حار ودافئ فا ي اخليارين تكون املقاومة اصغر ؟وملاذا ؟ 120Vهد يتم تشغيل جمفف الشعر بوصلة مبصدر ج-1 والجهد ثابت لذا يكون التيار المار فيه اكبر وبما أن P=VIج/ يستهلك مجفف الشعر عند ضبطه علي الساخن قدرة اكبر وحيث

.فان المقاومة تكون اقل

هد املطبق إيل النصف ؟ما مقدار التغري يف القدرة يف دائرة كهربائية إذا قل اجل -2 ستنخفض إلي ربع القيمة األصلية

ملاذا يكون عدد املصابيح التي حترتق حلظة إضاءتها اكرب بكثري من عدد املصابيح التي حترتق وهي مضاءة ؟ -3 .يؤدي لتعرض الفتيلة لإلجهاد كبيركبير في درجة حرارتها مما ألنة لحظة اإلضاءة تكون الفتيلة باردة وبالتالي تكون المقاومة قليلة فيمر تيار كبير ومن ثم تغير

أي السلكيني يوصل الكهرباء مبقاومة اقل سلك مساحة مقطعة العرضي كبري أم سلك مساحة مقطعة العرضي صغري ؟ -4 .ج/ للسلك ذو المقطع العرضي الكبير مقاومة اقل الن هناك عددا اكبر من االلكترونات لحمل الشحنة

سبب قدرة الطيور يف الوقوف علي خطوط اجلهد املرتفع دون أن تتعرض لصدمة كهربائية ؟ :فسر ما يلي تفسريا علميا -5ربائي خالل جسم الن فرق الجهد الكهربائي بين أي نقطتين علي خط الجهد المرتفع يساوي صفرا أي ليس هناك فرق جهد علي امتداد السلك لذا ال يمر تيار كه

.يشكل السلك الواحد دائرة مغلقة (الطائر)ال

عند ضبط املقاوم ليتحرك احملرك بأقل سرعة مير فيه تيار 12Vيستخدم مقاوم متغري للتحكم يف سرعة حمرك كهربائي جهده :14تدريب ؟ما مدي املقاوم املتغري 1.2Aوعندما يضبط املقاوم ليتحرك احملرك بأكرب سرعة مير فيه تيار مقداره 0.02Aمقداره

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

، أجب عما يلي:120Vيف مصباح موصول مبصدر جهد 0.4A: مير تيار مقداره 15تدريب ما مقدار مقاومة املصباح أثناء اضاءته؟ -أ

................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................

مقاومته عندما يكون ساخنا . ما مقدار مقاومة املصباح وهو بارد؟ 1/5تصبح مقاومة املصباح عندما يربد -ب

....................................................................................................................................................................................................

؟120Vما مقدار التيار املار يف املصباح حلظة اضاءته من خالل وصله بفرق جهد مقداره -ت

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

35

ميثل الرسم البياني العالقة بني فرق اجلهد والتيار املار يف الدايود. أجب عن األسئلة التالية: :16تدريب فما مقدار مقاومته ؟ 0.7Vاذا وصل الدايود بفرق جهد مقداره -أ

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

؟0.6Vما مقدار مقاومة الدايود عند استخدام فرق جهد مقداره -ب

............................................................................................................................

............................................................................................................................

هل حيقق الدايود قانون أوم؟ -ت

.............................................................................................................................

............................................................................................................................

بالرجوع اىل الشكل اجملاور. احسب ما يلي: :71تدريب قراءة األميرت ................................. -أ

قراءة الفولتيمرت.............................. -ب

القدرة الواصلة اىل املقاوم .................................................................................. -ت

...............................................................................................................................

....................................الطاقة التي تصل اىل املقاوم كل ساعة ............................... -ث

.......................................................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................................................................

36

واحلرارية.تعمل األجهزة الكهربائية على حتويل الطاقة الكهربائية لصور الطاقة األخرى كالطاقة الضوئية واحلركية والصوتية :جهاز يحول الطاقة الكهربائية الى طاقة ميكانيكية )طاقة وضع وحركة( ، كما وتتحول جزء من الطاقة الى طاقة حرارية. احملرك الكهربائي

جهاز يحول الطاقة الكهربائية الى طاقة ضوئية ، كما ويتحول جزء من الطاقة الى طاقة حرارية.املصباح الكهربائي :

س:علل: عند مرور التيار الكهربائي يف مقاوم كهربائي فانه يسخن. بسبب تصادم االلكترونات مع ذرات المقاوم ، حيث تعمل التصادمات على زيادة الطاقة الحركية للذرات ، ولذا ترتفع درجة حرارة المقاوم. ج:

املدفأة احلرارية، صفيحة التسخني وجمفف الشعر.س: وضح كيف يتم حتويل الطاقة الكهربائية اىل حرارية يف : تعمل هذه األجهزة عمل المقاومات عند وصلها بالدائرة الكهربائية ، ولذا فانها تسخن بسبب تصادم االلكترونات مع ذرات المقاوم ج

مادة مقاومتها صفر، وتوصل الكهرباء دون فقدان أو ضياع للطاقة. املوصل فائق التوصيل:

في الموصالت فائقة التوصيل يكون: مالحظة مهمة:

شدة التيار الكهربائي المار فيها أكبر ما يمكن) ال يوجد ممانعة لمرور التيار( -أ

فرق الجهد بين أي نقطتين خاللها صفرا ) ال يوجد فرق جهد خاللها ( -ب

علل: ال حيدث ضياع للطاقة يف املوصالت فائقة التوصيل. P=IVي الجهد خاللها ، وبالتالي تكون القدرة المستنفذة والطاقة المتحولة لطاقة حرارية صفرا بناءا على العالقة ألنه ال يوجد فرق ف ج:

استخدام الطاقة الكهربائية: 3-3

حتوالت الطاقة يف الدوائر الكهربائية

اومتسخني املق

حساب القدرة املستنفذة والطاقة احلرارية املتحولة نتيجة تسخني مقاوم

حيث أن:P( القدرة الكهربائية الكهربائية:W ( أو )J/s)

V طرفي المقاوم: فرق الجهد بين (V ) I : ( شدة التيارA)

R :( المقاومةΩ)

E :( الطاقة الحرارية المتحولةJoule)

t :( الزمنs)

قاومالقدرة املستنفذة يف م قاومولة لطاقة حرارية نتيجة تسخني مالطاقة املتح

املوصالت فائقة التوصيل

IVP

RIP 2

R

VP

2

PtE

PtE

PtE

IVtE

RtIE 2

tR

VE )(

2

37

حتى يصبح فائق التوصيل.100Kيجب تبريد الموصل الى درجات حرارة منخفضة تصل الى أقل من شرط احلصول على موصل فائق التوصيل:

استخدامات املوصالت فائقة التوصيل: مثل: تتطلب تيارات كهربائية ضخمةتستخدم الموصالت فائقة التوصيل في التطبيقات التي

(. MRIصناعة المغانط المستخدمة في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي ) -1

مسرعات الجسيمات ) السنكروترون( -2

س: كيف ميكن نقل الطاقة الكهربائية ملسافات كبرية بأقل خسارة ممكنة على شكل طاقة حرارية. 2( E=I(Rtو P=I)R) 2( بناءا على العالقات R( أو المقاومة )Iوذلك بتقليل التيار ) ج:

وذلك باستخدام أسالك ذات موصلية كبيرة وقطر كبير، وبنقصان المقاومة تقل القدرة الضائعة بناءا على العالقات السابقة. تقليل المقاومة: -1

وذلك باستخدام المحوالت الرافعة للجهد عند محطات التوليد ومحوالت خافضة للجهد عند المحطات الفرعية بالقرب من المنازل.تقليل التيار: -2

علل : تستخدم حموالت رافعة للجهد عند حمطات توليد الكهرباء وأخرى خافضة للجهد بالقرب من املنازل.س: ( ، وبنقصان التيار تقل الطاقة الضائعة على شكل طاقة حرارية في P=IVباستخدام المحوالت الرافعة للجهد يقل التيار الكهربائي ألن القدرة ثابتة )

( ، أما عند المنازل فتستخدم محوالت تعمل على خفض الجهد للحد المناسب لتشغيل األجهزة الكهربائية.Rt2E=Iة ) األسالك تبعا للعالق

من الطول. 1Kmلكل 0.2Ωتساوي 3.5Kmمثال : اذا كان مقاومة سلك توصيل اىل بيت ريفي يبعد عن حمطة الكهرباء احملطة اىل البيت ومن ثم عودته للمحطة.احسب مقاومة األسالك املستخدمة لنقل التيار من -أ

ملاذا تستخدم أسالك ذات مقاومة صغرية لنقل ااتيار الكهربائي؟ -ب ................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................

وليس القدرة . فالمستهلكون يسددون ثمن الطاقة الكهربائية المستهلكة وليس القدرة. بالطاقة الكهربائيةتزودنا شركات الكهرباء

حساب كمية الطاقة املستهلكة يف جهاز

( وتعتبر هذه الوحدة صغيرة جدا بالمقارنة مع الكميات الكبيرة من الطاقة في االستخدامات العملية watt. Sتقاس الكمية المستهلكة بوحدة الجول أو ) مالحظة:

. (KW.h). لذا نستخدم وحدة

. J 63.6×10وتساوي (1h)تصل بشكل مستمر لمدة 1000wattقدرة مقدارها الكيلووات.ساعة:

نقل الطاقة الكهربائية

الكيلو واط.ساعة

(Sزمن تشغيل الجهاز ) ( × W) قدرة الجهاز( = Jكمية الطاقة المستهلكة في جهاز )

(hزمن تشغيل الجهاز ) ( × KW) قدرة الجهاز( = KW.hكمية الطاقة المستهلكة في جهاز )

38

RIP 2

5.0hفإذا مت تشغيل املدفأة مبتوسط 120Vيف مدفأة كهربائية عند وصلها بصدر فرق جهد 15.0Aر تيار كهربي مقداره مي :1تدريب يوميا فاحسب :

مقدار القدرة التي يستهلكها املدفأة -أ

...................................................................................................................................................................................................

KWhيوما بوحدة 30مقدار الطاقة املستهلكة يف -ب...................................................................................................................................................................................................

فلس 9.0يوما إذا كان مثن الكيلو واط .ساعة 30تكلفة استخدام املدفأة عند تشغيلها مدة -ت....................................................................................................................................................................................................

فأي املصباحني . 100Wواآلخر 50Wفإذا كانت قدرة احدهما 120Vيعمل مصباحان كهربائيان يف دائرة كهربائية جهدها :2تدريب مقاومته اكرب ؟ وضح إجابتك ؟

...................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

تخدم الشكل إلجياد كل مما يأتي :اس 50Wيف الدائرة املوضحة بالشكل تبلغ اكرب قدرة كهربائية آمنة :3تدريب .اكرب تيار امن -أ

..................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................

.اكرب جهد آمن -ب..................................................................................................................................................

-احسب مقدار : 120.0Vعلي فرق جهد مقداره Ω10.0 يعمل سخان كهربي مقاومته :4تدريب السخان الكهربائيالقدرة التي يستنفذها -أ

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

10.0sالطاقة احلرارية التي ينتجها السخان خالل -ب....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

فقط من الطاقة الكهربائية تتحول إيل طاقة ضوئية %22أي أن %22وكفاءته 100.0Wمصباح كهربائي قدرته :5تدريب ما مقدار الطاقة احلرارية التي ينتجها املصباح الكهربائي كل دقيقة ؟ -أ

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

ما مقدار الطاقة التي حيوهلا املصباح إيل ضوء يف كل دقيقة يف أثناء اضاءتة ؟ -ب ...................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

. 120Vبدال من دائرة جهدها 240Vيتم توصيل الطباخ الكهربائي وسخان املاء الكهربائي بدائرة جهدها (علل:)6تدريب كبير ألنها تتناسب للقدرة نفسها عند مضاعفة الجهد سيقل التيار إلي النصف وستقل خسارة في شبكة أسالك الدائرة الكهربائية بشكلج/

. طرديا مع مربع التيار

تدريبات متنوعة على الطاقة الكهربائية

39

. احسب ما يلي:60W: مصباح قدرته 7تدريب ة.الطاقة املستنفذة يف املصباح خالل نصف ساع -أ

....................................................................................................................................................................................................

من الطاقة الكهربائية اىل طاقة ضوئية. %12مقدار الطاقة احلرارية التي يولدها املصباح خالل نصف ساعة اذا حول املصباح -ب

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

. فاحسب:115V، وهي موصولة مبصدر فرق جهد مقداره 12000Ω: تبلغ مقاومة ساعة رقمية 8تدريب مقدار التيار الذي مير فيها. -أ

.................................................................................................................................................................................................

ة الكهربائية التي تستهلكها الساعة.درمقدار الق -ب

.................................................................................................................................................................................................

فلس. 9يوما ، اذا كان مثن الكيلوواط. ساعة 31تكلفة تشغيل الساعة -ت

................................................................................................................................................................................................

يوما( اذا كان مثن 31تورة الشهرية ): ميثل الشكل اجملاور دائرة فرن كهربائي . احسب قيمة الفا9تدريب فلس، ومت ضبط منظم احلرارة ليشتغل الفرن ربع الفرتة الزمنية. 9الكيلوواط . ساعة

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

.............................................................................................................................

بالرجوع اىل الشكل اجملاور أجب عن األسئلة التالية: :11تدريب حدد على الرسم اجتاه التيار االصطالحي يف احملرك. -أ

حدد رقم األداة التي تقوم مبا يلي: -ب

الطاقة الكهربائية اىل ميكانيكية: ....................حتول -1

حتول الطاقة الكيميائية اىل كهربائية:...................... -2

تعمل على فتح الدائرة واغالقها: ........................... -3

توفر طريقة لضبط السرعة وتعديلها:..................... -4

للدائرة الكهربائية املوضحة يف الشكل. أجب عما يلي:) مسألة حتد(: بالرجوع 11تدريب بقى مفتوحا . احسب فرق اجلهد بني طريف املكثف. 2مغلق، واملفتاح 1يف البداية ، املكثف غري مشحون واملفتاح -1

.......................................................................................................................

مفتوحا. 2مع بقاء املفتاح 1احسب فرق اجلهد بني طريف املكثف عند فتح املفتاح -2

.......................................................................................................................

مفتوحا. 1مع بقاء املفتاح2احسب فرق اجلهد بني طريف املكثف عند غلق املفتاح -3

.......................................................................................................................

مباشرة. 2مقدار التسيار املار يف املقاوم بعد اغالق املفتاح احسب -4

.......................................................................................................................

ماذا حيدث جلهد املكثف والنيار املار يف املقاوم مع مرور الوقت. -5.......................................................................................................................

40

التوصيل على التوازي التوصيل على التوايل وجه املقارنةدائرة كهربائية يكون مقدار التيار الكهربائي المار في أجزاءها املفهوم

متساويا، ويكون مجموع الجهود فيها مساويا لجهد المصدر.

دائرة كهربائية تحتوي مسارات متعددة للتيار الكهربائي ، ويكون

مجموع التيارات فيها مساويا لتيار المصدر )الرئيسي(

الرسم

التيار الكهربائي=….c=IB=IA=ItotalI

التيار المار بالمقاومات ال يتوزع ، ويكون متساويا ومساويا

للتيار الخارج من المصدر.

+….c+IB+IA=ItotalI

التيار يتوزع ، ويكون التيار الخارج من المصدر مساويا لمجموع

التيارات في المقاومات.

اجلهد الكهربائي

اهلبوط باجلهد()

+….c+VB+VA=VtotalV

يتوزع الجهد على المقاومات ، ويكون جهد المصدر مساويا

لمجموع الجهود على المقاومات.

=….c=VB=VA=VtotalV

الجهد على المقاومات يكون متساو ومساويا لجهد المصدر.

املقاومة املكافئة+…c+RB+RA=RtotalR

المقاومات المفردة.المقاومة المكافئة تساوي مجموع

وتكون المقاومة المكافئة أكبر من أي من المقاومات.

....1111

cBAtotal RRRR

مقلوب المقاومة المكافئة يساوي مجموع مقلوب المقاومات المفردة

ويكون مقدار المقاومة المكافئة أصغر من أقل مقاومة.

قانون اجملزيء

tot

AB

BB V

RR

RV

tot

AB

AB I

RR

RI

الفصل الثالث : دوائر التوايل والتوازي

الدوائر الكهربائية البسيطة: 1-2

41

C+RB+ RA=RtotR..…+س: أثبت أن املقاومة املكافئة يف حالة التوصيل على التوايل تساوي

...

....

....

CBAtot

CBAtot

CBAtotal

RRRR

IRIRIRIR

VVVV

مقاومة مفردة تحل محل مجموعة مقاومات بحيث يمر فيها نفس التيار ونفس الجهد لمجموعة المقاومات. املقاومة املكافئة:

علل: يكون جمموع التغريات يف اجلهد عرب كل عناصر الدائرة الكهربائية صفرا. ر في جميع المقاومات الكهربائية.ج: ألن مصدر الجهد يعمل على رفع الجهد بمقدار يساوي مجموع الهبوط في الجهد الناتج عن مرور التيا

يعترب جمزيء اجلهد احدى التطبيقات على دوائر التوايل. دائرة توالي تستخدم النتاج مصدر جهد بالقيمة المطلوبة من بطارية ذات جهد كبير. جمزيء اجلهد:

وهي مقياس لكمية الضوء. المجسات الضوئبةتستخدم في استخدامات جمزئات اجلهد:

س: كيف تعمل اجملسات الضوئية؟عند سقوط الضوء على المقاومة الضوئية ، تقل المقاومة وبالتالي يقل الهبوط في الجهد بين طرفيها تبعا -1

(، ولذا تقل قراءة الفولتمتر . V=RIللعالقة )

وبالتالي يزيد الهبوط في الجهد بين عندما يقل الضوء الساقط على المقاومة الضوئية ، تزيد المقاومة -2

طرفيها، فتزيد قراة الفولتيمتر.

يتم تحويل الجهد الناتج عن المقاوم الضوئي كمقياس لالستضاءة. -3

....س: أثبت أن املقاومة املكافئة يف حالة التوصيل على التوازي تساوي1111

CBAtot RRRR

...1111

...

....

cBAtot

CBAtot

CBAtotal

RRRR

R

V

R

V

R

V

R

V

IIII

مهمة: مالحظات

ا وال يتغير.فروع دائرة التوازي ال يعتمد بعضها على بعض . فعند فصل احد المقاومات على التوازي ، فان التيار المار في بقية المقوامات يبقى ثابت -1

موصلتين على التوازي تساوي حاصل ضربهما على حاصل جمعهما أي أن B, RARالمقاومة المكافئة لمقاومتين -2BA

BAtot

RR

RRR

من المقاومات المتساوية موصلة معا على التوازي تساوي عدد المقاومات مقسوما على مقدار المقاومة الواحدة. أي أن: (N)المقاومة المكافئة لعدد -3

N

RRtot

دوائر التوايل الكهربائية

دوائر التوازي الكهربائية

جمزيء اجلهد

42

س: علل ملا يأتي: ومات املوصلة على التوازي عند فصل احداها.اال يتغري التيار باملق -1

ج: ألن قيمة مقدار التيار يعتمد على فرق الجهد بين طرفي المقاوم ومقدار مقاومته ، وهما ما لم يتغيرا.

دوائر مصابيح الزينة على التوازي. تصمم -2 ج: حتى ال تتوقف المصابيح عن العمل ، عندما يتعطل أحد هذه المصابيح.

على الرغم من قلة تكلفة صناعة أسالك مصابيح الزينة عند توصيلها على التوايل ، اال أنها غري مرغوبة عند معظم املستهلكني. -3 ابيح ، تتوقف سائر المصابيح عن العمل.ج: ألنه عندما يتعطل أحد المص

فكلما كانت القدرة املستنفذة أكرب كان سطوع املصباح مع القدرة املستنفذة فيهيتناسب سطوع اضاءة املصباح الكهربائي طرديا ، الكهربائي أكثر.

يف حالة التوصيل على التوازي: -1

يزداد سطوع المصباح كلما كانت مقاومته أصغر ، ألن القدرة المستنفذة تزيد تبعا للعالقة R

VP

2

يف حالة التوصيل على التوايل: -2

RIPيزداد سطوع المصباح كلما كانت مقاومته أكبر، ألن القدرة المستنفذة تزيد تبعا للعالقة 2

املقاوم الكهربائي بزيادة القدرة الكهربائية املستنفذة فيه متاما كما هو احلال يف اضاءة املصابيح الكهربائية.تزداد سخونة

نرسم رسم ختطيطي للدائرة الكهربائية. -1

حندد املقاومات املتصلة على التوازي ونوجد املقاومة املكافئة هلا. -2

حيتوي على املقاومة املكافئة اجلديدة.نرسم رسم ختطيطي جديد -3

حندد املقاومات املتصلة على التوايل ونوجد املقاومة املكافئة هلا. -4

نرسم رسم ختطيطي حيتوي على املقاومة املكافئة اجلديدة. -5

نكرر اخلطوات السابقة حىت ختتصر مقاومات الدائرة كلها يف مقاوم واحد. -6

نوجد التيار الكلي من العالقة -7tot

totR

VI .ثم نرجع يف املسألة عكسيا الجياد التيار وفرق اجلهد جلميع املقاومات،

سطوع املصابيح يف دوائر التوايل والتوازي

خطوات حل املسائل

43

. 90Vيف دائرة توال كهربائية ببطارية جهدها Ω 10و Ω 15و Ω 5وصلت املقاومات :1تدريب

ما مقدار املقاومة املكافئة للدائرة ؟ -أ

ما مقدار التيار املار فيها ؟ -ب....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

فإذا كان التيار املار 120Vوصل طرفا سلك بعشرة مصابيح ذات مقاومات متساوية ومتصلة علي التوايل مبصدر جهد مقدارة :2تدريب :فاحسب مقدار 0.06Aيف املصابيح

.املقاومة املكافئة للدائرة -أ

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

.مقاومة كل مصباح -ب....................................................................................................................................................................................................

-اجب عما يلي : 45.0Vبقطبي بطارية جهدها علي التوايل Ω 82.0و Ω 47.0وصل مقاومان مقاومة كل منهما :3تدريب ؟ما مقدار التيار الكهربائي املار يف الدائرة -أ

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

مقاوم ؟ما مقدار اهلبوط يف اجلهد يف كل -ب....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

ثابتة ؟ ىفهل ستزداد شدة التيار أم تقل أم تبق Ω 47.0بدال من املقاوم Ω 39.0إذا وضع مقاوم مقداره -ث....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

Ω 82.0ما مقدار اهلبوط يف اجلهد يف املقاوم -ج....................................................................................................................................................................................................

كما بالشكل فاحسب 45Vعلي التوايل مبصدر جهد مقداره Ω 4.5الثاني ةومقاوم Ω 22وصل مصباحان مقاومة األول 4تدريب -مقدار :

املقاومة املكافئة للدائرة -أ.......................................................................................................................................................

التيار املار يف الدائرة -ب.......................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................................

اهلبوط يف اجلهد يف كل مصباح . -ح...................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

تدريبات متنوعة على دوائر التوايل

44

القدرة املستهلكة يف كل مصباح -خ....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

أي املصابيح يكون األكثر سخونة ؟ وأيها يكون األكثر سطوعا؟ -د

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

فما مقدار جهد املصدر ؟ 6.90Vو 5.50Vإذا احتوت دائرة توايل علي هبوطيني يف اجلهد :5تدريب...................................................................................................................................................................................................

علي شكل جمزئ جهد ما مقدار جهد Ω 470و Ω 390مبقاومني 9.0Vوصلت بطارية جهدها :6تدريب كما بالشكل ؟ 470Ω املقاوم

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................

فإذا قيس اجلهد الناتج K Ω 235و K Ω 475ومقاومني 45Vقام طالب بعمل جمزئ جهد يتكون من بطارية جهدها :7تدريب عرب املقاوم األصغر فما مقدار هذا اجلهد ؟

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

حبيث يكون اهلبوط يف 1.2K Ωره ما مقدار املقاوم الذي ميكن استخدامه عنصرا يف دائرة جمزئ اجلهد مع مقاوم آخر مقدا :8تدريب ؟ 12Vعندما يكون جهد املصدر 2.2Vيساوي 1.2KΩاجلهد عرب املقاومة

....................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

فإذا كان السلك 120Vمصباحا صغريا متماثال موصولة علي التوايل مبصدر جهد مقداره 18يتكون احد أسالك الزينة من :9تدريب فما مقدار : 64Wيستنفذ قدرة مقدارها

املصابيح ؟املقاومة املكافئة لسلك -أ....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

مقاومة كل مصباح -ب....................................................................................................................................................................................................

القدرة املستنفذة يف كل مصباح -ج ....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

45

ما مقدار التيار mA 2.1و 380mAو 250mAو mA120دائرة توازي فيها أربع أفرع للتيار وقيم التيارات يف تلك األفرع هي :1تدريب الذي يزوده املصدر ؟

..................................................................................................................................................................................................

احسب 12.0vعلي التوازي مع بطارية جهدها Ω 40و .Ω 60 0و Ω 120.0وصلت ثالثة مقاومات مقدار كل منها :2تدريب مقدار :

املقاومة املكافئة لدائرة التوازي -أ...................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

الكلي املار يف الدائرة التيار الكهربي -ب....................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

التيار املار يف كل مقاوم -ث....................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

.اوم 1.5اوم فأصبحت املقاومة املكافئة هلما 3 مقاومة جمهولة وصلت مبقاومة أخري معلوم مقدارها 3تدريب ما نوع التوصيل الالزم لذلك؟ -ب اوجد املقاومة اجملهولة ؟ -أ

....................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

فانه جيب إضافة مقاومة إيل هذا الفرع ما مقدار Ω 93إيل Ω 150إذا أردنا تغري مقاومة فرع يف دائرة كهربائية من 4تدريب جيب إضافتها ؟ وما نوع التوصيل الالزم لذلك ؟املقاومة التي

....................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

-استخدم الرسم التخطيطي التايل لإلجابة عن األسئلة التالية : 5تدريب ما مقدار املقاومة املكافئة ؟ -أ

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

ما مقدار التيار املار يف الدائرة ؟ -ب...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

Ω 4.0ما مقدار التيار املار يف املقاوم -ج....................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

تدريبات متنوعة على دوائر التوازي

46

Ω 12ما مقدار قراءة فولتميرت يوصل بني طريف املقاوم -ذ

....................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

. أجب عما يلي: 20Vازي مبصدر جهد مقداره على التو Ω , 5 Ω , 10Ω15 وصلت ثالث مقاومات مقدارها :6تدريب يف أي منها يسري أكرب تيار كهربائي؟ وما مقداره؟ -أ

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

اجلهد بني طرفيه هو األكرب؟أي من هذه املقاومات يكون فرق -ب....................................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

اذا وصلت على التوازي. K Ω 680و K Ω 1.1و 10K Ω -احسب املقاومة املكافئة للمقاومات التالية : 7:تدريب...................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

فما مقدار التيار يف مصدر اجلهد ؟ 1.00A وتيار الفرع الثاني 3.54Aمير تياران يف دائرة تواز فإذا كان تيار الفرع األول :8تدريب

....................................................................................................................................................................................................

: قطعة قصيرة من الفلز ذات سمك معين ، تنصهر عندما يمر تيار كبير ، مما يؤدي لقطع التيار الكهربائي عن الدائرة ، املنصهر الكهربائي -1

الدائرة.وبالتالي يحمي الدائرة من التلف، ويكون سمك القطعة مالئما للتيار الالزم لعمل

مفتاح كهربائي آلي يعمل على فتح الدائرة الكهربائية عندما يتجاوز مقدار التيار المار فيها القيمة المسموح بها، مما :قاطع الدائرة الكهربائية -2

يؤدي لقطع التيار وبالتالي حماية الدائرة من التلف.

دائرة الكترونية تستشعر الفروقات البسيطة في التيار الكهربائي الناجمة عن مسار اضافي للتيار فتعمل على فتح :قاطع التفريغ األرضي اخلاطيء -3

الدائرة الكهربائية ، وبالتالي تمنع االصابات الناتجة عن مرور التيار في مسارات أخرى كاألشخاص أو الماء وغيرها.

واطع الدوائر الكهربائية ؟س: ما وظيفة كل من املنصهرات وق منع حدوث حمل زائد في الدائرة ، والناتج عن تشغيل عدة أجهزة في الوقت نفسه. -أ

منع حدوث حمل زائد في الدائرة والناتج عن حدوث دائرة القصر. -ب

الدوائر الكهربائيةتطبيقات : 1-2

أدوات احلماية والسالمة

47

س: ما املقصود بدائرة القصر؟المار فيها كبير جدا هي دائرة كهربائية تكون فيها مقاومة الدائرة صغيرة جدا ) كتلك الناتجة عن توصيل مجموعة من األجهزة على التوازي(، مما يجعل التيار

،فيؤدي ذلك النتاج طاقة حرارية كافية لصهر األسالك ، مما يؤدي ذلك لتالمس األسالك.

.تعلقة باملباني برتكيب قواطع التفريغ الكهربائي يف كل من احلمام واملطبخ واملنافذ الكهربائية اخلارجية تلزم القوانني املعلل ملا يلي:

.اإلصاباتتعمل علي فتح الدائرة الكهربائية عند استشعار أي فروقات بسيطة في التيار الكهربائي الناتجة عن أي مسار إضافي للتيار فيمنع حدوث ج: ألنها

:حملولمثال أجب V 120على التوازي مبصدر جهد مقداره 1440W , 720W , 240Wأجهزة تلفاز ، مكواة كهربائية وجمفف شعر قدرتها 3وصلت

عما يلي: احسب شدة التيار املار يف كل جهاز. -أ

AIAIAI

V

PIIVP

12120

14406

120

7202

120

240321

احسب مقاومة كل جهاز. -أ

1012

12020

6

12060

2

120321 RRR

I

VRRIV

لألجهزة.احسب املقاومة املكافئة -ب

6

10

1

20

1

60

11

R

R

وضح على الرسم كيف ميكنك تثبيت منصهر كهربائي حلماية األجهزة الكهربائية من التلف. ثم احسب التيار الكلي املار فيه. -ت A

R

VI 20

6

120

.فأجب عما يلي: 0.01Ωاذا تلفت الطبقة العازلة بني السلكني وتالمس السلكني )دائرة قصر( واخنفضت مقاومة الدائرة اىل -ث

احسب شدة التيار املار يف الدائرة يف هذه احلالة. -1

AR

VI 12000

01.0

120

هل تتلف األجهزة الكهربائية يف هذه احلالة . فسر اجابتك. -2

يتها من ج: ال تتلف. ألن التيار الكبير الناتج يؤدي لصهر المنصهر الكهربائي أو فتح القاطع الكربائي مما يؤدي لفتح الدائرة الكهربائية وحما

التلف.

48

هل يستطيع صاحب املنزل 220Vوفرق اجلهد مقدارة 10Aصممت شبكة كهربائية يف احد املنازل حبيث حتتمل تيارا اقصاة :1تدريب وضح ذلك رياضيا ؟ 2500Wاستخدام أجهزة خمتلفة يف الوقت نفسه جمموع قدراتها

....................................................................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................................................

. احسب: 5.0Wموصولة علي التوايل قدرة كل منها مقاومات 3يوضح الشكل اجملاور :2تدريب .القيمة العظمي للجهد اآلمن الذي ميكن تطبيقه علي املقاومات -أ

.قدرة اآلمنة يف الدائرة املوضحة القيمة العظمي لل -ب..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

احسب القيمة العظمي للجهد اآلمن الذي ميكن تطبيقه علي املقاومات الثالثة املوصولة علي التوازي واملوضحة بالشكل إذا :3تدريب 5.0Wكانت قدرة كل منها

................................................................................................................................................

................................................................................................................................................

................................................................................................................................................

................................................................................................................................................

................................................................................................................................................

60W: تتكون دائرة كهربائية من ستة مصابيح ومدفأة كهربائية موصولة مجيعا على التوازي. فاذا كانت قدرة كل مصباح 4تدريب . فأجب عما يلي: 120Vالدائرة يساوي، وفرق اجلهد يف 10Ω، ومقاومة املدفأة 240Ωومقاومته

احسب التيار املار يف الدائرة يف احلاالت التالية: -1 أربعة مصابيح فقط مضاءة. -أ

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

ح مضاءة.مجيع املصابي -ب

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

املصابيح الستة واملدفأة تعمل. -ت

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

. فهل ينصهر اذا شغلت املصابيح الستة واملدفأة؟ 12Aاذا احتوت الدائرة على منصهر كتب عليه -2

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

تدريبات متنــــوعة

49

: الدائرة التي تحتوي على نوعي التوصيل التوالي والتوازي معا في دائرة واحدة.الدائرة الكهربائية املركبة

ضعف اضاءة املصباح عند تشغيل جمفف الشعر يف املنزل على الرغم من توصيلهما على :ملا يلي علل التوازي.

ج: ألن مقاومة أسالك التمديدات المنزلية لها مقاومة صغيرة موصولة على التوالي مع دائرة التوازي ويؤدي ذلك الى

تغير التيار المار وبالتالي ضعف االضاءة. الحظ الشكل الموضح أمامك.

الفولتمرت األميرت األداة/ وجه املقارنةالمار في أي جزء من التيار الكهربائيجهاز يستخدم لقياس االستخدام

الدائرة الكهربائية.

في أي جزء من الدائرة الهبوط في الجهدجهاز يستخدم لقياس

الكهربائية.

كبيرة صغيرة مقاومة اجلهاز

التواليعلى مقاومة كبيرةملف يتصل مع التوازيعلى مقاومة صغيرةملف يتصل مع تركيبه

في الدائرة التوازييوصل على في الدائرة التوالييوصل على طريقة توصيله يف الدائرة

الرسم

س: علل لكل مما يلي: يصمم األميرت حبيث تكون مقاومته صغرية جدا. -1

ج: حتى ال يؤثر استخدام األميتر في قيمة التيار المار في الدائرة والمقاوم.

يتم توصيل مقاومة صغرية على التوازي مع ملف األميرت. -2

األميتر صغيرة جدا ، وبالتالي ال تؤثر في شدة تيار الدائرة.ج:حتى تجعل مقاومة

يصمم الفولتمرت حبيث تكون مقاومته كبرية جدا. -3

ج: حتى يكون التغير في التيارات وفروق الجهد في الدائرة أقل ما يمكن .

يتم توصيل مقاومة كبرية جداعلى التوايل مع ملف الفولتمرت. -4

از الفولتمتر كبيرة جدا، وبالتالي يكون التغير في التيارات وفروق الجهد في الدائرة صغير جدا يمكن اهماله. ج:حتى تكون المقاومة الكلية لجه

الدوائر الكهربائية املركبة

األميرتات والفولتمرتات

50

125Vمعا علي التوازي مبصدر جهد مقدارة 125Ωومصباح كهربائي مقاومته 12.0Ωوصل جمفف شعر مقاومته :1تدريب .اوجد التيار املار يف املصباح عند تشغيل اجملفف .علي التوايل كما بالشكل 1.5Ωموصول معه مقاوم

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

:اجب عما يلي -من خالل الشكل املوضح : :2تدريب ما مقدار املقاومة املكافئة ؟ -أ

................................................................................................................................................

................................................................................................................................................

................................................................................................................................................

................................................................................................................................................

25Ωاحسب التيار املار يف املقاوم -ب..................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................

بالرجوع اىل الشكل املوضح أمامك . أجب عن األسئلة التالية: :3تدريب احسب املقاومة املكافئة للدائرة. -أ

...............................................................................................................

...............................................................................................................

...............................................................................................................

..............................................................................................................

. 120mWاحسب القدرة الكلية املستنفذة ، اذا علمت أن كل مقاوم يستنفذ -ب

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

. cIاحسب مقدار التيار -ت

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

: احسب املقاومة املكافئة للمقاومات املوضحة بالشكل اجملاور. 4تدريب

........................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................

تدريبات متنــــوعة

51

-اجب عما يلي : -من الشكل التايل : :5تدريب ما مقدار املقاومة املكافئة -أ

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

.............................................................................................................................

................................................................................................................................

.............................................................................................................................

؟ Ω 25احسب مقدار التيار املار يف املقاومة -ب................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

)ج( أي املقاومات يكون االسخن وأيها يكون األبرد ؟....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

ثالثة مصابيح ضوئية متماثلة )مقاومتها متساوية( موصولة مع بطارية كما بالشكل ادناة :6ريبتد -ادرس الشكل جيدا ثم اجب عن األسئلة التالية :

قارن بني درجات سطوع املصابيح الثالثة ؟ -1 بأربع مرات. Aمتساويين واقل من سطوع المصباح Cو Bسطوع المصباحين

؟ Bو Aفماذا حيدث لسطوع املصباحني Cل املصباح زيإذا أ -2 مقارنة بالحالة األولى ، ويكون المصباحان متساويان في السطوع بعد ازالة المصباح. Bويزداد سطوع Aيقل سطوع

قد استخدما يف دائرة إضاءة أي 120Vي ائيعمالن علي جهد كهرب Ω144يالثان مقاومةو Ω240األول مقاومةمصباحني :7تدريب -املصباحني يكون سطوعه اكرب يف احلالتني التاليتني مع ذكر السبب :

.عند توصيل املصباحني علي التوازي مع مصدر اجلهد -1

تبعا للعالقة يكون سطوعه اكبر الن سطوع المصباح يتناسب طرديا مع القدرة المستنفذة 144Ω مقاومتهالمصباح الذي ج: R

VP

2

إذا وصال املصباحني علي التوايل مع مصدر اجلهد -2RIPسطوع المصباح يتناسب طرديا مع القدرة المستنفذة تبعا للعالقة يكون سطوعه اكبر الن Ω 241 مقاومتهالمصباح الذي ج: 2

مصباحا كهربائيا معا علي التوايل وتتصل اجملموعة علي التوايل مبصباحني كهربائيني يتصالن علي التوازي فإذا 11يتصل :8تدريب التالية:. فأجب عن األسئلة كانت املصابيح مجيعها متماثلة

أيها يكون سطوعه اكرب ؟ -أالمصابيح الموصلة على التوازي يصلها نصف التيار الذي يصلل لتلك الموصلة على التوالي . وبالتالي يكون مصباحا سطوعهم اكبر الن 11 يكون ج:

RIP سطوعها أقل بمقدار الربع تبعا للعالقة 2 .

املوصلني على التوازي. ماذا حيدث الضاءة املصابيح؟اذا احرتق أحد املصباحني -ب

مصباح( بالشدة نفسها. 12عندئذ تصبح جميع المصابيح العاملة موصولة على التوالي ، وتتوهج جميعها )

اذا حدث دائرة قصر ألحد املصباحني املتصلني على التوازي. ماذا حيدث الضاءة املصابيح؟ -ت المتصلة على التوالي ، يكون سطوعها متساو ولكن أكبر من قبل، ألن المقاومة الكلية قد قلت. 11أما المصابيح المصباحان المتوازيان لن يضيئا ،

52

: حدد نوع الدائرة املستخدمة فيما يلي:9تدريب النوع الوصف النوع الوصف

التوالي املكافئة.اضافة مقاوم اىل الدائرة يزيد املقاومة التوالي التيار متساو يف مجيع أجزاء الدائرة

التوازي اهلبوط يف اجلهد عرب كل مقاوم يف الدائرة متساو. التوالي املقاومة املكافئة تساوي جمموع املقاومات املفردة

اذا أصبح مقدار التيار املار يف أحد مقاومات دائرة كهربائية صفرا ، لن مير تيار يف مجيع املقاومات األخرى املوجودة يف

الدائرة. التوالي

اذا أصبح مقدار التيار املار يف أحد مقاومات دائرة كهربائية صفرا ، لن يتغري مقادير التيارات الكهربائية املارة يف مجيع

املقاومات األخرى املوجودة يف الدائرة. التوازي

التوالي اهلبوط يف اجلهد يف الدائرة يتناسب طرديا مع املقاومة. التوازي لتمديدات األسالك يف املنازل.نوع من التوصيل مناسب

التوازي اضافة مقاوم اىل الدائرة يقلل املقاومة املكافئة.

تتكون دائرة كهربائية من ثالثة مصابيح متماثلة كما بالشكل اجملاور . أجب عن األسئلة التالية:: 11تدريب

.سخونتها -سطوعها ب -قارن بني املصابيح من حيث : أ -1

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

؟2، فما مقدار التيار املار يف املصباح 1.1A1=1.65A , I3I=اذا كان التيار -2

........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

، فماذا حيدث لسطوع كل منهما؟ 2،3اذا وصل مقاوم صغري بني املصباحني -3

....................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

، 4.2Vكانت قراءته 3، وعند وصل فولتيمرت آخر بني طريف املصباح 8V3.كانت قراءته 2عند وصل فولتيمرت بني طريف املصباح -4 ما مقدار جهد البطارية؟

....................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................

: يف الشكل املقابل . أجب عما يلي: 11تدريب أي املقاومات تكون األسخن ؟ وضح اجابتك. -أ

...................................................................................................................... .....................................................................................................................

اذا مت توصيل املقاومات السابقة على التوايل فأيها يكون األسخن؟ -ب...................................................................................................................... ....................................................................................................................

53

ابيح كما بالشكل املقابل:مص 5وصلت :13تدريب احسب املقاومة املكافئة للدائرة. -1

.................................................................................................................................... ....................................................................................................................................

....................................................................................................................................

احسب التيار الكلي املار يف الدائرة. -3

.................................................................................................................................... ...................................................................................................................................

املار يف كل مصباح. احسب التيار -2

............................................................................................................................................................................. ..............................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................... ..............................................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................................

أي من املصابيح تكون األسطع ؟ وأيها تكون األكثر سخونة؟ -4.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................. ...............................................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................................

اىل الدائرة . فهل ينصهر املنصهر؟ 3Aاذا أضيف منصهر كهربائي يتحمل تيار -5.............................................................................................................................................................................

يف احلاالت ,BA: يف الشكل املقابل ثالثة مصابيح متماثلة . ماذا حيدث الضاءة املصباحني 12تدريب التالية:

. Cعند احرتاق املصباح -أ

.............................................................................................................................. ..............................................................................................................................

. Cمماثل على التوازي مع Dعند اضافة مصباح -ب

....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

. Aمماثل على التوايل مع Dعند اضافة املصباح -ت

.......................................................................................................................................................................... ..........................................................................................................................................................................

صباحني املتصلني على التوازي.اذا حدث دائرة قصر يف أحد امل -ث ........................................................................................................................................................................... ..........................................................................................................................................................................

54

سنة. 3111الكهربائية منذ أكثر من عرفت المغانط والمجاالت

سنة. 911استخدم البحارة الصينيون المغانط في صورة بوصالت مالحية قبل

.درس العلماء الحجر المغناطيسي " المغناطيس الطبيعي" منذ القدم وفي انحاء العالم كافة

: المولدات الكهربائية, والمحركات الكهربائية البسيطة, وأجهزة التلفاز, وأجهزة العرض التي تعمل بواسطة من األجهزة مثلتستخدم املغانط يف الكثري

وتعتمد جميعها على اآلثار المغغناطيسية للتيار الكهربي. األشعة المهبطية, وأشرطة التسجيل, ومشغالت األقراص الصلبة الموجودة داخل أجهزة الحاسوب .

المغناطيسات الكهربائية. -استخدام المغانط اللتقاط المواد المعدنية -البوصلةبيقات أخرى على املغانط:تط

المغناطيس "مستقطب" , أي له قطبان متعاكسان احداهما شمالي ) الباحث عن الشمال( واآلخر جنوبي ) الباحث عن الجنوب(. -1

مغناطيس صغير حر الدوران. البوصلة:

األقطاب المتشابهة تتنافر واألقطاب المختلفة تتجاذب. -3كل ال توجد أقطاب مفردة في المغانط , أي ال يمكن فصل األقطاب عن بعضها, فعند تقسيم المغناطيس الى نصفين ينتج مغناطيسان جديدان أصغر, -2

منهما له قطبان. نوب(, وهو ما يفسر أن األرض نفسها عبارة عن مغناطيس كبير.الج –تشير دائما الى اتجاه ) الشمال -4

.القطب المعناطيسي الجنوبي لألرضحيث يوجد الشمال الجغرافيالبرة البوصلة نحو القطب الشماليحيث يشير .القطب المغناطيسي الشمالي لألرضحيث يوجد الجنوب الجغرافيالبرة البوصلة نحو القطب الجنوبيويشير

اجملاالت املغناطيسيةالفصل الرابع :

املغانط الدائمة واملؤقتة: 1-4

نبذة تارخيية

استخدامات املغانط يف حياتنا اليومية

اخلصائص العامة للمغانط

55

.تعترب االرض مغناطيس عمالق -ي :علل ملا ياتوبالتالي فان القطب الجغرافي جهة الشمال لهاالقطب الشمالي , فيشير جنوب ( –النة عند تعليق المغانط تعليقا حرا فان المغانط تتجة دائما الي )شمال

.المغناطيسي الجنوبي لالرض يقع بالقرب من القطب الشمالي الجغرافي لها

تأثري املغناطيس يف املواد األخرى علل: عند مالمسة املغناطيس ملادة فلزية معدنية كاملسامري والدبابيس ومشابك الورق فأنه يقوم جبذبها باجتاهه.

مستقطبة( , ويتكون لها قطبان أي تصبح أو مالمسة المغناطيس للمادة الفلزية , فانها تصبح مغناطيسا مؤقتا ) ج: ألنه عند تقريب شمالي وجنوبي , ويكون الطرف القريب من المغناطيس قطبا مخالفا , أما الطرف البعيد فيكون قطبا مشابها مما يؤدي النجذابها.

يمثل المجال المغناطيسي بواسطة خطوط وهمية تسمى "خطوط المجال المغناطيسي" . متثيل اجملال املغناطيسي:

أهمية خطوط اجملال املغناطيسي: تساعدنا على تصور المجال المغناطيسي. -1 توفر لنا القدرة على قياس شدة المجال المغناطيسي. -3

خصائص خطوط اجملال املغناطيسي: وهمية .هي خطوط -1أي أن التدفق المغناطيسي يكون أكبر ما مركزه.وتنعدم عند قطبي المغناطيستتركز وتتكاثف عند -3

ن عند القطبين.مكي

: عدد خطوط المجال المغناطيسي التي تخترق السطح. والتدفق عبر وحدة التدفق املغناطيسي

المساحات يتناسب طرديا مع شدة المجال المغناطيسي.قطب الجنوبي في خارج المغناطيس , أما في داخل تخرج دائما من القطب الشمالي وتدخل في ال -2

المغناطيس فانها تبدأ من القطب الجنوبي الى القطب الشمالي لتشكل حلقات مقفلة.

االتجاه الذي يشير اليه القطب الشمالي البرة البوصلة عند وضعها في اجتاه خط اجملال املغناطيسي:

المجال المغناطيسي. اتجاه واحد. ال تتقاطع أبدا ألن لكل خط -4

اجملاالت املغناطيسية حول املغانط

المتكون ) المادة الفلزية( على قطبية المغناطيس المؤثر.يعتمد قطبية المغناطيس المؤقت -1 عند أبعاد المغناطيس األصلي فان المادة الفلزية تفقد جزءا من مغناطيسيتها تدريجيا.-3 تختلف المواد من حيث احتفاظها بالمغنطة , فالحديد المطاوع مثال يفقد مغنطته بشكل كامل عند ابعاد المغناطيس.-2 لزية من خالل المالمسة أو الحث.تتمغنط المواد الف-4

تعريف اجملال املغناطيسي

المنطقة المحيطة بالمغناطيس أو حول سلك أو ملف يتدفق فيه تيار, حيث توجد فيها آثار القوة مغناطيسية.

56

توجد يف املغناطيس أقطاب مفردة. علل: ال القطب الشمالي الي القطب الجنوبي خارج المغناطيس ثم تكمل دورتها داخل المغناطيس دائما من تشكل حلقات مقفلة دائما بدءا من خطوط المجال الن ج:

.طب الشمالي القطب الجنوبي الي الق

ختطيط اجملال املغناطيسي:

اتجاه خطوط يمكن تخطيط المجال المغناطيسي عمليا باستخدام برادة حديد من خالل رشها حول المغناطيس في محلول الجليسرول, فتترتب برادة الحديد في المجال المغناطيسي, ولتحديد اتجاه خطوط المجال نستخدم ابرة بوصلة عند المواقع المختلفة حول المغناطيس.

احلديد عند رشها حول املغناطيس.علل: ترتتب برادة ج: ألن كل قطعة صغيرة من برادة الحديد تصبح مغناطيسا صغيرا بواسطة الحث كالبوصلة, ولذلك تدور

البرادة حتى تصبح موازية للمجال المغناطيسي.

ا يلي:ممس: ارسم اجملال املغناطيسي الناتج

متقابالن وأقطابهما املختلفة متقابلة مغناطيسان-3 متقابلةمغناطيسان متقابالن وأقطابهما املتشابهة -1

مغناطيسان متوازيان وأقطابهما املتشابهة متقابلة-4 مغناطيسان متوازيان وأقطابهما املختلفة متقابلة -2

57

:األجسام املوضوعة يف جماالت مغناطيسيةالقوة املؤثرة يف القوة المؤثرة على قطب شمالي لمغناطيس موضوع في مجال مغناطيسي يكون اتجاهها في نفس اتجاه خطوط المجال. -1 القوة المؤثرة على قطب جنوبي لمغناطيس موضوع في مجال مغناطيسي يكون اتجاهها في عكس اتجاه خطوط المجال. -3

هو تمغنط مادة فلزية عند وضعها في مجال مغناطيسي دون مالمستها للمغناطيس. باحلث:التمغنط

تفسري التمغنط باحلث:

تخرج من القطب عند وضع العينة كالكوبلت أو الحديد أو النيكل في المجال المغناطيسي , تتركز ووتكاثف خطوط المجال بداخلها وتبدو خطوط المجال وكأنهاس وتدخل من أحد طرفي العينة لتمر خاللها وتخرج من الطرف اآلخر اآلخر لذا , يكون طرف العينة القريب من القطب الشمالي للمغناطيس الشمالي للمغناطي

قطبا جنوبيا فتنجذب العينة نحو المغناطيس.

فوق بعض فاذا كان القطب الشمايل للقرص يبني الشكل مخسة مغانط يف صورة اقراص مثقوبة بعضها :1س

العلوي متجها ايل اعلي فما نوع القطب الذي سيكون حنو االعلي للمغانط االخري ؟ جنوبي وشمالي وجنوبي و شمالي : ج

جيذب مغناطيس مسمارا وجيذب املسمار بدورة قطعا صغرية كما بالشكل اذا كان القطب الشمايل للمغناطيس :2س اليسار كما هو موضح فاي طريف املسمار ميثل قطبا جنوبيا ؟الدائم عن

الطرف السفلي )الراس المدبب ( :ج

.ة املغناطيسية غري صحيحة احياناتكون قراءة البوصل علل:3س

المجال المغناطيسي والتي تعمل على تشويهمن الحديد والكوبلت وذلك لوجود تأثير مغناطيسي من االجسام القريبة منه والمصنوعة :ج

.االرضي

كيف تطبق فكرة التنافر يف انظمة النقل لتحسني كفاءة الطاقة ؟:4سالمس الذي يسبب تستخدم في القطارات المغناطيسية مغانط قوية )مغانط كهربائية ( لتوليد تنافر مغناطيسي بين القطار والسكة الحديد وبذلك نتخلص من التج:

. االحتكاك بينهما

ضح اجابتكاين يكون اجملال املغناطيسي اكرب عند القطبني ام عند خط االستواء ؟و :5س يكون مقدار المجال المغناطيسي االرضي اكبر عند القطبين الن الخطوط تكون متقاربة عند القطبين: ج

واكرب من القوة التي تؤثربها ابرة هل القوة املغناطيسية التي تؤثر بها االرض يف االبرة املغناطيسية للبوصلة اقل اوتساوي ا:6س .البوصلة يف االرض ؟ وضح اجابتك

القوي متساوية وفقا لقانون نيوتن الثالثج:

: ميثل الشكل استجابة البوصلة يف موقعني خمتلفني بالقرب من مغناطيس . أين يقع 7س القطب اجلنوبي للمغناطيس؟

.تتجاذبج: على الطرف األيمن ألن األقطاب المختلفة

أسئــــلة الكـــتاب النظـــرية

58

:جتربة أورستد

وضع العالم الدنماركي أورستد سلكا يحمل تيار كهربائي مواز البرة بوصلة حرة الحركة في المستوى األفقي 1831في العام

) فوق محور البوصلة( , والحظ انحراف ابرة البوصلة لتصبح في اتجاه عمودي على السلك.

التيار الكهربائي المار في موصل له مجاال مغناطيسيا. االستنتاج:

حتديد شكل واجتاه اجملال املغناطيسي عمليا والناتج عن موصل مير به تيار كهربائي

نضع الموصل المراد رسم مجاله المغناطيسي لينفذ من خالل لوح من الورق المقوى ) قطعة كرتون(. -1 ئرة الكهربائية ليمر التيار الكهربائي.نرش برادة الحديد على اللوح ونقفل الدا -3 نطرق اللوح برفق فتترتب برادة الحديد على شكل المجال المغناطيسي. -2 نستخدم البوصلة لتحديد اتجاه خطوط المجال المغناطيسي. -4

الكهرومغناطيسية

59

وجه احللزونيامللف )حلقة سلكية( امللف الدائري السلك املستقيم املقارنة

جملالل ا

شك

دوائر متحدة المركز حول السلك . وتكون خطوط المجال متزاحمة بالقرب من السلك , وتتباعد كلما

ابتعدنا عنه.

دوائر متحدة المركز حول السلك تخرج من أحد الوجهين وتدخل في الوجه اآلخر. أما

في مركز الملف فيتكون مجال منتظم.

: يشبه المجال الناتج عن قضيب خارج الملف مغناطيسي دائم.

: المجال يكون على شكل خطوط داخل الملفمتوازية بالقرب من محور الملف )مجال منتظم(.

عدا عند األطراف

جملاله ا

جتاد ا

حتدي

القاعدة األوىل لليد اليمىن:اليمنى قطعة من عندما تمسك باليد

سلك معزول , بحيث يشير االبهام التجاه التيار االصطالحي , فان االصابع تشير التجاه المجال

المغناطيسي.

القاعدة األوىل لليد اليمىن:عندما تمسك باليد اليمنى قطعة من سلك

معزول , بحيث يشير االبهام التجاه التيار االصابع تشير التجاه االصطالحي , فان المجال المغناطيسي.

القاعدة الثانية لليد اليمىن:عندما تمسك باليد اليمنى ملف معزول, بحيث تدور االصابع حول اللفات في اتجاه التيار

االصطالحي, فان االبهام يشير التجاه المجال المغناطيسي. )أو القطب الشمالي(

ب قطا

األسية

طيغنا

امل

يتكون قطبان مغناطيسيان عند وجهي الملف: ال يوجد أقطاب مغناطيسية( : وتخرج منه خطوط Nالقطب الشمالي)-1

المجال المغناطيسي.(: وتدخل فيه خطوط Sالقطب الجنوبي)-3

المجال المغناطيسي.

يتكون قطبان مغناطيسيان عند وجهي الملف:خطوط ( : وتخرج منه Nالقطب الشمالي)-1

المجال المغناطيسي.(: وتدخل فيه خطوط المجال Sالقطب الجنوبي)-3

المغناطيسي.

60

ها علي

ف توق

ي يالت

مل عوا

الال

جملة ا

شددار

مقسي

طيغنا

امل

مقدار التيار الكهربائي المار -2

بالسلك:كلما زادت شدة التيار في السلك

زادت شدة المجال ) تناسب طردي( البعد عن السلك: -1

كلما زاد البعد والمسافة عن السلك قل شدة المجال ) تناسب عكسي(

: يزداد شدة مقدار التيار المار بالملف-2

المجال بزيادة التيار ) تناسب طردي(: كلما زادت عدد اللفات عدد لفات الملف -3

زاد شدة المجال ) تناسب طردي(يزداد شدة المجال نوع مادة القلب: -2

باستخدام مادة نفاذيتها المغناطيسية كبيرة كالحديد.

: يقل شدة نصف قطر الملف الدائري-4

المجال بزيادة نصف القطر ) تناسب عكسي(

: يزداد شدة المجال مقدار التيار المار بالملف-2

بزيادة التيار ) تناسب طردي(زاد : كلما زادت عدد اللفات عدد لفات الملف -3

شدة المجال ) تناسب طردي(يزداد شدة المجال باستخدام نوع مادة القلب: -2

مادة نفاذيتها المغناطيسية كبيرة كالحديد.: يقل شدة المجال طول الملف الحلزوني -4

بزيادة طوله )تناسب عكسي(

ف توق

ي يالت

مل عوا

الال

جمله ا

جتاها ا

عليسي

طيغنا

امل

يعتمد اتجاه المجال المغناطيسي المار في اتجاه التيارعلى

الموصل, واذا عكس اتجاه التيار ينعكس اتجاه المجال المغناطيسي.

اتجاه يعتمد اتجاه المجال المغناطيسي على المار في الموصل, واذا عكس اتجاه التيار

التيار ينعكس اتجاه المجال المغناطيسي.

التيار اتجاهغناطيسي على يعتمد اتجاه المجال المالمار في الموصل, واذا عكس اتجاه التيار ينعكس

اتجاه المجال المغناطيسي.

المغناطيس الذي ينشأ عن سريان تيار كهربائي خالل ملف. املغناطيس الكهربائي:

تستخدم في روافع نقل الحديد والفوالذ في مواقع الصناعات. استخدامات املغانط الكهربية:

-علل ملا ياتي :س: .بزيادة عدد اللفاتزيادة شدة اجملال املغناطيسي مللف -1

الن كل لفة تضيف مجالها الي مجاالت اللفات االخري والن هذة المجاالت تكون في نفس االتجاة فان زيادة عدد اللفات يزيد من شدة المجالج:

.المغناطيسي للملف

يزداد شدة اجملال املغناطيسي ) أو قوة املغناطيس الكهربائي( عندما يكون قلب امللف قضيب حديدي. -3

ج: ألن المجال المغناطيسي للملف يولد مجاال مؤقتا في القلب يضاف الى مجال الملف نفسه , فتزيد شدة المجال المغناطيسي الكلي.

س: قارن بني القاعدة األوىل والقاعدة الثانية لليد اليمىن. القاعدة التانية لليد اليمىن القاعدة األوىل لليد اليمىن وجه املقارنةالمتولد بواسطة سلك أو حلقة تحديد اتجاه المجال المغناطيسي االستخدام

سلكية بالنسبة الى اتجاه التيار االصطالحي.تحديد اتجاه المجال المغناطيسي المتولد بواسطة مغناطيس كهربائي

بالنسبة الى اتجاه التيار االصطالحي.

نص القاعدةمعزول , بحيث يشير عندما تمسك باليد اليمنى قطعة من سلك

االبهام التجاه التيار االصطالحي , فان االصابع تشير التجاه المجال المغناطيسي.

عندما تمسك باليد اليمنى ملف معزول, بحيث تدور االصابع حول اللفات في اتجاه التيار االصطالحي, فان االبهام يشير التجاه المجال

المغناطيسي. )أو القطب الشمالي(

تتقارب خطوط المجال المغناطيسي في المناطق ذات شدة المجال المغناطيسي الكبيرة , وتتباعد في المناطق ذات الشدة الصغيرة.

( لتحديد االتجاهات:( , ) سوف نستخدم خالل دراستنا القادمة الرموز ) (: تعني أن االتجاه عمودي على مستوى الصفحة وللداخل. ) (: تعني أن االتجاه عمودي على مستوى الصفحة وللخارج.)

61

لومات اثرائيةمع

قاعدة حركة عقارب الساعة.يمكن تحديد نوع األقطاب المغناطيسية المتكونة في ملف يمر به تيار باستخدام

نص قاعدة حركة عقارب الساعة: انظر الى وجه الملف وحدد اتجاه التيار المار فيه.

(.Sاذا كان التيار الكهربائي المار في اتجاه حركة عقارب الساعة كان هذا الوجه يمثل قطبا جنوبيا ) (أ)

(. Nإذا كان التيار الكهربائي المار في عكس اتجاه حركة عقارب الساعة كان هذا الوجه يمثل قطبا شماليا ) (ب)

تدريبات متنوعة

يف اجتاه عمودي على مستوى الصفحة وللخارج. Iيوضح الشكل اجملاور سلك مير فيه تيار موضحا عليه االجتاه. Iارسم اجملال املغناطيسي للتيار -1

ما اسم القاعدة التي استخدمتها لتحديد اجتاه اجملال املغناطيسي. أذكر نصها. -2

.....................................................................................اسم القاعدة: .....................................................................................................نص القاعدة:

..............................................................................................................................................................................

............................................................................................................... ولكن 2Iسم خطوط اجملال املغناطيسي عندما مير يف السلك تيارا مقداره ار -3

يف االجتاه املعاكس ) عمودي على مستوى الصفحة للداخل(.

ما أثر زيادة مقدار التيار على خطوط اجملال املغناطيسي. -4

...........................................................................................................................................................................

حلقة سلكية ) ملف دائري( مير فيها تيار كهربائي كما هو موضح بالشكل اجملاور. اجتاهه.ارسم اجملال املغناطيسي املتولد يف احللقة السلكية وحدد -1 حدد نوع األقطاب املغناطيسية املتكونة على وجهي امللف الدائري. -3

……………..:B ………………:A

6

2

62

مير فيه تيار ( . أجب عما يلي:حلزوني يوضح الشكل اجملاور مغناطيس كهربائي ) ملف امللف وحدد اجتاهه. عنارسم اجملال املغناطيسي املتولد -1

حدد على امللف األقطاب املغناطيسية املتكونة. -2

:B :A

ما اسم القاعدة التي استخدمتها لتحديد اجتاه اجملال ونوعية األقطاب . -3

أذكر نصها.

....................................اسم القاعدة: ...........:............................................................................................................................نص القاعدة

.....................................................................................................................................................

ماذا حيدث خلطوط اجملال املغناطيسي يف احلاالت التالية: -4

بتقليل التيار يقل شدة المجال المغناطيسي وبالتالي تتباعد خطوط المجالتقليل التيار املار بامللف: -أ

يزداد شدة المجال المغناطيسي وبالتالي تتقارب خطوط المجالزيادة عدد اللفات: -ب

يزداد شدة المجال المغناطيسي فتتقارب خطوط المجالقلب حديدي داخل امللف:وضع -ت

يزداد مقدار التيار المار في الدائرة , لذا يزداد شدة المجال المغناطيسي وتتقارب خطوط تقليل املقاومة يف الدائرة الكهربائية: -ث

.المجال

كما هو موضح بالشكل. وضح ماذا حيدث للحلقة يف احلاالت التالية:وضعت أمام ملف حلزوني حلقة سلكية حرة احلركة مير بها تيار .............................................................................. حلظة غلق الدائرة الكهربائية. -1

............................................................الدائرة.عند وضع قلب حديدي واغالق -2

.............................................................عند عكس قطبية البطارية واغالق الدائرة. -3

التالية:لكل من األشكال A,Bحدد اجتاه اجملال املغناطيسي عند النقاط

0

4

5

63

يسري تيار كهربائي يف سلك مستقيم طويل من الشمال ايل اجلنوب اجب عما ياتي ::1س

)أ(عند وضع بوصلة فوق السلك لوحظ ان قطبها الشمايل اجتة شرقا ما اجتاة التيار يف السلك ؟

اليمنىوذلك باستخدام القاعدة األولى لليد ج/ من الجنوب الي الشمال

)ب(ايل اي اجتاة تشري ابرة البوصلة اذا وضعت اسفل السلك ؟

باستخدام القاعدة األولى لليد اليمنى غربا

عمل طالبا مغناطيسيا بلف سلك حول مسمار ثم وصل طريف السلك ببطارية كما بالشكل اي من :2س .مدبب ؟ الراس ال طريف املسمار )املدبب ام املسطح ( سيكون قطبا مشاليا

اذا كان لديك بكرة سلك وقضيب زجاجي وقضيب حديدي واخر من االلومنيوم فاي قضيب تستخدم لعمل مغناطيس كهربائي : 3س .جيذب قطع فوالذية ؟وضح اجابتك

الحديد سينجذب نحو المغناطيس الدائم وسيكتسب خصائص المغناطيس بينما ال يكتسب كل من الزجاج وااللومنيوم , ألناستخدم قضيب الحديد

قطعة زجاج رقيقة وشفافة وضعت فوق مغناطيس كهربائي نشط, ورش فوقها برادة احلديد فرتتبت بنمط معني. اذا أعيدت التجربة :4س االختالفات التي ستالحظها؟ وضح اجابتك.بعد عكس قطبية مصدر اجلهد . ما

ج: ال شيء .برادة الحديد ستبين شكل المجال نفسه, ولكن البوصلة ستبين انعكاس القطبية المغناطيسية.

كما اذا مر تيار خالل نابض رأسي نهايته موضوعة داخل كأس مملوءة بالزئبق : 5س حدث.بالشكل يتذبذب النابض اىل أعلى واىل أسفل. فسر ما

ج: عند مرور التيار خالل الملف يزداد المجال المغناطيسي , فتعمل القوة على ضغط النابض, ولذلك يخرج طرف السلك من الزئبق وتفتح الدائرة , فيقل المجال المغناطيسي وينزل النابض الى أسفل وهكذا.

اذا ثني سلك حيمل تيارا ليصبح يف صورة حلقة فلماذا يكون اجملال املغناطيسي داخل :6س احللقة أكرب من خارجها؟

الحلقة. ألن جزئي السلك في األطراف المتقابلة في الحلقة تسهم بمجال مغناطيسي في نفس االتجاه , وبالتالي تتركز خطوط المجال المغناطيسي داخلج:

أسئلة الكتاب النظرية

-ميزان : قبفى الشكل املقابل ملف مثبت فوق قطعة حديد مطاوع موضوع على اسم القاعدة املستخدمة فى حتديد قطبية امللفف القريب من قطعة احلديد مع ذكر )أ( حدد نوع القطب املتكون فى امللف عند الطر

الثانية لليد اليمنىباستخدام القاعدة يتكون قطب شمالي

يف احلاالت التالية:)ب( ماذا حيدث لقراءة امليزان . kعند غلق املفتاح -1

تقل قراءة الميزان الن المجال المغناطيسي الناتج من الملف يعمل على مغنطة قطعة الحديد فيجذب الملف قطعة الحديد حيث يتكون

.الملفعند الطرف القريب من على قطعة الحديد قطب جنوبى

إذا عكس قطبي البطارية .-2

تزداد قراءة الميزان حيث يحدث تنافر بين الملف وقطعة الحديد, ألن الطرف القريب في الملف أصبح قطبا جنوبيا بعد عكس قطبي

.البطارية فيتنافر مع الطرف القريب على قطعة الحديد )جنوبي أيضا( والذي اكتسبه من مغنطته السابقة

6

64

املغنطة املؤقتة: عاد عند وضع مادة فيرومغاطيسية كالحديد أو النيكل أو الكوبلت في مجال مغناطيسي فانها تتمغنط أيضا ) أي تصبح مغناطيسا مؤقتا( , وعند اب

المجال الخارجي يفقد العنصر مغنطته. المغناطيسية ( تعتمد على اتجاه المجال الخارجي.قطبية المغناطيس المؤقت )ترتيب األقطاب

نظرية املناطق املغناطيسية لتفسري املغنطة املؤقتة والدائمة كل الكترون في الذرة له مجال مغناطيسي ) أي يعمل كمغناطيس كهربائي صغير(. -1 نة " منطقة مغناطيسية" , حجمها صغير ال يتجاوز تترتب المجاالت المغناطيسية لاللكترونات في الذرات المتجاورة في االتجاه نفسه مكو -3

(10-1000µ).

ا العينة الصغيرة من المادة كالحديد مثال تحتوي على عدد هائل من المناطق المغناطيسية , ولكن اتجاهاتها تكون عشوائية , فتلغي مجاالته -2 المغناطيسية بعضها البعض, لذلك فان قطعة الحديد ال تبدو ممغنطة.

لعينة كالحديد في مجال مغناطيسي خارجي تترتب المناطق المغناطيسية , لتصبح في نفس اتجاه المجال , فتصبح العينة ممغنطة.عند وضع ا -4 في حالة المغناطيس المؤقت تعود المناطق الى عشوائيتها داخل العينة بعد ازالة المجال المغناطيسي الخارجي. -5 مواد أخرى النتاج سبائك تحافظ على ترتيب المناطق المغناطيسية بعد ازالة المجال الخارجي. للحصول على مغناطيس دائم يتم خلط الحديد مع -6

: ملا يلي عللس: يف املغناطيس املؤقت تزال املغنطة مباشرة بازالة اجملال املغناطيسي اخلارجي. -1

ج: ألن المناطق المغناطيسية تترتب بصورة عشوائية داخل العينة بعد ازالة المجال المغناطيسي الخارجي.

يضعف املغناطيس عند طرقة اوتسخينة . -3

سية مقارنة بالنسق الذي كانت عليه سابقا.المغناطيتبعثر المناطق ج: بسبب

) السبائك( يف صناعة املغانط .يتم خلط احلديد مع مواد اخري - 3 وبالتالي نحصل على مغانط ثابتة.للمحافظة علي المناطق المغناطيسية مرتبة بعد ازالة تاثير المجال المغناطيسي الخارجي ج:

ية للمواد املغناطيسيةالصورة اجملهر

تعريف املنطقة املغناطيسية

فسه.مجموعة صغيرة جدا تتشكل عندما تترتب خطوط المجال المغناطيسي لاللكترونات في مجموعة الذرات المتجاورة في االتجاه ن

65

ئيةتطبيقات فيزيا

أوال : تسجيل الصوت والصورة يتم تحويل الصوت والصورة المراد تسجيلهما الى نبضات واشارات كهربائية متغيرة ) تيار كهربائي -1

متغير(. يمر التيار الكهربائي في رأس التسجيل ) مغناطيس كهربائي( فيعمل على توليد مجاالت مغناطيسية -3

متغيرة تمثل الصوت والصورة. تعمل المجاالت المغناطيسية المتغيرة من رأس التسجيل على ترتيب المناطق المغناطيسية للقطع -2

ر عن الصوت والصورة المسجلين.المغناطيسية الموجودة في شريط التسجيل بطريقة معينة تعب تعمل المادة المغناطيسية في الشريط البالستيكي على المحافظة على ترتيب المناطق المغناطيسية. -4 الزالة التسجيل أو استعمال شريط مسجل عليه سابقا لتسجيل أصوات جديدة يتم تطبيق مجال مغناطيسي -5

المغناطيسية على الشريط واعادة ترتيبها .متناوب قوي يعمل على بعثرة اتجاهات المناطق

ثانيا: اعادة قراءة التسجيل وتشغيله عند مرور رأس التسجيل فوق الجسيمات المغناطيسية على الشريط , تتحول المجاالت المغناطيسية المتغيرة الى اشارت كهربائية -1

) تيارات كهربائية متغيرة( في رأس التسجيل بطريقة الحث . رات الى مضخم والى زوج من مكبرات الصوت أو سماعات االذن.ترسل االشا -3

يديو(وسيطة التسجيل )املسجالت الصوتية وأجهزة الف

ئيةتطبيقات فيزيا

, حيث استنتج العلماء أن قطبية دراسة تاريخ تغير اتجاهات المجال المعناطيسي لألرضتستخدم الصخور التي تحتوي على الحديد في بر العصور, ولكن لم يتم التوصل الى السبب حتى اآلن.تبدلت عالمغناطيس األرضي

س: كيف استنتج العلماء تبدل قطبية املغناطيس األرضي عرب العصور؟ تندفع الصخور المنصهرة بسبب الحرارة العالية من الشقوق في قاع المحيط. -1المنصهرة تتكون صخور قاع البحر وتتمغنط في اتجاه المجال المغناطيسي األرضي في ذلك الزمن )الحتواءها عندما تبرد المواد -3

على الحديد(, وتكون طبقات الصخور األبعد عن الشقوق أفدم من تلك القريبة من الشقوق.دل على تبادل القطبين المغناطيسين وجد العلماء عند فحص صخور قاع البحر أن اتجاه المغنط في الصخور متنوع ومتغير, مما ي -3

.لألرض عدة مرات عبر العصور

التاريخ املغناطيسي لألرض

66

تكون عمودية على اتجاه كل من التيار الكهربائي والمجال (F) , يتولد على السلك قوة (B)في مجال مغناطيسي مقداره (I)عند وضع سلك يحمل تيارا

المغناطيسي.

حتديد مقدار القوةأوال:

sinILBF

حاالت خاصة: ( تكون القوة أكبر ما يمكن. 90عندما يكون السلك متعامدا مع المجال المغناطيسي ) -1

ILBILBF 90sin

( تصبح القوة صفرا.0عندما يكون السلك موازيا للمجال المغناطيسي ) -3

00sin ILBF

س: ما العوامل التي تعتمد عليها مقدار القوة املؤثرة يف سلك حيمل تيارا؟ السلك.مقدار التيار المار في -1 طول السلك الواقع في المجال. -3 مقدار المجال المغناطيسي. -2 الزاوية المحصورة بين المجال المغناطيسي والسلك. -4

حتديد اجتاه القوةثانيا:

() القاعدة الثالثة لليد اليمنىلتحديد اتجاه القوة المؤثرة في سلك يسري فيه تيار موضوع في مجال مغناطيسي نستخدم

لتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة في سلك يحمل تيارا والسلك موجود داخل مجال مغناطيسي. تستخدم اعدة الثالثة لليد اليمىن:الفالغرض من

" نجعل أصابع اليد اليمنى في اتجاه المجال المغناطيسي , ونجعل االبهام يشير نحو اتجاه التيار االصطالحي نص القاعدة:

جاه القوة المؤثرة في السلك عموديا على باطن الكف نحو الخارج "في السلك , فيكون ات

القوى الناجتة عن اجملاالت املغناطيسية: 3-4

القوة املؤثرة يف سلك حيمل تيار كهربائي موضوع يف جمال مغناطيسي

حيث:F ( القوة المؤثرة في سلك يحمل تيار :N) I ( شدة التيار المار في السلك:A) L ( طول السلك الواقع في المجال:m) B ( مقدار المجال المغناطيسي:T( ويكافيء )1N/A.m )

الزاوية المحصورة بين المجال المغناطيسي والسلك :

67

س: علل ملا يلي: يتجاذب سلكان عندما يسري فيهما تياران يف نفس االجتاه. -1

بعضهما البعض )بحسب القاعدة الثالثة ألن كال من السلكين يقع في المجال المغناطيسي للسلك اآلخر , لذا تنشأ على كال من السلكين قوة باتجاه ج: لليد اليمنى( , لذا يتجاذب السلكان.

التوضيح:

( B( في منطقة السلك ) inBيحمل تيارا لألعلى لذا يكون المجال المغناطيسي الناتج عنه عمودي على مستوى الصفحة للداخل ) Aالسلك -أ بحسب القاعدة األولى لليد اليمنى .

( , لذا تتولد عليه قوة باتجاه inBا لألعلى, ويقع في مجال مغناطيسي اتجاهه عمودي على مستوى الصفحة وللداخل )( يحمل تيارBالسلك ) -ب

السلك اآلخر.( يحمل تيارا لألعلى ويقع تحت تأثير مجاال مغناطيسيا اتجاهه عمودي على مستوى A( , فان السلك ) Aبتطبيق نفس الخطوات على السلك ) -ت

(, لذا تتولد عليه قوة باتجاه السلك اآلخر , فيبدو السلكان وكأنهما يتجاذبان.outBالصفحة للخارج )

يتنافر سلكان عندما يسري فيهما تياران متعاكسان يف االجتاه. -3

)بحسب القاعدة الثالثة لليد ج: ألن كال من السلكين يقع في المجال المغناطيسي للسلك اآلخر , لذا تنشأ على كال من السلكين قوة مبتعدة عن اآلخر اليمنى( , لذا يتنافر السلكان.

معلومات اثرائية

تفسري نشأة القوة املغناطيسية املؤثرة على سلك حيمل تيارا موضوع يف جمال مغناطيسي عند امرار تيار كهربائي في السلك يتولد حول السلك مجال مغناطيسي على شكل -1

دوائر متحدة المركز يمكن تعيين اتجاهه باسنخدام القاعدة األولى لليد اليمنى.

يتداخل المجال المغناطيسي للتيار في السلك مع المجال المغناطيسي للمغناطيس -2

الموضوع فيه السلك.

لين ) محصلة المجالين( منطقة تكون فيها محصلة المجال ينشأ عن تداخل المجا -3

المغناطيسي الكلي كبيرة وخطوط المجال فيها متقاربة ألن المجالين لهما نفس

االتجاه, ومنطقة أخرى تكون فيها المجال المغناطيسي الكلي صغير ألن المجالين

في عكس االتجاه.

لمجال المغناطيسي العالي الى المنطقة ذات المجال المغناطيسي المنخفض. يتولد على السلك قوة تحركه من المنطقة ذات ا -4

68

قوة اجلذب املغناطيسي بينهما وليس ناجتا عن الكهرباء السكونية. سببهجتاذب سلكني متوازيني حيمالن تيارا -2 ر أن كالهما يحمل نفس النوع من الشحنة ) الكترونات(.ج: ألن الكهرباء الساكنة ينتج عنها قوة تنافر بين السلكين وليس تجاذبا على اعتبا

قوانني حتتاجها حلل املسائل املتعلقة باملوضوع القانون الكمية الرقم

sinILBF القوة املؤثرة على سلك حيمل تيارا موضوع يف جمال مغناطيسي 6

التيار الكهربائي املار يف دائرة كهربائية )قانون أوم( 2R

VI

r NrLونصف قطره Nطول سلك ملف عدد لفاته 0 2

تدريبات متنوعة على القوة املؤثرة على سلك حيمل تيار موضوع يف جمال مغناطيسي

ما مقدار 0.60Nموضوع عموديا يف جمال مغناطيسي منتظم فتأثر بقوة مقدارها 6.0Aحيمل تيارا مقداره 75cmسلك طوله اجملال املغناطيسي املؤثر ؟

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

فاحسب مقدار اجملال املغناطيسي الذي جيب أن 6.0Aفإذا كان السلك حيمل تيارا مقداره 0.35Nووزنه 40.0cmسلك حناسي طوله يؤثر فيه رأسيا حبيث يكون كافيا ملوازنة قوة اجلاذبية املؤثرة يف السلك )وزن السلك(

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

ليتأثر 0.49Tوموضوع عموديا يف جمال مغناطيسي منتظم مقداره 10.0cmاحسب مقدار التيار الذي جيب أن يسري يف سلك طوله ؟ 0.38Nبقوة مقدارها

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

وموازيا له فاحسب مقدار 0.53Tفإذا كان السلك موضوعا يف جمال مغناطيسي مقداره 4.5Aحيمل تيارا مقداره 35cmسلك طوله القوة املؤثرة يف السلك ؟

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

6

2

0

4

69

فما 3.6Nمتعامد معه تساوي 7.5Aعلي سلك يسري فيه تيار 0.80Tإذا كانت القوة التي يؤثر بها جمال مغناطيسي مقداره مقدار طول السلك ؟

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

من الشرق إيل الغرب وهو مواز لسطح األرض 225Aسلك لنقل القدرة الكهربائية يسري فيه تيار مقداره TB ما القوة التي يؤثر بها اجملال املغناطيسي األرضي يف كل مرت منة ؟ استعمل-أ 5100.5

.........................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................

؟ما اجتاه هذه القوة -ب

.........................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................

تري هل تعد هذه القوة مهمة يف تصميم الربج احلامل للسلك ؟وضح إجابتك-ج......................................................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................................................

فاحسب القوة املؤثرة يف السلك عندما 0.85Tوضع يف جمال مغناطيسي منتظم مقداره 15Aحيمل تيار مقداره 25cmسلك طوله يصنع مع اجملال املغناطيسي الزوايا اآلتية :

)أ(90 ...................................... ................................................................................................................................... ...

)ب(45.... ........................................................................................................................................................................

)ج( 0...............................................................................................................................................................................

من السلك داخل جمال مغناطيسي 14cmفاذا كان 18يف دائرة حتتوي على مقاومة مقدارها 5.8Vوصل سلك ببطارية جهدها . فما مقدار الزاوية بني السلك واجملال املغناطيسي املؤثر؟ 22mN, وكان مقدار القوة املؤثرة يف السلك تساوي0.85Tمقداره

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

, 0.5Tوموضوع يف جمال مغناطيسي مقداره 4A, فاذا كان سلك امللف حيمل تيارا مقداره 2cmلفة وقطره 100ملف عدد لفاته فاحسب مقدار القوة املغناطيسية املؤثرة عليه.

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

5

1

7

9

8

70

. T 1.9 سلك حناسي مهمل املقاومة , وضع يف احليز بني مغناطيسني كما بالشكل, فاذا كان مقدار اجملال املغناطيسي بينهما فأوجد مقدار القوة املؤثرة يف السلك واجتاهها يف كل من احلاالت التالية:

عندما يكون املفتاح مفتوحا. -أ

..........................................................................................................................

عند اغالق املفتاح. -ب

..........................................................................................................................

..........................................................................................................................

..........................................................................................................................

عند اغالق املفتاح وعكس البطارية. -ت

..........................................................................................................................

..........................................................................................................................

..........................................................................................................................

5.5عند اغالق املفتاح وتبديل السلك بقطعة خمتلفة مقاومتها -ث

..........................................................................................................................

..........................................................................................................................

..........................................................................................................................

يف سلك حيمل تيارا موضوع يف جمال مغناطيسي لكل من احلاالت التالية: حدد اجتاه القوة املؤثرة

التيار لألعلى والمجال المغناطيسي عمودي على

مستوى الصفحة للداخل

التيار في اتجاه الشمال الشرقي والمجال

حة للداخلالمغناطيسي عمودي على مستوى الصف

التيار لألسفل والمجال المغناطيسي عمودي على

مستوى الصفحة للخارج

التيار عمودي على مستوى الصفحة للداخل

والمجال المغاطيسي لليمين

التيار عمودي على مستوى الصفحة للخارج

والمجال المغناطيسي لألعلى التيار والمجال المغناطيسي في نفس االتجاه لليمين

63

66

71

يف اي اجتاة بالنسبة للمجال املغناطيسي ميكنك امرار تيار كهربائي يف سلك حبيث تكون القوة املؤثرة فية صغرية جدا او صفرا ؟ :1س نجعل السلك الذي يمر بة التيار موازيا التجاة المجال المغناطيسي

: مر تيار كهربائي كبري يف سلك فجأة , ومع ذلك مل يتأثر بأي قوة , فهل ميكنك أن تستنتج أنه ال يوجد جمال مغناطيسي يف موقع 2س السلك ؟ وضح اجابتك.

ة مؤثرة.ج: ال, ألنه اذا كان المجال موازيا للسلك فال توجد قو

سلكان متوازيان حيمالن تياران متساويني اذا كان التياران متعاكسني اجب عن االسئلة التالية ؟ :3س )أ(اين يكون اجملال املغناطيسي الناتج عن السلكني اكرب من اجملال املغناطيسي الناتج عن اي منهما منفرد ؟

ج/ عند اي نقطة بين السلكين سوف يكون المجال المغناطيسي اكبر ما يمكن

)ب(اين يكون اجملال املغناطيسي الناتج عن السلكني مساويا ضعفي اجملال الناتج عن سلك منفرد ؟

علي الخط المنصف للمسافة العمودية بين السلكين

ال الكلي صفرا ؟)ج( اذا كان التياران يف االجتاة نفسة فاين يكون اجمل علي الخط المنصف للمسافة العمودية بين السلكين

القوة اجتاة فما الشرق حنو كهربائي تيار فية ويسري االرضي املغناطيسي اجملال مع متعامدا غرب –ختيل ان سلكا ميتد شرق :4س لسلك ؟ا يف املؤثرة

) عمودي على مستوى الصفحة للخارج( ج/ الي اعلي من سطح االرض

ة خمترب يسري فيه تيار . صف طريقتني على األقل ميكنك بهم حتديد اجتاه التيار املار به.ل: سلك موضوع على طاو5س نستخدم بوصلة لتحديد اتجاه المجال المغناطيسي ثم نستخدم القاعدة األولى لليد اليمنى لتحديد اتجاه التيار. الطريقة األولى:ج: نؤثر على السلك باستخدام مغناطيس قوي ونحدد اتجاه القوة المؤثرة وبتطبيق القاعدة الثالثة لليد اليمنى نستطيع تحديد اتجاه التيار. الطريقة الثانية:

ذكر بعض التطبيقات واالستخدامات العملية على القوة املتولدة على سلك موضوع يف جمال مغناطيسي؟: أ6س المحركات الكهربائية -2الجلفانومترات -3مكبرات الصوت )السماعات( -1

جهاز لتحويل الطاقة الكهربائية الى طاقة صوتية. :السماعة

ملف من سلك رفيع مثبت فوق مخروط ورقي موضوع في مجال مغناطيسي. :الرتكيب

:اطريقة عمله ( الى الملف. 20000HZ- 20HZيرسل المضخم تيارا كهربائيا ممثال للصوت ومتغير )يتراوح تردده بين -1د سعة االهتزازة للمخروط الورقي, فيحدث تكبير يلداخل والخارج )اعتمادا على اتجاه التيار المرسل من الضخم( , فتزيتأثر الملف بقوة مغناطيسية ل -3

للصوت.

أسئلة الكتاب النظرية

مير به تيار على سلك ملتولدةتطبيقات على القوى ا

أوال: مكربات الصوت) السماعات(

72

جهاز يستخدم لقياس التيارات الكهربائية الصغيرة جدا, ويمكن تحويله الى أميتر أو فولتيمتر. اجللفانومرت:

تركيبه: نابض صغير. -مغناطيس دائم قوي -ملف مستطيل

عمله: ةطريقيمر التيار خالل الملف, فيتأثر السلكان الموازيان لمحور الدوران بقوتين متعاكستين احداهما لألعلى -1

سفل فيتولد عزم دوران.واألخرى لألتعمل محصلة العزوم على تدوير الملف , حتى يتساوى مع عزم النابض الصغير, والذي يؤثر في -3

اتجاه معاكس , عندها يتوقف الدوران. بمعرفة مقدار الدوران يمكن معرفة التيار المار في الجلفانومتر بعد معايرته. -2

معايرة ) تدريج( جهاز اجللفانومرت:يدرج الجلفانومتر ويعاير بمعرفة مقدار الدوران عند مرور تيار معلوم فيه, ويمكن بعد ذلك استخدامه لقياس

تيارات غير معلومة.

. فاحسب مقدار القوة cm 2.5, وقطر امللف T 0.15لفة يساوي 250يف مساعة عدد لفات ملفها عموديا اذا كان اجملال املغناطيسي املؤثر . V 15, وفرق اجلهد بني طرفيه 8املؤثرة يف امللف اذا كانت مقاومته

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

ثانيا: اجللفانـــومتــرات

معلومات اثرائية

:علل لكل مما يلي:1س يكون القطبان املغناطيسيان الدائمان مقعرين. -1

ج: ليكون خطوط المجال المغناطيسي بينهما على هيئة أنصاف أقطار مما يجعل شدة المجال المغناطيسي ثابتة

ومركزة في الحيز الذي يتحرك فيه الملف , وبالتالي يتناسب انحراف المؤشر مع شدة التيار المار في الملف.

يصنع قلب امللف من احلديد املطاوع على هيئة -3

اسطوانة.

تركيز خطوط المجال المغناطيسي بشكل أنصاف أقطار, بحيث تكون ج: ل أضالع الملف الطويلة في مجال مغناطيسي منتظم متعامد عليها.

يف اجللفانومرت؟ : ما فائدة النابض الصغي3س يعمل عزم دوران مضاد لحفظ الملف في وضع اتزان. -1 التيار في دائرة الجلفانومتريعمل على اعادة الملف الى وضعه األول عندما ينقطع -2

6

73

حتويل اجللفانومرت اىل أميرت وفولتمرت

الفولتمرت األميرت األداة/ وجه املقارنةالمار في أي جزء من التيار الكهربائيجهاز يستخدم لقياس االستخدام

الدائرة الكهربائية.

في أي جزء من الدائرة الهبوط في الجهدجهاز يستخدم لقياس

الكهربائية.

كبيرة صغيرة مقاومة اجلهاز

)مجزيء التيار( التوازيعلى مقاومة صغيرةملف يتصل مع تركيبه

يمر فيها معظم التيار.

)مجزيء الجهد أو التواليعلى مقاومة كبيرةملف يتصل مع

المضاعف( تستحوذ على معظم الجهد.

في الدائرة التوازييوصل على في الدائرة التوالييوصل على طريقة توصيله يف الدائرة

الرسم

قانون حتويل اجللفانومرت اىل أميرت وفولتيمرت

)11

(max

Gالمجزيء

GRR

VI

حيث:

maxI :أقصى تيار يستطيع األميتر قياسه (A)

GV:فرق الجهد خالل ملف الجلفانومتر (V)

GGGحيث أن IRV

GR:مقاومة ملف الجلفانومتر ()

Rمقاومة المجزيء:المجزيء ()

totR المقاومة الكلية للجهاز بعد تحويله ألميتر :

Gtotمجزيء RRR

111

)(max GGالمجزيء RRIV

حيث:

maxV :أقصى فرق جهد يستطيع الفولتيمتر قياسه (V)

GI:أقصى تيار يتحمله ملف الجلفانومتر (A) GR ( مقاومة ملف الجلفانومتر:)

Rالمجزيء( مقاومة المجزيء:)

totR المقاومة الكلية للجهاز بعد تحويله لفولتيمتر :

Gtotمجزيء RRR

قوانني حتتاجها حلل املسائل املتعلقة باملوضوع القانون الكمية الرقم

max)( قانون حتويل اجللفانومرت اىل فولتيمرت 6 GGالمجزيء RRIV

Gtotمجزيء املقاومة الكلية للفولتيمرت 2 RRR

( قانون حتويل اجللفانومرت اىل أميرت 011

(max

Gالمجزيء

GRR

VI

املقاومة الكلية لألميرت 4Gtotمجزيء RRR

111

RIV قانون أوم 5

74

مسائل متنوعة على اجللفانومرت والفولتيمرت واألميرت

ومقاومة لكي ينحرف مؤشر إيل أقصي تدريج ما مقدار املقاومة الكلية )مقاومة اجللفانومرت A180حيتاج جلفانومرت إيل ؟ 5.0vاجملزئ(الالزمة للحصول علي فولتميرت أقصي تدريج يقيسه

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

, فاذا أريد حتويله اىل أميرت أقصى A50اىل أقصى تدريج عندما مير به تيار 1Kينحرف مؤشر جلفانومرت مقاومته تساوي . فاحسب:10mAتدريج له

اجلهد خالل اجللفانومرت.فرق -1

........................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................................

املقاومة املكافئة لألميرت الناتج.-2........................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................

املقاومة املوصولة باجللفانومرت . حدد طريقة توصيلها؟-3

........................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................................

..

واملطلوب حتويلهما إيل 855ومللفيهما املقاومة نفسها A0.500ولألخر A0.50لديك جلفانومرتان أقصي تدريج ألحدهما 100.0mAاميرتين علي أن يكون أقصي تدريج لكل منهما يساوي

ما مقدار مقاومة جمزئ التيار للجلفانومرت األول ؟)أ( ........................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................................................

مقاومة جمزئ التيار للجلفانومرت الثاني ؟ما مقدار )ب( ........................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................................................

)ج( حدد أيهما أفضل للقياس احلقيقي ؟وضح إجابتك ........................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................

2

0

75

: كيف يتغري أقصى تدريج للفولتيمرت يف احلاالت التالية:1س سيزداد أقصى تدريج للفولتيمتر. اذا زادت قيمة املقاومة ) جمزيء اجلهد(: -أ

سيقل أقصى تدريج للفولتيمتر. اذا قلت قيمة املقاومة ) جمزيء اجلهد(: -ب

يتغري أقصى تدريج لألميرت يف احلاالت التالية:: كيف 2س سيقل أقصى تدريج لألميتر. اذا زادت قيمة املقاومة ) جمزيء التيار(: -ت

سيزداد أقصى تدريج لألميتر. (:اذا قلت قيمة املقاومة ) جمزيء التيار -ث

جهاز يستخدم لتحويل الطاقة الكهربائية الى طاقة حركة دورانية. احملرك الكهربائي:

تركيبه:عاكس التيار ) نصفي حلقة –فرشاتين ) شريحتين فلزيتين تصنع عادة من الجرافيت( -مغناطيس دائم أو مغناطيس كهربائي -ملف مستطيل ذو قلب حديدي

نحاسية معزولتين مثبتتان في الملف(.

طريقة عمله:مرور التيار في الملف , يتأثر السلكان الموازيان لمحور الملف بقوتين متعاكستين احداهما عند -1

لألعلى و األخرى لألسفل تعمل على تدويره بفعل محصلة العزوم, كما وتدور معه نصفي الحلقة )عاكس التيار(.

يصبح محصلة العزوم صفرا ويكمل الملف حركته عندما يصبح الملف في وضع رأسي , -3تتغير الفرشاة المالمسة لكل نصف من الحلقة, فينعكس اتجاه التيار بالقصور الذاتي , وعندئذ

المار في الملف. تنعكس اتجاه القوة المؤثرة في جانبي الملف, فيواصل الملف دورانه. -2 تتكرر العملية كل نصف دورة مما يجعل الملف يستمر في دورانه. -4

A0.50ينحرف مؤشر اجللفانومرت إيل أقصي تدريج عندما مير فيه تيار مقداره عند احنرافة بالكامل 10Vاحسب مقدار املقاومة الكلية للجلفانومرت ليصبح أقصي تدريج له يساوي (أ)

...........................................................................................................................................................................................

...........................................................................................................................................................................................

...........................................................................................................................................................................................

فاحسب مقدار املقاومة املوصولة علي التوايل ؟ K0.1)ب( إذا كانت مقاومة اجللفانومرت ...........................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................

أسئــــلة نــــظرية

ثالثا: احملركـــــــات الكـــهربائية

تصبح القوى المؤثرة موازية لمستوى الملف أي أن محصلة العزوم تكون صفرا, وينعدم تأثيرها عندما يصبح الملف في وضع رأسي

الدوراني, لذا نحتاج لعكس اتجاه التيار الستمرارية الحركة.

4

76

يدور ؟ وضح عندما يتعامد مستوي ملف احملرك مع اجملال املغناطيسي ال تنتج القوي عزما علي امللف فهل هذا يعني ان امللف الس: اجابتك

تسارع الملف هو ج/ إذا كان الملف متحركا فسوف يعمل القصور الذاتي الدوراني علي استمرار تحريكة ليتجاوز النقطة التي يصبح عندها مقدار العزم صفرا و

.الذي يصبح صفرا وليست سرعتة

يف احملرك؟نصفي احللقة والفرشاتني ةس: ما وظيف درجة. 261تعمل على عكس اتجاه التيار المار في الملف , مما يؤدي الى عكس اتجاه القوة وبذلك تتمكن الملفات في المحرك من الدوران

:) أو القوة الكلية املؤثرة يف امللف( العوامل التي تتوقف عليها سرعة احملرك الكهربائيnILBFيد القوة الكلية المؤثرة على الملف) : بزيادة عدد اللفات تز (nعدد لفات امللف) -1 .فتزيد سرعة دورانه ,)

بزيادة شدة التيار المار بالمحرك تزداد سرعة المحرك الكهربائي. وهي الطريقة التي غالبا ما يتم اتباعها. (:Iشدة التيار املار باحملرك) -3

بزيادة المجال المغناطيسي المار بالمحرك تزداد سرعة المحرك الكهربائي. (: Bمقدار اجملال املغناطيسي ) -2

.أو مساحة مقطع امللف (Lطول السلك يف كل لفة باجملال) -4

معلومات اثرائية

أجزاء معزولة عددها لزيادة قدرة المحرك تستخدم عدة ملفات بين مستوياتها زوايا صغيرة متساوية , وتقسم الحلقة النحاسية الى ضعف عدد الملفات , بحيث يتصل طرفا كل ملف بقطعتين متقابلتين من الحلقة النحاسية.

77

تكون عمودية على كل من اتجاه (F)على الشحنة الكهربائية قوة مغناطيسية , تتولد(v)بسرعة (B)في مجال مغناطيسي مقداره (q)عندما تتحرك شحنة

سرعة الجسيم المشحون واتجاه المجال المغناطيسي.

حتديد مقدار القوةأوال:

sinqvBF

االثبات الرياضي للقانون: , فان التيار المار يكون: Lنفترض أن الكترون مفرد يتحرك داخل سلك طوله

)1(t

qI

L نحسب الزمن الذي يستغرقه االلكترون لقطع مسافة السلك

)2(v

L

v

dtvtd

)3(( ينتج أن 1( في )3بالتعويض عن )L

qvI

Bنحسب القوة المؤثرة على الكترون في السلك يتحرك عموديا داخل مجال مغناطيسي

qvBLBL

qvILBF )(

عليها مقدار القوة املؤثرة يف جسيم مشحون يتحرك داخل جمال مغناطيسي؟س: ما العوامل التي تعتمد شحنة الجسيم المشحون -1 سرعة الجسيم المشحون -3 مقدار المجال المغناطيسي -2 الزاوية المحصورة بين المجال المغنتطيسي واتجاه حركة الشحنة. -4

حتديد اجتاه القوةثانيا:

) القاعدة لتحديد اتجاه القوة المؤثرة في جسيم مشحون يتحرك في مجال مغناطيسي نستخدم (الثالثة لليد اليمنى

" نجعل أصابع اليد اليمنى في اتجاه المجال :الثالثة لليد اليمىن نص القاعدة

وة المغناطيسي , ونجعل االبهام يشير نحو اتجاه حركة الشحنة الموجبة , فيكون اتجاه الق المؤثرة في الجسيم المشحون عموديا على باطن الكف نحو الخارج "

القوة املؤثرة يف جسيم مشحون يتحرك يف جمال مغناطيسي

حيث:F ( القوة المؤثرة في جسيم مشحون :N) v ( سرعة الجسيم المتحرك:m/s)

q ( شحنة الجسيم:C) B ( مقدار المجال المغناطيسي:T( ويكافيء )1N/A.m )

الزاوية المحصورة بين المجال المغناطيسي واتجاه حركة الشحنة :

اليجاد اتجاه القوة المؤثرة على الجسيمات المشحونة بشحنة سالبة

كااللكترونات, يتم تطبيق القاعدة الثالثة لليد اليمنى مع األخذ في االعتبار بأن

اتجاه القوة يكون معاكسا لالتجاه الناتج.

78

حيمل تيارا يتحرك داخل جمال مغناطيسي؟س: ما منشأ القوة املغناطيسية املتولدة على سلك بسبب التفاعل بين المجال المغناطيسي الموجود والمجال المغناطيسي المتولد حول التيار الكهربي.

طاقة احلركية للجسيم ؟وضح اجابتك؟ميكن للمجال املغناطيسي ان يؤثر بقوة يف جسيم مشحون فهل ميكن للمجال ان يغري ال س: الن القوة دائما متعامدة مع اتجاة السرعة فال يبذل شغال ولذلك ال تتغير الطاقة الحركية. ال ج:

قوانني حتتاجها حلل املسائل املتعلقة باملوضوع القانون الكمية الرقم

sinqvBF القوة املغناطيسية املؤثرة على شحنة تتحرك يف جمال مغناطيسي 6

maF القوة بداللة التسارع 2

الطاقة احلركية جلسيم مشحون 02

2

1mvqVKE

عدد الشحنات األساسية يف جسيم مشحون 4e

الكلية

q

qn

smتتحرك حزمة الكرتونات بسرعة /100.3 6 عموديا علي جمال مغناطيسي منتظم مقدارهT2100.4 احسب مقدار القوة املؤثرة يف كل إلكرتون ؟

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

مغناطيسيمسائل متنوعة علي القوة املؤثرة علي جسيم مشحون يف جمال

دخلت حزمة من اجلسيمات الثالثية التأين )حيمل كل منها ثالث شحنات أساسية موجبة (عموديا علي جمال مغناطيسي شدته T2100.4 بسرعةmls6100.9 احسب مقدار القوة املؤثرة يف كل ايون.

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

smتتحرك ذرات هليوم ثنائية التأين )جسيمات إلفا( بسرعة /100.4 4 عموديا علي جمال مغناطيسي مقدارهT2100.5 احسب مقدار القوة املؤثرة يف كل جسيم ؟

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

6

2

0

79

smيتحرك ميون )جسيم له شحنة مماثلة لشحنة اإللكرتون ( بسرعة /1021.4 12 ثرت قوة أN121000.5 :ما مقدار اجملال املغناطيسي)أ(

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

Kg281088.1نت كتلتهالتسارع الذي يكتسبه اجلسيم إذا كا)ب( ............................................................................................................................................................................................

smبسرعة 0.60Tيتحرك جسيم بيتا )إلكرتون له سرعة كبرية ( عموديا علي جمال مغناطيسي مقداره /105.2 7 ما مقدار القوة املؤثرة يف اجلسيم ؟

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

smيتحرك إلكرتون بسرعة /101.8 5 16حنو اجلنوب يف جمال مغناطيسي مقدارهT قدار القوة املؤثرة يف حنو الغرب ما م واجتاهها اإللكرتون

.............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

N161078.5أثرت قوة يف جسيم جمهول الشحنة , ومتحرك بسرعةsm /1065.5 4 عموديا على جمال مغناطيسي مقدارهT2102.3 ما عدد الشحنات األساسية التي حيملها اجلسيم؟ . .............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

تتحرك أربعة جسيمات مشحونة يف اجتاه متعامد مع جمال مغناطيسي عمودي املؤثرة على كل منها حلظة دخوهلا اجتاه القوةعلى مستوى الصفحة وللداخل . حدد

التي تسلكه الشحنات. ارسم املسارمنطقة اجملال املغناطيسي , ثم

4

5

1

7

9

80

بني صفيحتني كما بالشكل, ثم خرج من فتحة صغرية , ودخل جماال 20000Vحترك الكرتون من السكون خالل فرق جهد مقداره اىل داخل الصفحة . أجب عما يلي: 16T مغناطيسيا منتظما مقداره

حدد اجتاه اجملال الكهربائي بني الصفيحتني. -أ

...........................................................................................

احسب سرعة االلكرتون حلظة دخوله اجملال املغناطيسي املنتظم. -ب

...........................................................................................

...........................................................................................

...........................................................................................

صف حركة االلكرتون داخل اجملال املغناطيسي. -ت

احسب مقدار القوة املؤثرة على االلكرتون. -ث..................................................................................................................................................................................

ئيةتطبيقات فيزيا

جهاز يستخدم كشاشة في الحواسيب وأجهزة التلفاز, يستخدم انحراف االلكترونات بواسطة المجاالت المغناطيسية :أنبوبة أشعة الكاثود

لتشكيل صورة على الشاشة.

طريقة عملها: تنتزع االلكترونات من الذرات في القطب السالب ) الكاثود( بواسطة المجاالت الكهربائية. -1 تجميع االلكترونات وتسريعها وتركيزها في حزمة ضيقة بواسطة مجاالت كهربائية أخرى.يتم -3 رأسيا( بواسطة المجاالت المغناطيسية. -أفقيا -خلفا -يتم التحكم في حركة الحزمة وتوجيهها ) أماما -2 تصطدم حزمة االلكترونات بشاشة مطلية بطبقة فوسفورية , فتشع وتنتج لنا الصورة. -4

-ا ياتي :علل ملس: .شعة املهبطية مفرغة من اهلواءالانبوبة اتكون -1

لمنع حدوث التصادمات بين الكترونات الكاثود وجزيئات الهواء داخل االنبوبج:

.تطلي الشاشة بطبقة فوسفورية يف انبوبة اشعة املهبط -2

النها تشع عندما تصطدم االلكترونات بها فتنتج الصورةج:

تقرتب حزمة الكرتونات يف انبوب اشعة املهبط من املغانط التي س: حترفها فاذا كان القطب يف اعلي االنبوب والقطب اجلنوبي يف اسفلها

وكنت تنظر ايل االنبوب من جهة الشاشة الفوسفورية ففي اي اجتاة تنحرف االلكرتونات ؟ نحو الجانب االيسر من الشاشة ج:

ود(أنبوبة األشعة املهبطية )الكاث

8

81

ئيةتطبيقات فيزيا

ختزين )تسجيل( املعلومات: الكتابة , وهو -يتم ارسال المعلومات في صورة تيار كهربائي متغير الى رأس القراءة -1

عبارة عن مغناطيس كهربائي ) سلك ملفوف حول قلب حديدي(. يتولد عن التيار المتغير المار بالملف مجال مغناطيسي متغير في القلب الحديدي. -3 القراءة فوق قرص التخزين , تترتب ذرات المناطق -عندما يمر رأس الكتابة -2

المغناطيسية في الشريحة على شكل حزم, وتعتمد اتجاهاتها على اتجاه التيار. وله قيمتان (bit)ومات تسمى كل حزمتين تخزن على شكل وحدة صغيرة من المعل -4

. 1أو 1أما .1الحزمتان الممغنطتان اللتان تشيران الى نفس االتجاه يمثالن بالرمز -أ .1الحزمتان الممغنطتان اللتان تشيران الى اتجاهين متعاكسين يمثالن بالرمز -ب

اسرتجاع املعلومات:الكتابة يتولد في الملف تيار كهربائي متغير يمثل تلك المعلومات وذلك بطريقة الحث –عندما يدور القرص تحت رأس القراءة -1

الكهرومغناطيسي. . 1و 1يتم استشعار تغيرات اتجاه التيار المتولد بالحث في صورة الرموز -3

يةختزين املعلومات عن طريق الوسائط املغناطيس

82

نبذة تارخيية . اكتشف أورستد أن التيار الكهربائي يولد مجاال مغناطيسيا مغناطيسي. سنوات أنه يمكن توليد تيار كهربائي عن طريق تحريك سلك في مجال 11توصل فاراداي من خالل تجاربه والتي استمرت

.توصل العالم هنري في نفس السنة الى أن تغير المجال المغناطيسي يمكن أن يولد تيار كهربائي

)جتربة فاراداي(: استهالليةجتربة في حثي, ودرس تأثير حركة السلك في اتجاهات مختلفة على توليد تيار جزءا من سلك حلقة لدائرة مغلقة داخل مجال مغناطيسي كما بالشكل فاراداي وضع

الدائرة الكهربائية.

: اتاملالحظ ة المجال المغناطيسي اال يتولد تياركهربائي عندما يكون السلك ساكنا اومتحركا بمواز -1

معين عند تحريك السلك الي اعلي داخل المجال المغناطيسي هلد تيار في السلك في اتجايتو -2

(.سفل)لال في االتجاه المعاكس عند تحريكةينعكس اتجاه التيار في السلك -3

االستنتاج : هي التي تولد تيار مجال المغناطيسيالحركة النسبية بين السلك والأي أن اذا قطع السلك خطوط المجال المغناطيسي في اثناء حركتة ال يتولد تيار في السلك اال

وهذا ما يسمى " الحث الكهرومغناطيسي". كهربائيا

(.Iأوال : حساب مقدار التيار الكهربائي احلثي املتولد )

. (I), ثم نستخدم قانون أوم لحساب التيار الكهربائي الحثي المسببة له (EMFلحساب التيار الكهربائي الحثي المتولد نحسب القوة الدافعة الحثية )

sinBLvEMF: الحثيةالقوة الدافعة الكهربائية

:التيار الكهربائي الحثي المتولدR

EMF

R

VI

ال يتولد التيار اال اذا كان السلك جزءا من دائرة كهربائية مغلقة. الحظ:

الكهرومغناطيسياحلث : اخلامسالفصل

احلث الكهرومغناطيسي

حيث:EMF ( القوة الدافعة الحثية المتولدة :V)

B: ( مقدار المجال المغناطيسيT( ويكافيء )1N/A.m )

L ( طول السلك المتأثر بالمجال:m) v( سرعة السلك المتحرك:m/s)

الزاوية المحصورة بين المجال المغناطيسي واتجاه الحركة :

التيار الكهربائي الناتج عن تغري اجملاالت املغناطيسية: 1-5

تعريف احلث الكهرومغناطيسي

عملية توليد التيار الكهربائي في دائرة , وسببه الحركة النسبية بين السلك والمجال المغناطيسي, أي عندما يتحرك السلك خالل عندما يتحرك المجال المغناطيسي خالل السلك.المجال المغناطيسي, أو

83

س: ما العوامل التي تعتمد عليها القوة الدافعة احلثية؟ : تناسب طردي ( Bالمجال المغناطيسي ) -1 : تناسب طردي (Lالسلك المتأثر بالمجال المغناطيسي ) طول -3

: تناسب طردي (vsinالمركبة العمودية لسرعة السلك داخل المجال ) -2

ة يف السلك؟يس: ما منشأ القوة الدافعة الكهربائية احلثsinqvBFداخل السلك( الحرة ) االلكترونات عندما يتحرك سلك داخل مجال مغناطيسي , تؤثر قوة معناطيسية في الشحنات فتحركها باتجاه هذه ,

تعمل على امرار ,لينشأ فرق جهد بين طرفي السلك أي تنشأ قوة دافعة كهربائية حثية, فيصبح أحد الطرفين موجب واآلخر سالب .الى أحد طرفي السلك القوة

مغلقة.تيار حثي عندما يكون السلك ضمن دائرة

ثانيا : حتديد اجتاه التيار الكهربائي احلثي املتولد

القاعدة الرابعة لليد اليمنى.لتحديد اتجاه التيارالكهربائي الحثي المتولد ) أو اتجاه القوة المؤثرة في الشحنات داخل السلك( نستخدم

الي اتجاة حركة السلك وتشير االصابع الي اتجاة المجال المغناطيسي وعندئذ ابسط يدك اليمني بحيث تشير االبهام نص القاعدة الرابعة لليد اليمىن:

.سيشير العمودي علي باطن الكف نحو الخارج الي اتجاة التيار االصطالحي

الموصل : طريقة تستخدم لتحديد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة في الشحنات الموجودة داخل الغرص من القاعدة الرابعة لليد اليمىن

المتحرك داخل مجال مغناطيسي.

مصطالحات تهمك هي فرق الجهد المبذول من البطارية ويقاس بوحدة الفولت. :القوة الدافعة الكهربائية

:هي القوة الدافعة الكهربائية المتولدة في موصل نتيجة تغير المجال المغناطيسي الذي يقطعه ويقاس بوحدة القوة الدافعة الكهربائية احلثية

الفولت.

:في موصل دائرته مغلقة أو ضمن دائرة مغلقة. المؤثر هو التيار الكهربائي الناتج عن تغير المجال المغناطيسي التيار احلثي

فسر ما يلي: ال مير تيار كهربائي يف سلك مستقيم على الرغم من حتركه يف جمال مغناطيسي. ج: وذلك لالحتماالت التالية:

قد تكون الدائرة مفتوحة , وبالتالي تتولد قوة دافعة كهربائية حثية ولكن ال يمر تيار كهربائي. -أ حركة السلك في اتجاه مواز التجاه المجال المغناطيسي. قد يكون -ب

س: أذكر بعض التطبيقات على القوة الدافعة الكهربية احلثية. المولدات الكهربائية -3 الميكرفونات -1

وة , وانما هي فرق جهد تقاس بوحدة الفولت.القوة الدافعة الكهربائية ليست ق

84

قوانني حتتاجها حلل املسائل املتعلقة باملوضوع القانون الكمية الرقم

sinBLvEMF الدافعة الكهربائية احلثية املتولدة يف سلك متحرك يف جمال مغناطيسي القوة 6

التيار الكهربائي احلثي املتولد يف سلك متحرك يف جمال مغناطيسي 2R

EMF

R

VI

ئيةتطبيقات فيزيا

تركيبه: غشاء رقيق يتصل بملف سلكي حر الحركة موضوع داخل مجال مغناطيسي.

:فكرة عمله تحريك موصل داخل مجال مغناطيسي يؤدي لتوليد قوة دافعة كهربائية حثية

طريقة عمله تعمل الموجات الصوتية علي اهتزاز الغشاء الرقيق الذي سيحرك الملف داخل المجال المغناطيسي وتولد

تغير ترددات ل ابين طرفي الملف تتغير وفق) اشارات كهربائية( متغيرة ذة قوة دافعة حثيةحركة الملف ه

.لذا يتم تضخيمه باستخدام أدوات الكترونية الصوت ويكون فرق الجهد المتولد صغيرا

تامليكرفـــــونا

T2108 عموديا على جمال مغناطيسي شدته s/6mيتحرك بسرعة ثابتة مقدارها 0.2mسلك مستقيم طوله . اجب عن األتي :

ما مقدار القوة الدافعة الكهربية احلثية املتولدة يف السلك ؟)أ( .....................................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................

......................................................... ...............................................................

فما مقدار التيار املار بالسلك ؟ 5.0)ب( إذا كان السلك جزءا من دائرة مقاومتها ......................................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................

.... .......................................................................................................................

فما مقدار التيار اجلديد 78.0)ج( إذا استخدم سلك مصنوع من فلز آخر مقاومته املتولد ؟

.............................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................

مسائل علي القوة الدافعة الكهربية احلثية

6

85

يف الشكل اجملاور موصل يتحرك بسرعة ثابتة عموديا على جمال مغناطيسي. ما يلي: أوجد

)أ( اجلهد احلثي املتولد يف السلك.

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

.I)ب( مقدار التيار

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

ما اسم القاعدة التي استخدمتها لذلك؟ )ج( اجتاه التيار الكهربائي يف احللقة.

.....................................................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................................

.Bو A)د( قطبية النقطتني .....................................................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................................

اجب عن األتي : 0.4Tداخل جمال مغناطيسي أفقي مقداره 20cm/sيتحرك إيل اعلي بسرعة 0.5Mسلك مستقيم طوله ما مقدار القوة الدافعة الكهربية احلثية املتولدة يف السلك ؟)أ(

.......................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................

؟ الدائرةفما مقدار التيار املار يف 0.6)ب( إذا كان السلك جزءا من دائرة مقاومتها ........................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................

املتولد يف السلك. ما اسم القاعدة التي استخدمتها؟)ج( حدد اجتاه التيار احلثي

......................................................................................................................................................................................

طرف املوجب والسالب()د( حدد قطبية السلك ) الA:……………………… B:……………………..

. ما اسم القاعدة التي استخدمتها؟املتولد املؤثرة يف التيار احلثي املغناطيسية )هـ( حدد اجتاه القوة........................................................................................................................................................................

TBعموديا علي اجملال املغناطيسي األرضي s/125mمثبت علي طائرة تتحرك بسرعة 25mسلك مستقيم طوله 5100.5 احلثية املتولدة يف السلك ؟ما مقدار القوة الدافعة الكهربائية

..............................................................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................................................

............

2

0

4

86

hkmتطري طائرة بسرعة /1050.9 2 ومتر فوق منطقة مقدار اجملال املغناطيسي األرضي فيها يساويT5105.4 ؟ 75mواجملال املغناطيسي يف تلك املنطقة راسيا تقريبا ما مقدار فرق اجلهد بني طريف جناحيها اذا كانت املسافة بني الطرفني

.............................................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................................

فوق 60º يف اجتاه يصنع زاوية مقدارها 0.045Tداخل جمال مغناطيسي مقداره m/s 2.4أفقيا بسرعة m 2.5 حترك سلك طوله األفقي. احسب:

املركبة الرأسية للمجال املغناطيسي. -أ

...........................................................................................................................................................................................

الكهربائية احلثية املتولدة يف السلك.القوة الدافعة -ب...........................................................................................................................................................................................

...........................................................................................................................................................................................

لكي تتولد فيه قوة 0.2Tمع جمال مغناطيسي مقداره 30ºبزاوية cm 50 ما مقدار السرعة التي جيب أن يتحرك بها موصل طوله ؟V 1.0دافعة كهربائية حثية مقدارها

.............................................................................................................................................................................................

...........................................................................................................................................................................................

اذا حرك سلك ميتد من الشمال اىل اجلنوب حنو الشرق داخل جمال مغناطيسي يتجه اىل أسفل حنو األرض. فما اجتاه التيار احلثي نحو الشمالاملتولد يف السلك؟

حدد اجتاه التيار احلثي فقط لكل من احلاالت التالية:

5

1

7

9

8

87

:تركيبة قلب من الحديد يلف علية السلك -2داخل مجال مغناطيسي قوي موضوعة الملفاتعدد من -1

حلقتين فلزيتين -4 فرشاتين -3

تحويل الطاقة الميكانيكية الي طاقة كهربائية املولد الكهربائي : الغرض من

تحريك سلك يحمل تيارا في مجال مغناطيسي يؤدي لتوليد قوة دافعة كهربائية حثية. فكرة عمله :

-شرح العمل :خطوط المجال المغناطيسي فتتولد قوة دافعة كهربائية حثية وتعتمد القوة لفاتهيثبت الملف بحيث يكون حر الحركة داخل مجال مغناطيسي وخالل دورانة تقطع

.ربائية الدافعة الكهربائي الحثية علي طول السلك الذي يدور في المجال وبزيادة عدد اللفات الملف يزداد طول السلك فتزداد القوة الدافعة الكه

.من احلديد يف املولد الكهربائي يلف السلك حول قلب -:علل ملا ياتي لتركيز خطوط المجال المغناطيسي وزيادة فاعلية المولد

التيار الناتج من مولد كهربائي

.تتبع بالرسم البياني تغريات التيارالكهربائي خالل دورة كاملة س: :واتجاهة كما يلي المتولد يتغير مقدار التيار الكهربائي لملفدوران ا عند

عندما يكون الملف في وضع رأسي )أي عندما يكون اتجاه حركة الملف موازية التجاه المجال المغنلطيسي-10 , ).يكون التيار الكهربائي المتولد صفرا

من خطوط أكبرتزداد الزاوية التي تصنعها مع خطوط المجال المغناطيسي فتقطع عدد األفقيالي الوضع لرأسيمن الوضع ا الملفمع استمرار دوران -2

sinBLvEMFتبعا للعالقة تدريجيا التيار الكهربائي المتولديزداد المجال المغناطيسي لكل وحدة زمن لذا .

أفقي ) أي عندما تكون حركة الملف عمودية على اتجاه المجال المغناطيسيفي وضع يصبح الملفعندما -390) تصبح قيمة التيار المتولد أكبر ما

يمكن.

فان اتجاه ذا كوه الملفالسفل فينعكس اتجاة التيار المتولد في ا اتجاهفان الجزء الذي كان يتحرك في اتجاة االعلي سيتحرك في الملفمع استمرار دوران -4

.ACيسمى هذا التيار بالتيار المتناوب و ( نصف دورة ) 180زاوية مقدارها الملف كلما دار التيار المتولد ينعكس

عبر الفرشاتين والحلقتين الفلزيتين المتصلتين بالملف.ينتقل التيار الكهربائي من الملف الى الدائرة الخارجية -5

تسمح بعبور التيار الكهربائي الي الدائرة الخارجية -2يسمح للملف بالدوران بحرية -1 -وظيفة الفرشاتين والحلقتين الفلزيتين الزلقتين :

)الدينامو(املولد الكهربائي

هي التي تولد القوة الدافعة الكهربائية الحثية , وليس طول السلك بالكامل. جزء السلك الموجود في المجالحركة

88

س: علل ملا يلي:

, ) الحظ الشكل(ال تساهم مجيع أجزاء امللف يف توليد قوة دافعة كهربائية حثية ,cd( , بينما ال يتولد تيار حثي يف السلكني )bc, adفيتولد تيار حثي يف السلكني )

ab)

دة , وبحسب القاع( في اتجاه عمودي على طوليهماcd,abج: ألن اتجاه التيار الحثي في السلكين )

الرابعة لليد اليمنى ال يكون هناك تيار على طول هذين الضلعين.

مولد التيار املتناوب

الكميات التي تصف التيار املتناوب:

فعالعظمى:التيار الفعال -1 II 707.0

فعالعظمى: اجلهد الفعال -2 VV 707.0

فعالفعالفعالعظمى: القدرة الفعالة )املتوسطة( -3 PVIP 5.0

يار القدرة الناتجة بواسطة المولد الكهربائي تساوي حاصل ضرب التيار في الجهد والن كل من التيار والجهد متغير يكون القدرة المرافقة للت متوسط القدرة :

.المتناوب متغيرة

القدرة الناجتة بواسطة املولد الكهربائي دائما موجبة ؟ -علل ملا ياتي :س: معا لذا فان القدرة موجبة. اما موجبيين اوسالبيين V, والجهد Iالتيار من الن كالج:

يمكن زيادة تردد تيار المولد الكهربائي بزيادة عدد أزواج األقطاب المغناطيسية.-1

الحركة في بعض المولدات الكهربائية , يكون الملف ثابت فيما تدور األقطاب المغناطيسية حوله, فالمهم في المولد الكهربائي هي-2

النسبية بينهما.

معلومات اثرائية

العوامل التي تتوقف عليها القوة الدافعة الكهربائية احلثية املتولدة يف مولد التيار املتناوب هي:الزاوية التي السرعة -4( Aمساحة مقطع الملف ) -3( Bشدة المجال المغناطيسي ) -2( Nعدد لفات الملف ) -1

( وذلك تبعا لمعادلة مولد التيار المتناوب الزاوية بين الملف والمجال المغناطيسي)-5( wيتحرك بها الملف)

(sinNBAwEMF )

تعريف التيـــار املتــناوب

.المولد اثناء دوران ملفكل نصف دورة قيمة عظمي في والصفر البين شدته واتجاههتتغير متغير في المقدارو االتجاه تيار

89

قوانني حتتاجها حلل املسائل املتعلقة باملوضوع القانون الكمية الرقم

فعالعظمى التيار الفعال 6 II 707.0

فعالعظمى اجلهد الفعال 2 VV 707.0

فعالفعالفعالعظمى القدرة الفعالة أو املتوسطة 0 PVIP 5.0

RIV فرق اجلهد الكهربائي بني طريف مقاومة 4

معلومات اثرائية

ما املقصود بالقيمة الفعالة للتيار املتناوب؟ ) الثابت بالشدة واالتجاه( الذي يعطي نفس التأثير الحراري )الطاقة الحرارية( وخالل نفس الزمن. هي مقدار شدة التيار المستمر

وبالمثل ينطبق ذلك على الجهد الفعال والقدرة الفعالة.

مسائل على املولد الكهربائي والتيار املتناوب

-اجب عما يأتي : 170Vمولد تيار متناوب يولد جهدا ذا قيمة عظمي مقدارها ما مقدار اجلهد الفعال ؟)أ(

.......................................................................................................................................................................................

فما مقدار التيار الفعال يف املصباح؟ 0.70Aمبولد وكانت القيمة العظمي للتيار 60wإذا وصل مصباح قدرته )ب( ....................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

........

6

90

-اجب عما يأتي : 170Vمولد تيار متناوب يولد جهدا ذا قيمة عظمي مقدارها ما مقدار اجلهد الفعال ؟)أ(

.......................................................................................................................................................................................

قدار التيار الفعال يف املصباح؟فما م 0.70Aمبولد وكانت القيمة العظمي للتيار 60wإذا وصل مصباح قدرته )ب( ....................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

........

. احسب: 30A, ويزود دائرة خارجية بتيار قيمته العظمى 150Vمولد كهربائي متناوب يولد فولتية عظمى مقدارها )أ( اجلهد الفعال للمولد.

...........................................................................................................................................................................................

)ب(التيار الفعال الذي يزود به املولد الدائرة اخلارجية.

...........................................................................................................................................................................................

)ج(القدرة الفعالة املستهلكة يف الدائرة.

...........................................................................................................................................................................................

.........

اجب عما يأتي : 240Vجهده الفعال ACيتصل فرن كهربائي مبصدر تيار متناوب احسب القيمة العظمي للجهد خالل احد أجزاء الفرن عند تشغيله)أ(

.........................................................................................................................................................................................

ر الفعال ؟فما مقدار التيا 11)ب(إذا كانت مقاومة عنصر التشغيل ...........................................................................................................................................................................................

فما مقدار القيمة العظمي للقدرة ؟ 75wإذا كان متوسط القدرة املستنفذة يف مصباح كهربائي .............................................................................................................................................................................................

ما اكرب قيمة متوقعة للجهد يف هذه الدائرة ؟ 120vدائرة إنارة منزلية تعمل علي جهد فعال مقداره ...............................................................................................................................................................................................

.....

ما مقدار اكرب تيار فعال ميكن ان مير بالدائرة ؟ 21.25Aيعمل قاطع الدائرة املغناطيسي علي فتح دائرته إذا بلغ التيار اللحظي فيها ..............................................................................................................................................................................................

....

2

0

4

5

1

7

91

أسئلة مقالية

لد الكهربائي لزيادة تردده؟و: ما التغريات الالزم اجراؤها على امل1س ج:زيادة عدد أزواج األقطاب المغناطيسية.

يتأثر أيضا بزيادة مقدار اجملال املغناطيسي؟: ملاذا يزداد اجلهد الناتج عن مولد عند زيادة اجملال املغناطيسي؟ وما الذي 2سsinBLvEMFتبعا للعالقة:الجهد الناتج فيزداد أسالك الملففي ة الحثيةألنه كلما زاد شدة المجال المغناطيسي تزداد القوة الدافعة الكهربائي ج:

ويتأثر التيار والقدرة في دائرة المولد أيضا.

V21000.1تساوي 144القيمة العظمي للجهد املتناوب والذي يطبق علي مقاوم مقداره ما مقدار القدرة التي ميكن ان يعطيها املقاوم الكهربائي ؟

.............................................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................................

..............

9

92

يف الشكل املقابل يتحرك سلك من أحد احللقات عموديا خالل جمال مغناطيسي عموديا على مستوى الصفحة وللخارج.

احلثي املتولد يف السلك وذلك باستخدام :حدد اجتاه التيار القاعدة الرابعة لليد اليمىن. -1

قانون لنز. -3

عدة الرابعة لليد اليمىناباستخدام الق-1

اتجاه المجال المغناطيسي عمودي على مستوى الصفحة للخارج , واتجاه السرعة نحو اليمين لذا

المتولدة لألسفل بحسب سيكون اتجاه التيار الكهربائي الحثي وأيضا القوة الدافعة الكهربائية الحثية

القاعدة الرابعة لليد اليمنى.

باستخدام فانون لنز.-2( لتقاوم التغير الحادث ينشأ في السلك تيار كهربائي حثي بحيث تكون القوة المؤثرة على التيار الحثي المتولد معاكسة التجاه حركة السلك األصلية ) أي لليسار

ز, وبتطبيق القاعدة الثالثة لليد اليمنى ) القوة لليسار والمجال لخارج الصفحة ( نتوصل الى أن اتجاه التيار الحثي يجب أن في المجال المغناطيسي بحسب قانون لن

يكون لألسفل.

يوضح الشكل املقابل مغناطيس وملف. أوجد اجتاه التيار احلثي املتولد يف امللف يف احلاالت التالية: من امللف. Nاملغناطيس طرف عند تقريب -1

عن امللف. Nاملغناطيس طرف عند ابعاد -2

من امللف. Nاملغناطيس طرف عند تقريب -1

معاكس لحركة عقارب الساعةب المغناطيس من الطرف األيسر , يتولد تيار تأثيري في الملف في اتجاه عند تقري

أي يصبح الطرف األيسر للملف )طبقا للقاعدة الثانية لليد اليمنى تخرج منه خطوط المجال عند الطرف األيسر

حتى يقاوم اقتراب القطب الشمالي للمغناطيس بحسب قانون لنز. ( ,واأليمن قطبا جنوبيا قطبا شماليا

قانون لنـــــز

تولد اجملاالت املغناطيسية يولد قوة دافعة كهربائية حثية: 3-5

تعريف قانــــون لنــــز

ان اتجاة التيار الحثي المتولد يكون اتجاهه دائما بحيث يقاوم التغير في المجال المغناطيسي الذي كان سببا في توليده .

احلل

احلل

6

2

93

عن امللف. Nاملغناطيس طرف عند ابعاد -2عند في اتجاه حركة عقارب الساعة عند ابعاد المغناطيس من الطرف األيسر , يتولد تيار تأثيري في الملف

أي يصبح الطرف األيسر للملف قطبا )طبقا للقاعدة الثانية لليد اليمنى تدخل فيه خطوط المجال الطرف األيسر

القطب الشمالي للمغناطيس بحسب قانون لنز. ابتعادحتى يقاوم (, واأليمن قطبا شماليا جنوبيا

يوضح الشكل املقابل مغناطيس وملف. أوجد اجتاه التيار احلثي املتولد يف امللف يف احلاالت التالية:

.من امللفS املغناطيس طرف عند تقريب -1 .امللفعن S املغناطيس طرف عند ابعاد -2

من امللف.S املغناطيس طرف عند تقريب -1

عند حركة عقارب الساعةعند تقريب المغناطيس من الطرف األيسر , يتولد تيار تأثيري في الملف في اتجاه

تدخل فيه خطوط المجال طبقا للقاعدة الثانية لليد اليمنى )أي يصبح الطرف األيسر للملف قطبا الطرف األيسر

( حتى يقاوم اقتراب القطب الجنوبي للمغناطيس بحسب قانون لنز., والطرف األيمن قطبا شمالياجنوبيا

عن امللف.S املغناطيس طرف عند ابعاد -2حركة عقارب الساعة معاكس لفي اتجاه أليسر , يتولد تيار تأثيري في الملف عند ابعاد المغناطيس من الطرف ا

تخرج منه خطوط المجال طبقا للقاعدة الثانية لليد اليمنى )أي يصبح الطرف األيسر للملف عند الطرف األيسر

لنز.( حتى يقاوم ابتعاد القطب الجنوبي للمغناطيس بحسب قانون , واأليمن قطبا جنوبياقطبا شماليا

احلل

0

94

تدريبات حملولة على قانون لنز

يوضح الشكل اجملاور حركة مغناطيس مقرتبا من ملف. أجب عما يلي: ما نوع األقطاب املتكونة على طريف امللف. -1

) X:(s) Y: (N

التي استخدمتها؟حدد اجتاه التيار احلثي املتولد يف املقاومة . ما اسم القاعدة -2

بحسب القاعدة الثانية لليد اليمنى وقانون لنز aالى bفي االتجاه من

ماذا حيدث الحنراف مؤشر اجللفانومرت يف احلاالت التالية: -3

يزداد انحراف المؤشر , ألن بزيادة السرعة تزداد معدل قطع خطوط المجال للفات ويزداد التيار سرعة حركة املغناطيس: زيادة -أ

الحثي.

, ألن القلب الحديدي يعمل على تركيز خطوط المجال وزيادة شدة يزداد انحراف الجلفانومتر وضع قلب حديدي داخل امللف. -ب

المجال.

bالى aفي االتجاه من حدد اجتاه التيار احلثي املتولد يف املقاومة عندما يتحرك املغناطيس مبتعدا عن امللف. -4

من الرسم الذي أمامك. أجب عما يلي: (؟B)أ( ما نوع القطب املغناطيسي املتولد عند الطرف )

قطب جنوبي

)ب( ما أثر وضع اسطوانة من احلديد املطاوع داخل امللف على قيمة االحنراف اللحظي ملؤشر اجللفانومرت؟ تركيز وتنظيم خطوط المجال وبالتالي يزداد التيار المتولد. يزيد انحراف مؤشر الجلفانومتر , ألن القلب الحديد يعمل على

)ج(ما أثر زيادة عدد لفات امللف على احنراف مؤشر اجللفانومرت؟

يزداد انحراف المؤشر ألن زيادة عدد اللفات يزيد من طول السلك المتأثر بالمجال

سم القاعدة التي )د( حدد على الرسم اجتاه التيار احلثي املتولد يف امللف. اذكر ا استخدمتها. ضد عقارب الساعة بالنظر للملف من أعلى . باستخدام قانون لنز والقاعدة الثانية لليد اليمنى.

يف الشكل املقابل أسقط مغناطيس فوق حلقة من السلك )ملف دائري( وقطبه اجلنوبي لألسفل. حدد اجتاه التيار احلثي يف املقاومة يف احلالتني التاليتني:

عندما كان املغناطيس ساقطا حنو احللقة. (أ)

يتكون على الطرف العلوي للملف الدائري قطب جنوبي يعمل على مقاومة التغير في المجال لذا يكون

(aالى b) أي مناتجاه التيار الحثي المتولد مع عقارب الساعة بالنظر من أعلى

بعد أن مر املغناطيس من احللقة وحترك بعيدا عنها. (ب) يتكون على الطرف السفلي للملف الدائري قطب جنوبي يعمل على مقاومة التغير في المجال لذا يكون

(bالى a) أي مناتجاه التيار الحثي المتولد مع عقارب الساعة بالنظر من أسفل

6

2

0

95

حلقة دائرية من مادة موصلة تدخل تدرجييا يف منطقة جمال مغناطيسي منتظم كما يبني الشكل. حدد اجتاه التيار احلثي املتولد يف كل حالة , مع بيان السبب.

(A) .)ال يتوتد تيار حثي ألنه ال يوجد تغير في عدد خطوط المجال التي تقطع الحلقة ) ال يؤثر عليها مجال مغناطيسي

(B) يتولد تيار تأثيري في عكس عقارب الساعة )قطب شمالي( مجاله المغناطيسي معاكسا )للخارج( للمجال األصلي حتى يقاوم الزيادة في عدد

خطوط المجال

ع الحلقة بحسب قانون لنز.التي تقط

(C).ال يتوتد تيار حثي ألنه ال يوجد تغير في عدد خطوط المجال التي تقطع الحلقة

(D) يتولد تيار تأثيري مع عقارب الساعة )قطب جنوبي( مجاله المغناطيسي في نفس اتجاه )للداخل( المجال األصلي حتى يقاوم النقصان في عدد

ة بحسب قانون لنز.خطوط المجال التي تقطع الحلق

(E) .)ال يتوتد تيار حثي ألنه ال يوجد تغير في عدد خطوط المجال التي تقطع الحلقة ) ال يؤثر عليها مجال مغناطيسي

استخدم قاعدة لنز يف حتديد اجتاه التيار املتولد يف ملف امليكرفون عندما يدفع الغشاء الرقيق للداخل.

حاصل , أي يتولد عند اندفاع الملف للداخل , فان طرفه الداخلي يقترب من القطب الشمالي للمغناطيس , فيصبح طرفه الداخلي قطبا شماليا ليقاوم التغير ال

ه من الخارج )جهة فيه تيار حثي في اتجاه معاكس لحركو عقارب الساعة عند النظر اليه من الداخل, أو في نفس اتجاه عقارب الساعة عند النظر الي

الغشاء(.

4

5

96

املولدات الكهربائية وقانون لنز

اطيسي ينتج فيه تيار كهربائي حثي يتأثر بقوة )في اتجاه معاكس لحركته( نتيجة وجوده في مجال مغناطيسي بحسب عندما يدور ملف المولد في مجال مغن

مقاومة الحركة كما يلي:المعاكسة قانون لنز , وتحاول هذه القوة

تكون القوة المعاكسة المؤثرة في تيار ملف المولد صغيرة , لذا يدور الملف بسهولة. ناتج من املولد الكهربائي صغري:اذا كان التيار ال -أ

رة , لذا يدور الملف بصعوبة.تكون القوة المعاكسة المؤثرة في تيار ملف المولد كبي اذا كان التيار الناتج من املولد الكهربائي كبري: -ب

ولذا فانه النتاج طاقة كهربائية أكبر , نحتاج لتزويد المولد بطاقة ميكانيكية كبيرة.

احملركات الكهربائية وقانون لنز

العكسية" ويكون اتجاهها معاكسا التجاه عندما يتحرك سلك يحمل تيارا داخل مجال مغناطيسي تتولد فيه قوة دافعة كهربائية تسمى " القوة الدافعة الكهربائية

التيار وتكون كما يلي:

دوران المحرك تعمل حركة األسالك زيادة سرعة يتولد تيار كبير لحظة الدوران بسبب المقاومة الصغيرة للمحرك, وب :عند زيادة سرعة الدوران -1

.وتقل السرعة ر, فيقل التيار الكلي في المحركتعاكس التياالتي عكسية الكهربائية الدافعة القوة ال زيادةفي المجال على

فيزيد التيار الكلي في المحرك القوة الدافعة الكهربائية العكسية تقلأثر حمل ميكانيكي المحرك عند ابطاء سرعة دوران عند ابطاء سرعة الدوران: -3

.وتزيد السرعة

عند قطع التيار , يعمل التغير المفاجيء في المجال المغناطيسي على توليد قوة دافعة كهربائية عكسية كبيرة في نفس قطع التيار الكهربائي : عند -2

اتجاه التيار, وذلك لمقاومة التغير الحاصل.

-علل ملا ياتي :كهربائي ذو حمرك كهربائي مثل اجهزة التكيف ضعف اضاءة املصابيح املنزل وبعض االجهزة االخري عند بدء تشغيل اداة او جهاز-1

واملنشار الكهربي ج/بسبب تولدالقوة الدافعة الكهربية الحثية العكسية

الكهربائي )كاملكنسة مثال(, بينما ال تتولد شرارة احملركب جهاز يعمل حدوث شرارة كهربائية خالل املفتاح الكهربائي عند نزع قابس-2 ئي. أثناء اطفاء مصباح كهربا

بدرجة كافية الحداث شرارة كهربائية اون كبيريكقد وهذا الجهد دافعة كهربائية عكسية ناتجة عن التغير المفاجيء في المجال المغناطيسي ج/ بسبب توليد قوة

أما في المصباح فال يتولد قوة دافعة كهربائية عكسية. .خالل المفتاح الكهربائي

الكهربائي.انتظام سرعة دوران احملرك -3

حيث تزيد مقدارها بزيادة سرعة الدوران , ويقل مقدارها عند ابطاء الدوران , وبالتالي يبقى التيار الكلي وذلك بسبب القوة الدافعة الكهربائية العكسية المتغيرة.

في المحرك ثابتا , وتظل سرعة دوران المحرك ثابتة تقريبا.

تعريف القوة الدافعة الكهربية العكسية

هي القوة الناتجة من تحريك سلك يحمل تيار كهربائي داخل مجال مغناطيسي ويكون اتجاهها معاكسا التجاة التيار الكهربائي.

97

لمحرك أو احملول من صفائح حديدية رقيقة معزول بعضها عن بعض.احلديدي لقلب العلل: يرتكب ج: للتقليل من أثر التيارات الدورانية.

التيارات الدوامية

تطبيقات على قانون لتز

تعريف التيـــارات الدوامـــية

غناطيسي فلزية داخل مجال مال القطعةاذا وضعت أو ثابت تتولد عندما تتحرك قطعة فلزية داخل مجال مغناطيسيحثية هي تيارات

. )وتسير في مسارات دائرية كالدوامة( متغير

معلومات اثرائية

سميكة( , ألن مقاومتها تكون صغيرة. مساحة مقطع القطعة الفلزية كبيركلما كان كبيرة تكون التيارات الدوامية (

:يتحول جزء من الطاقة الكهربائية الى طاقة حرارية , وبالتالي قد تنصهر المادة العازلة ألسالك أضرار التيارات الدوامية

الملف فتتالمس.

:للتقليل من أثر التيارات الدوامية يف القلب احلديدي لبعض األجهزة الكهربائية

يارات الدوامية وتقل الطاقة يصنع القلب الحديدي على شكل صفائح رقيقة معزولة, لزيادة مقاومتها, فتقل شدة الت -أ

الكهربائية المفقودة.

توضع الصفائح بشكل مواز لخطوط المجال المغناطيسي حتى ال تقطعها, فتقل شدة التيارات الدوامية. -ب

:يمكن استغالل الطاقة الحرارية الكبيرة المتولدة عن التيارات الدوامية في صناعة " أفران الحث". فوائد التيارت الدوامية

ئيةتطبيقات فيزيا

احلساس عند وضع جسم يف كفته.يستخدم قانون لتز يف ايقاف تأرجح امليزان

قطعة فلزية متصلة بذراع الميزان موضوعة بين قطبي مغناطيس حذاء الفرس. تركيبه:

عندما تتحرك قطعة الفلز داخل المجال المغناطيسي , تتولد خالل الفلز تيارات شرح عمله:

ثر في عكس حثية تسمى " التيارات الدوامية" , نتتج تلك التيارات مجاال مغناطيسيا يؤ

الحركة المسببة لتلك التيارات , مما يسبب تباطؤ حركتها وايقافها.

س: علل: ال تتغري قراءة الكتلة يف امليزان , على الرغم من أن القوة املؤثرة تعاكس حركة قطعة الفلز.

ج: ألنه في حالة االتزان تكون القطعة ساكنة , وبالتالي ال يتشأ فيها تيارات دوامية ولذلك ال تتأثر القطعة بأي قوة.

امليزان احلساس

98

يف الشكل اجملاور خيرتق جمال مغناطيسي قطعة معدنية عموديا على سطحها. عني اجتاه التيارات الدوامية املتكونة فيها يف حالة تزايد شدة اجملال. -أ

جهة اليسار. عني اجتاه التيارات الدوامية املتكونة يف هذه احلالة. بافرتاض أن شدة اجملال ثابتة , وحركنا القطعة املعدنية -ب

, ألن اتجاه المجال المغناطيسي المتولد عنها معاكس للمجال اتجاه عقارب الساعة عند النظر للقطعة المعدنية من أعلىتتكون تيارات دوامية في -أ

األصلي لتقاوم الزيادة في المجال الذي سببها.

, ألن اتجاه المجال المغناطيسي المتولد عنها في نفس عكس اتجاه عقارب الساعة عند النظر للقطعة المعدنية من أعلىتتكون تيارات دوامية في -ب

اتجاه المجال األصلي لتقاوم النقصان في المجال الذي سببها.

يف الشكل اجملاور تتأرجح قطعة معدنية رقيقة معلقة بني قطبي مغناطيس قوي. اجتاه التيارات الدوامية املتولدة على القطعة حلظة دخوهلا منطقة اجملال.على الرسم حدد -أ

اجتاه التيارات الدوامية املتولدة على القطعة حلظة خروجها من منطقة اجملال.على الرسم حدد -ب

صفيحة عدد قليل من املرات وتتوقف بسرعة.علل: تتذبذب ال -ت عندما تدخل قطعة الفلز أو تخرج من منطقة المجال المغناطيسي , تتولد خالل الفلز تياراتج:

حثية " تيارات الدوامية" , نتتج تلك التيارات مجاال مغناطيسيا يؤثر في عكس الحركة المسببة

لتلك التيارات , مما يسبب تباطؤ حركتها وايقافها.

ئيةتطبيقات فيزيا

مقطوعة واألخرى غري مقطوعة فوق ملف مير فيه تيار متناوب , فسر ما يلي: عند وضع حلقتني من األملنيوم أحداهما ترتفع احللقة غري املقطوعة لألعلى بينما ال تتحرك احللقة املقطوعة من مكانها.

ج: عندما يمر تيار متناوب في الملف, يتولد مجال مغناطيسي متغير باستمرار, فتتولد قوة دافعة كهربائية حثية في

الحلقات .

القوة الدافعة الكهربائية الحثية تولد تيارا ينتج مجاال مغناطيسيا معاكسا للتغير في :يف حالة احللقة الغري مقطوعة

المجال المغناطيسي المتولد, وبالتالي تندفع الحلقة بعيدا عن الملف, كما يبتعد القطبان الشماليان عن بعضهما.

القوة الدافعة الكهربائية الحثية ال تولد تيار لعدم اكتمال المسار, ولذلك ال يتولد مجال يف حالة احللقة املقطوعة:

مغناطيسي فيها , وال تتحرك من مكانها.

رةاحللقة الفلزية الطائ

6

2

99

تفسري نشأة القوة الدافعة الكهربائية العكسية حبسب فاراداي , , يتزايد التيار المار في سلك الملف تدريجياحتتوي على ملف حلظة قفل دائرة كهربائية يف -أ

قطع الملف, تتزايد عدد خطوط المجال المغناطيسي التي ت وفيتولد عنه مجال مغناطيسي متزايد ,

, وبالتالي تزيد الفترة الزمنية التي نمو التيارفتتولد في الملف قوة دافعة كهربائية عكسية لتقاوم

يستغرقها التيار ليصل الى نهايته العظمى.

لي يصبح المجال تصبح قيمة التيار ثابتة, وبالتابعد فرتة طويلة نسبيا من قفل الدائرة: -ب

, وتكون قيمة القوة الدافعة الكهربائية صفرا.المغناطيسي ثابتا

حتى يصل الى الصفر, وهذا يؤدي لتالشي المجال بسرعةيقل التيار يف حلظة فتح الدائرة الكهربائية: -ت

المغناطيسي, فيتغير المعدل الزمني الذي تتقاطع فيه خطوط المجال مع اللفات, فتتولد في الملف قوة

تعمل على منع النقصان في المجال والتيار وزيادة الفترة الزمنية التي دافعة كهربائية حثية طردية

يستغرقها التيار حتى ينعدم.

وتسمى هذه القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في السلك الذي يحمل تيار متغيرا " الحث الذاتي".

علل ملا يلي:س: جيب أن يبذل شغل أضايف لزيادة مرور التيار يف امللف. -1

ج: بسبب ظاهرة الحث الذاتي

عند فتح دائرة كهربائية حتتوي على ملف حتدث شرارة كهربائية عند موضع قطع الدائرة. -2

ة طردية كبيرة جدا ج: ألنه عندما ينقطع التيار, , يتناقص المجال المغناطيسي الناشيء عنه بسرعة, فيتولد بالدائرة بالحث الذاتي قوة دافعة كهربائية حثي

, تتغلب على مقاومة الهواء عند موضع القطع , فتتولد شرارة كهربائية.تبعا لقانون لنز

اىل القيمة التي حيددها قانون أوم بينما يتأخر منو التيار يف امللف الكهربائي.ينمو التيار بسرعة يف سلك مستقيم -3

فعة كهربائية عكسية وال ج: ألنه في حالة الملف تتولد قوة دافعة كهربائية عكسية تعمل على تأخير نمو التيار. أما في حالة السلك المستقيم فال تتولد قوة دا

يتأخر نموه.

مللف احلث الذاتي

تعريف احلث الذاتي مللف

خاصية في الملف تعمل على توليد قوة دافعة كهربائية عكسية عندما يمر فيه تيار متغيرا..

معلومات اثرائية

للتخلص من الحث الذاتي للملف ، يمكن لف األسالك لفا مزدوجا, وبالتالي يكون اثجاه التيار في أحد الفرعين مضاد التجاهه في الفرع

اآلخر, فيلغي مجاليهما المغناطيسي بعضهما اآلخر وينعدم الحث الذاتي للملف . وهذا ما يتم عمله في "المقاومات العيارية".

100

مع فقدان القليل من الطاقة. AC:جهاز يستخدم لرفع أو خفض فرق الجهد في دوائر التيار المتناوب احملول الكهربائي

ب الحديدي نفسه.وملفوفان حول القل) ابتدائي و ثانوي( ملفان معزوالن كهربائيا عن بعضهما اآلخر :تركيبه

المتبادل بين ملفين.الحث تعتمد فكرة عمله على فكرة عمله:

طريقة عمله:ر عبر القلب الحديدي الى عند وصل الملف االبتدائي بمصدر جهد متناوب , فان التيار المتغير يولد مجاال مغناطيسيا متغيرا في الملف االبتدائي, وينقل هذا التغي

" .بين ملفين لتغير في المجال. ويسمى هذا التأثير " الحث المتبادلمتغيرة بسبب ا)الجهد الثانوي( الملف الثانوي, فتتولد فيه قوة دافعة كهربائية

: ملا يأتي عللس: .اوب وال يعمل علي التيار املستمرال يعمل احملول الكهربائي اال علي التيار املتن -1 , وال تنشأ قوة دافهة كهربائية حثية بالملف الثانوي الن التيار المستمر يولد مجاال مغناطيسيا ثابت الشدة واالتجاة فال يحدث تغيرا في المجال المغناطيسي

. وبالتالي ال يحدث حث متبادل بين الملفين

, فتتولد قوة دافعة كهربائية حثية بالملف الثانوي أي يحدث حث متبادل بين تجاةويولد مجاال مغناطيسيا متغيراما التيار المتناوب فهو تيارمتغير الشدة واالأ

الملفين.

يتكون القلب احلديدي مللف احملول الكهربائي من شرائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض. -2

لتقليل التيارت الدوامية , وبالتالي التقليل من الطاقة الكهربائية المفقودة على هيئة طاقة حرارية.

مصطلحات تهمك: , ويولد قوة دافعة كهربائية حثية متناوبة في الملف الثانوي. ACمتناوب جهدفرق أحد ملفي المحول الكهربائي , يتصل بمصدر امللف االبتدائي: -1

بالملف االبتدائي. ACأحد ملفي المحول الثانوي , تتولد فيه قوة دافعة كهربائية حثية متناوبة عند مرور تيار متناوب الثانوي:امللف -2

القوة الدافعة الكهربائية المتولدة في الملف الثانوي. اجلهد الثانوي: -3

() احملول كفاءة

بين القدرة الخارجة ) قدرة الملف الثانوي( الى القدرة الداخلة ) قدرة الملف االبتدائي( .هي النسبة : كفاءة احملول

:معادلة حساب كفاءة احملولpp

ss

p

s

IV

IV

P

P

. %100علل: ال توجد حموالت ذات كفاءة الدوامية ومقاومة األسالك , وبالتالي تكون القدرة الخارجة أقل من ج: وذلك بسبب حدوث فقد في الطاقة الكهربائية على شكل طاقة حرارية نتيجة للتيارات

الداخلة.

الكهربائيةاحملوالت

101

املثايل احملول أي ال تضيع فيهتكون فية القدرة الواصلة الي الملف االبتدائي مساوية للقدرة الماخوذة من الملف الثانوي و)نظريا( %111محول كفاءته هو احملول املثايل:

.أو الطاقة اي جزء من القدرة

:معادلة احملول املثايلs

p

s

p

p

s

N

N

V

V

I

I

لنسبة بين عدد نسبة بين التيار في الملف الثانوي والتيار في الملف االبتدائي تساوي النسبة بين جهد الملف االبتدائي وجهد الملف الثانوي, وتساوي اأي أن ال

لفات الملف االبتدائي وعدد لفات الملف الثانوي أيضا.

استنتاج القانون

( تعطى من خالل العالقة:معادلة كفاءة المحول ) pp

ss

p

s

IV

IV

P

P

1أو %111في حالة المحول المثالي تكون الكفاءة

s

p

p

s

ppssps

pp

ss

p

s

V

V

I

IIVIVPP

IV

IV

P

P1

s

p

s

p

p

s

s

p

s

p

N

N

V

V

I

I

N

N

V

V

: للمحول العوامل التي يعتمد عليها اجلهد الثانوي النسبة بين عدد لفات الملف الثانوي وعدد لفات الملف االبتدائي -2االبتدائي الجهد -1

احملوالت أنواع هو نوع من المحوالت يكون فيه فرق الجهد الناتج ) الجهد الثانوي( أكبر من فرق الجهد المدخل اليه )الجهد االبتدائي(.: الرافعاحملول -1

يكون فيه فرق الجهد الناتج ) الجهد الثانوي( أقل من فرق الجهد المدخل اليه )الجهد االبتدائي(.: هو نوع من المحوالت احملول اخلافض -2

جهد و تيار وعدد لفات كل من امللفني االبتدائي والثانوي. ض للجهد من حيث:فس: قارن بني احملول الرافع واحملول اخلا احملول اخلافض احملول الرافغ وجه املقارنة

محول يكون فيه فرق الجهد الناتج أكبر التعريف

من فرق الجهد المدخل اليه

محول يكون فيه فرق الجهد الناتج أقل من فرق

الجهد المدخل اليه

ps جهد امللفني االبتدائي والثانوي VV ps VV

ps التيار يف امللفني االبتدائي والثانوي II ps II

ps عدد لفات امللفني االبتدائي والثانوي NN ps NN

الرسم

102

االستعماالت اليومية للمحوالت:توضع حموالت رافعة للجهد عند حيث كبري يف الطاقةدون فقدان لنقل الطاقة الكهربائية ملسافات طويلة تستخدم احملوالت -1

حمطات توليد الكهرباء وأخرى خافضة للجهد بالقرب من املنازل.

س: علل : تستخدم حموالت رافعة للجهد عند حمطات توليد الكهرباء وأخرى خافضة للجهد بالقرب من املنازل. ( ، وبنقصان التيار تقل الطاقة الضائعة على شكل طاقة حرارية في P=IVباستخدام المحوالت الرافعة للجهد يقل التيار الكهربائي ألن القدرة ثابتة )

لمناسب لتشغيل األجهزة الكهربائية.( ، أما عند المنازل فتستخدم محوالت تعمل على خفض الجهد للحد اRt2E=Iاألسالك تبعا للعالقة )

مثل أنظمة األلعاب و الطابعات واملسجالت وذلك لتقليل اجلهود معظم األجهزة الكهربائية املنزليةتوجد احملوالت اخلافضة يف -3 الكهربائية اىل مستويات قابلة لألستعمال .

-علل ملا يأتي ::1س .بائي الرافع للجهد خافض للتيار احملول الكهر -1

.(P=IV)تبعا للعالقة انخفاضا في التيار المار خالل الملف الثانويثابتة , وبالتالي فان ارتفاع الجهد يجب أن يقابله المحول القدرة الناتجة في ج/الن

.حملول اخلافض للجهد رافع للتيارا -2

.(P=IV)تبعا للعالقة في التيار المار خالل الملف الثانوي وبالتالي فان انخفاض الجهد يجب أن يقابله ارتفاعاثابتة , المحول القدرة الناتجة في ج/الن

كثريا ما يكون السلك املستخدم يف ملفات احملول املكون من عدد قليل من اللفات مسيكا )مقاومتة قليلة ( بينما يكون سلك امللف املكون-4 رفيعا ؟من عدد كبري من اللفات

وللحد من سخونة سيتدفق تيار اكبر خالل الملف ذي اللفات االقل ولذلك يجب ان تكون المقاومة قليلة للحد من الهبوط في الجهد وللحد من القدرة الضائعة

.االسالك

يكاد ال مير تيار يف دائرة امللف االبتدائي اذا اصبحت دائرة امللف الثانوي مفتوحة؟-5 .حثية عكسية تساو وتعاكس القوة الدافعة للمصدر فال يمر تيار في الملف االبتدائيكهربائية بتدائي تتولد بالحث الذاتي قوة دافعة النة في الملف اال

.جيد حمولتصلح املغانط الدائمة لصنع قلب ال -6من مواد تقاوم التغير في الدائمة مجالها المغناطيسي ثابت فهي مصنوعة, والمغانط علي تغير المجال المغناطيسي خالل القلب يعتمد الجهد الحثي المتولد ألن

.المجال المغناطيسي

وضح ما حيدث لتيار امللف االبتدائي اذا اصبحت دائرة امللف الثانوي دائرة قصر ؟: 2س .سوف يزداد تيار االبتدائي بسبب زيادة تيار الثانوي

باملوضوعقوانني حتتاجها حلل املسائل املتعلقة القانون الكمية الرقم

( وتستخدم جلميع أنواع احملوالتكفاءة احملول) 6pp

ss

p

s

IV

IV

P

P

معادلة احملول املثايل 2s

p

s

p

p

s

N

N

V

V

I

I

ppp القدرة الداخلة ) قدرة امللف االبتدائي( 0 VIP

sss اخلارجة ) قدرة امللف الثانوي( القدرة الناجنة أو 4 VIP

sp القدرة املستهلكة أو الضائعة يف احملول 5 PPp

103

واحلث املتبادل بني ملفني احملول ىعلمتنوعة مسائل

لفة إذا وصل ملفه االبتدائي جبهد متناوب 3000لفة وعدد لفات ملفه الثانوي 200حمول منايل رافع عدد لفات ملفه االبتدائي -اجب عما يلي : 90.0Vفعال مقداره

ما مقدار اجلهد يف دائرة امللف الثانوي ؟)أ(.................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................

فما مقدار التيار يف دائرة امللف االبتدائي ؟ 2.0A)ب(إذا كان التيار يف دائرة امللف الثانوي .......................................................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................................................................

االبتدائي ؟وما مقدار القدرة التي تزودها دائرة امللف الثانوي؟)ج( ما مقدار القدرة املسحوبة بواسطة دائرة امللف

.......................................................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................................................................

لفات. اذا وصلت باحملول مقاومة محل قدرتها 11الثانوي من لفة, ويتكون امللف 111يتكون ملف ابتدائي يف حمول خافص من 2KW 60. فما مقدار التيار الفعال االبتدائي عتما بأن مقدار اجلهد يف امللف الثانوي يساويV

.............................................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................................

..............

يف دائرة امللف املتناوب لفة فإذا كان اجلهد 125لفة وعدد لفات ملفه الثانوي 7500حمول مثايل خافض عدد لفات ملفه االبتدائي 7.2KVاالبتدائي

ما مقدار اجلهد يف دائرة امللف الثانوي ؟ )أ( .....................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................................

؟فاحسب مقدار التيار يف دائرة امللف االبتدائي 36Aوي إذا كان التيار يف دائرة امللف الثان )ب(

.........................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................

)ج( ما مقدار القدرة الداخلة والقدرة الناجتة من احملول؟

.........................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................

6

2

0

104

لفة فإذا كانت القوة الدافعة الكهربية 90000لفة ويتكون امللف الثانوي ممن 300يتكون امللف االبتدائي يف حمول مثايل رافع من . 60.0Vللمولد املتصل بامللف االبتدائي تساوي

.احسب مقدار القوة الدافعة الكهربية الناجتة عن امللف الثانوي)أ(

.........................................................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................................................... .ف االبتدائيفما مقدار التيار يف دائرة املل 0.5Aإذا كان التيار يف دائرة امللف الثانوي يساوي )ب(

.........................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................

-:اجب عما يلي 5.0Aلينتج تيارا 9Vيعمل علي جهد 150wحمول مثايل قدرته )أ(هل احملول رافع أم خافض للجهد ؟

...........................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................................... ما النسبة بني جهد امللف الثانوي إيل جهد امللف االبتدائي ؟)ب(

...........................................................................................................................................................................................

...........................................................................................................................................................................................

اجب عما يأتي : 120Vمن خط 9.0Vحمول مثايل يف حاسوب شخصي حيتاج إيل جهد فعال مقداره لفة ؟ 475ما عدد لفات امللف الثانوي إذا كان عدد لفات امللف االبتدائي )أ(

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................ ار يف دائرة امللف االبتدائي للمحول ؟فما مقدار التيار امل 125mAإذا كان التيار املار يف احلاسوب يساوي )ب(

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

......

بفرق جهد مقداره 35Aيزود مثانية منازل وكل منزل يشغل فرنا كهربائيا يسحب تيارا مقداره %95حمول كهربائي كفائتة 240V

ما مقدار القدرة التي تزود األفران الثمانية ؟ )أ(...........................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................................... ما مقدار القدرة املستنفذة يف احملول إيل حرارة ؟)ب(

...........................................................................................................................................................................................

...........................................................................................................................................................................................

.......

4

0

5

1

7

105

يف بلد ما. اذا أريد استخدام هذا اجلهاز يف بلد آخر مصدر اجلهد 120Vوفرق جهد10Aصنع جمفف شعر ليعمل على تيار مقداره , فاجب عما يلي:240Vفيه

)أ( ما نوع احملول الذي جيب استخدامه؟

..........................................................................................................................................................................................

نسبة التي جيب أن تكون بني عدد اللفات يف ملفه االبتدائي اىل عدد اللفات يف ملفه الثانوي.)ب( احسب ال..........................................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................................

)ج(احسب مقدار التيار الذي يعمل عليه يف البلد اجلديد...........................................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................................

....................

وكان التيار املار يف دائرة امللف الثانوي يساوي 28.0Vإيل 125Vوعمل علي خفض اجلهد يف املنزل من %92.5حمول خافض كفاءته 25.0A :احسب ما يلي .

مقدار التيار املار يف دائرة امللف االبتدائي ؟)أ(...........................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................

)ب( القدرة املستهلكة يف احملول............................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................

يف الشكل املوضح مت توصيل امللف االبتدائي حملول كهربائي ببطارية ومفتاح, وامللف الثانوي مبصباح.

وضح هل يضيء املصباح أم ال يف اللحظات التالية: حلظة اغالق املفتاح. (أ)

.......................................................................................................................................................................

بعد فرتة من اغالق املفناح. (ب)

.......................................................................................................................................................................

حلظة فتح املفتاح.)ج(

.......................................................................................................................................................................

9

8

63

106

على التوايل متصالن من خالل سلك معدني . اعتمادا %97 , %100كفائتهما T1T ,2تدريب : يف الشكل الذي أمامك حموالن :ى البيانات يف الرسم, احسب ما يليعل

تيار احلمل. -1

........................................................

........................................................

القدرة املستهلكة يف احملول الثاني. -2

............................................................................

............................................................................

مقدار التيار الثانوي للمحول األول. -3

................................................ .....................................................................................................

................................................ .....................................................................................................

..................... ................................................................................................................................

................................................ .....................................................................................................

.مقدار التيار الذي يزوده املصدر املتناوب للمحول األول -4

................................................ .....................................................................................................

.......................... ...........................................................................................................................

................................................ .....................................................................................................

.................................................................................................................................. ...................

يف دائرتني وضعا بالقرب من بعضهما البعض. x,yيوضح الشكل ملفني لقراءة اجللفانومرت يف احلاالت اآلتية: صف ماذا حيدث-1

دائرة امللف.حلظة قفل (أ)

يتولد تيار حثي لحظي نتيجة تغير عدد خطوط المجال المغناطيسي )بالزيادة( الذي يقطع

اللفات وينحرف مؤشر الجلفانومتر في اتجاه معين.

عندما تظل دائرة امللف مقفلة مدة طويلة نسبيا. (ب)

. Xغناطيسي بسبب ثبات التيار في الملف ال يتحرك مؤشر الجلفانومتر ويستقر على الصفر لعدم وجود تغير في المجال الم

.حلظة فتح دائرة امللف (ت)

يتولد تيار حثي لحظي في االتجاه المضاد لحدوث تغير في عدد خطوط المجال المغناطيسي )بالنقصان( الذي يقطع اللفات , وينحرف

مؤشر الجلفانومتر في االتجاه المضاد للحالة )أ(.

يف كل حالة من احلاالت السابقة. Yحدد نوع القطب املتكون واجتاه التيار احلثي عند الطرف القريب يف امللف -2 )مع عقارب الساعة( S )ت( ال تتولد أقطاب وال يوجد تيار حثي)ب( )عكس عقارب الساعة( N )أ(

؟ X,Yان ماذا تسمى الظاهرة التي ميثلها امللف-3 بين ملفين الحث المتبادل

62

66

107

مجاالن كهربائي ومغناطيسي يتذبذبان في اتجاهين متعامدين وفي اتجاه عمودي على اتجاه انتشار هي موجات تتكون من -املوجات الكهرومغناطيسية :

.الفضاءعبرتنتشر الموجة و

؟تنتج املوجات الكهرومغناطيسية كيف .ج/عن مسارعة االلكترونات حيث تنتج شحنة االلكترون مجال كهربائي وتنتج حركتها مجاال مغناطيسيا

جهاز يستخدم المجالين الكهربائي والمغناطيسي في قياس كتلة الذرات المتأينة والجزيئات ويحدد نسبة شحنة األيون الى كتلته. مطياف الكتلة:

:استخداماته وكتلتة للنظير قياس النسبة بين شحنة االيون الموجب -2دراسة النظائر )تحليل نظائر العنصر( -1

التقاط وتحديد اثر كميات الجزيئات من عينة ما - 4 ظائر المكونة لها الي الن مادة فصل عينة من -3

الكتلي(أي تختلف في العدد أشكاال مختلفة للذرة نفسها , لها نفس الخصائص الكيميائية ) نفس العدد الذري( ولكن كتلها مختلفة ) النظائر:

تركيبه:وهي المادة قيد الفحص واالستقصاء , ويجب أن تكون في الحالة مصدر األيونات: -1

الغازية أو البخارية, وتشكل مصدرا لأليونات الموجبة.

عبارة عن مجالين كهربائي ومغناطيسي متعامدين على بعضهما السرعات: حمدد -2

البعض.

لمسارعة األيونات المنطلقة من المصدر. لوحني متوازيني بينهما فرق جهد كبري -3

في مسار دائري. األيونات الموجبةلحرف مسار جمال مغناطيسي منتظم -4

لتحديد نقطة اصطدام الشحنة ) أو األيون الموجب ( بها لوح أو فيلم فوتوغرايف -5

وقياس نصف قطر دوران الشحنة.

احلث الكهرومغناطيسي: السادسالفصل

تفاعالت اجملاالت الكهربائية واملغناطيسية واملادة: 1-6

مقدمة عن املوجات الكهرومغناطيسية

مطياف الكتلة

108

طريقة عمله:

بمصدر األيونات ) ذرات البخار أو الغاز( قيد الفحص, فتنتزع االلكترونات من المادة وتتشكل األيونات الموجبة.تصطدم االلكترونات المسرعة -1

(.V(باستخدام لوحين بينهما فرق جهد عالي )qيتم تسريع االيونات الموجبة ) -2

, ويسمح محدد السرعات بمرور األيونات ذات السرعة المحددة تمرر األيونات في منطقة بها مجال كهربائي ومغناطيسي متعامدين ) محدد السرعات( -3

فقط ) B

Ev ( دون أن تعاني أي انحراف. وبالتحكم في مقدارE, B .يمكن التحكم في السرعة المطلوبة

لقوة المغناطيسية, ليصطدم بعدها بالصفيحة أو تدخل األيونات ذات السرعة المحددة في منطقة بها مجال مغناطيسي منتظم, فتسلك مسارا دائريا بفعل ا -4

الفلم الفوتوجرافي تاركا أثرا فيه )نقطة(.

الدائري ) وتمثل نصف المسافة بين الشق الذي خرج منه األيون و النقطة على الفيلم( يمكن حساب النسبة بين شحنة األيون بقياس نصف قطر المسار -5

ضحة أدناه.وكتلته بالتعويض عن القيم في العالقة المو

حساب النسبة بني شحنة األيون اىل كتلته يف مطياف الكتلة:

22

2

rB

V

m

q

االتبات الرياضي للقانون :

ميكن حساب سرعة األيون غري املنحرف من خالل عالقة الطاقة احلركية لاليونات املتسارعة

)1(2

m

qVv or qVmvKE 2

2

1

غناطيسيةنصف قطر املسار الدائري لأليون من خالل قانون نيوتن الثاني يف احلركة الدائرية وباعتبار أن القوة املركزية هي القوة امل حساب ميكن

r

mvBqv

2

or )2(qB

mvr

( وترتيب املعادلة نتوصل اىل أن :3)( يف 1بالتعويض عن )

22

2

rB

V

m

q

حساب السرعة التي خيرج بها األيون املوجب من منطقة اجملالني املتعامدين )حمدد السرعات( دون احنراف:

الناتجة من المجال المغناطيسي تساوي القوة الكهربائية والناتجة من المجال الكهربائي وتعاكسها في أن القوة المغناطيسية فنظرا ألن األيون اليعاني انحرافا لذا االتجاه. أي أن:

B

Ev or qEqvB

حيث:q ( شحنة األيون وهي من مضاعفات شحنة االلكترون :C) m: ( كتلة األيونKg)

V ( فرق الجهد بين اللوحين:V) B: ( مقدار المجال المغناطيسيT ) r ( نصف قطر المسار الدائري : m)

109

-علل ملا ياتي : .مغناطيسي و كهربائيمتعامدين نيجمالمنطقة تتكون من مترر االيونات داخل -1

ختيار ايونات بسرعة محددة ج /وذلك ال

املتعامدين )حمدد السرعات( الني الكهربائي واملغناطيسيملنطقة اجملعدم احنراف جسيم مشحون عند دخولة -2

وتعاكسها في االتجاه.مقدارا المغناطيسيج /الن قوة المجال الكهربائي تساوي قوة المجال

باستخدام مطياف الكتلة حتليل النظائر

يستخدم مطياف الكتلة يف حتليل النظائر يف عينة من املادة وذلك كما يلي: في مطياف الكتلة. (مثل عينة الكروم)توضع العينة المراد تحليل نظائرها -1

للنظائر المختلفة للكروم . وهي عينة الكروم, فتتكون أيونات موجبةتصطدم االلكترونات المسرعة بمصدر األيونات -2

علما بأن أيونات النظائر المختلفة لها نفس الشحنة ولكنها تختلف في كتلتها.

تمرر األيونات الى محدد السرعة ومن ثم الى منطقة المجال المغناطيسي الثابت لتصطدم بعدها بالفلم الفوتوغرافي. -3

.ونسب تواجدها كتل النظائر المخلتفةتكون على الفلم الفوتوغرافي يمكن ايجاد بدراسة الشكل الم -4

يمكن ايجاد كتل النظائر من خالل المسافات التقريبية بين العالمات التي تتركها العينة على الفلم ) أنصاف األقطار(. -أ

بمعلومية نصف القطر وشحنته, زاد نصف قطر المسار الدائري,ويمكن حساب كتلته كلما كانت كتلة النظير أكبر

يمكن ايجاد نسبة توافر النظير من خالل عرض العالمة التي يتركها النظير على الفلم. -ب

كلما زاد عرض العالمة على الفلم زادت نسبة توافر النظير.

اختيار شحنة األيون املراد دراسته من خالل التحكم في طاقة شحنة األيون المراد دراسته اختياريمكن

االلكترونات المتسارعة التي تستخدم في ضرب الكترونات العينة وتحريرها.

بين اللوحين. ) أو فرق الجهد( ويتم ذلك بتغيير المجال الكهربائي

ذات طاقة الى مجال كهربائي كبير تصبح االلكترونات المتسارعة فعند تعريض

(.2+( وأيونات ثنائية)1+أيونات أحادية) انتاج من يمكنهامما عالية

قوانني حتتاجها حلل املسائل املتعلقة باملوضوع القانون الكمية الرقم

النسبة بني شحنة األيون اىل كتلته 622

2

rB

V

m

q

نصف قطر املسار الدائري أليون )شحنة( يتحرك يف جمال مغناطيسي منتظم 2qB

mvr

سرعة األيون ) الشحنة( بداللة فرق اجلهد 0m

qVv

2

من حمدد السرعات دون احنراف اخلارجسرعة األيون )الشحنة( 4B

Ev

2 الطاقة احلركية أليون)شحنة( بداللة سرعته 5

2

1mvKE

qVKE فرق اجلهدالطاقة احلركية أليون )شحنة( بداللة 1

110

ثم 34V( حيث تسرع هذه احلزمة أوال بواسطة فرق جهد مقداره 2ينتج مشغل مطياف الكتلة حزمة ذرات نيون ثنائية التأين)+ اوجد كتلة ذرة النيون إيل اقرب عدد 53mmفتنحرف يف مسار دائري نصف قطرة 0.050Tيتم إدخاهلا يف جمال مغناطيسي مقداره

صحيح من كتلة الربوتون ............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................

مسائل متنوعة على مطياف الكتلة

TB(خالل مطياف الكتلة فإذا كانت1متر حزمة من ذرات أكسيجني أحادية التأين )+ 2102.7 , r=0.085m ,Cq 191060.1 ,V=110V . فاوجد كتلة ذرة األكسيجني

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

T3105.1(خالل جمال مغناطيسي مقداره1متر حزمة من ذرات ليثيوم أحادية التأين )+ متعامد مع جمالCNكهربائي مقداره /100.6 2 وال تنحرف اوجد سرعة الليثيوم التي متر خالل اجملالني.

.............................................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................................

mls4102.4يتحرك بروتون بسرعة 1.20حلظة مروره داخل جمال مغناطيسي مقدارهT احسب نصف قطر مساره الدائري. .............................................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................................

75Tوعندما عربت جماال مغناطيسيا مقداره 232V( بواسطة فرق جهد مقداره 2مت تسريع حزمة ذرات أكسيجني ثنائية التأين )+ .اوجد مقدار كتلة ذرة األكسيجني 8.3cmسلكت مسارا منحنيا نصف قطرة

.............................................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................................

6

2

0

4

5

111

smتتحرك الكرتونات بسرعة /106.3 4 خالل جمال كهربائي مقدارهcN /108.5 3 ما مقدار اجملال املغناطيسي الذي جيب ان يتعرض لة املسار االلكرتونات حتي ال تنحرف ؟

.............................................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................................

ما مقدار اجملال املغناطيسي الذي جيب أن يتحرك فيه اإللكرتون لينحرف يف مسار 4.5kVتسارع إلكرتون خالل فرق جهد مقداره ؟ 5.0cmدائري نصف قطرة

.............................................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................................

kg27106.6حترك جسيم ألفا كتلته +( يف جمال مغناطيسي مقداره 2وشحنته )2.0T 0.15فسلك مسارا دائريا نصف قطرةm :احسب مقدار كل من

(a سرعة اجلسيم )

........................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................

(b طاقته احلركية)

.........................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................

(c فرق اجلهد الالزم إلنتاج هذه الطاقة احلركية)

.........................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................

......................

V2105.1سرع جسيم جمهول بواسطة فرق جهد مقداره 50.0إذا دخل هذا اجلسيم جماال مغناطيسيا مقدارهmT وسلك مساراالنسبة فما مقدار 9.80cmمنحنيا نصف قطر

m

q ؟ ............................................................................................................................................................................................

...........................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

.

1

7

9

8

112

لتزويدنا بمعلومات عنها الموجات الصادرة عن المجرات البعيدة دراسة -3األقمار الصناعية -2بث محطات االذاعة والتلفزيون -1

تستخدم في بعض المنتجات االستهالكية مثل افران الميكروويف وأجهزة التحكم عن بعد والهواتف الخلوية.-4

العالقة بين الكهرباء والمغناطيسية عندما الحظ انحراف ابرة بوصلة عند اقترابها من سلك يحمل تيارا.م 1821عام اكتشف العالم أورستد -1

توصل أمبير الى أن التيار المار بموصل يولد مجاال مغناطيسيا , وأن التيار المتغير يولد مجاال مغناطيسيا متغيرا. -2

المجال المغناطيسي المتغير يولد مجاال كهربائيا حثيا متغيرا غناطيسي" , حيث وجد أن عاما "الحث الكهروم 11اكتشف العلمان فاراداي وهنري بعد -3

(A)الشكل على شكل حلقات مغلقة دون الحاجة الى أسالك.

علل: خطوط اجملال الكهربائي احلثي الناجتة من جمال مغناطيسي متغري تشكل حلقات مغلقة. منها أو تنتهي فيها خطوط المجال. ج: ألنه ال توجد شحنات عند النقاط التي تبدأ

)عكس الحث الكهرومغناطيسي( على شكل حلقات مغلقة م أن المجال الكهربائي المتغير يولد مجاال مغناطيسيا متغيرا1861اقترح ماكسويل عام -4

غناطيسية تتحرك معا في الفضاء وهي ما وم كما اقترح أن الشحنات المتسارعة والمجاالت المغناطيسية المتغيرة تولد مجاالت كهربائية( B) الشكل

(C)الشكل EMتعرف بالموجات الكهرومغناطيسية

م صحة نظرية ماكسويل , وأدت نظرية ماكسويل لوضع تصور كامل للكهرباء والمغناطيسية.1887أثبت العالم هيرتز عام -5

. m/s 8c=3×10ثابتة تساوي سرعة الضوء تنتقل جميع أنواع الموجات الكهرومغناطيسية في الفضاء أو الفراغ بسرعة -1

fcيرتبط كل من طولها الموجي وترددها وسرعتها بالعالقة العامة للموجات -2 حيثm/s 8c=3×10 .

الموجة الكهرومغناطيسية ذات الطول الموجي أي أن . cحاصل ضرب الطول الموجي للموجة الكهرومغناطيسية في التردد هو مقدار ثابت ويساوي -3

الكبير لها تردد صغير والعكس .

ر الموجة الكهرومغناطيسية في المادة ولكن بسرعة أقل من الفراغ.يمكن أن تنتش -4

اجملاالت الكهربائية واملغناطيسية يف الفراغ: 3-6

اليومية للموجات الكهرومغناطيسيةاالستعماالت

اكتشاف املوجات الكهرومغناطيسية جهود العلماء يف

خصائص املوجات الكهرومغناطيسية

113

من سرعتها في الفراغ. تنتشر الموجة الكهرومغناطيسية في المادة العازلة بسرعة أقل من

هي مواد غير موصلة للكهرباء. العوازل الكهربائية:

حساب سرعة املوجة خالل املواد العازلة:

k

cv

قوانني حتتاجها حلل املسائل املتعلقة باملوضوع القانون الكمية الرقم

fc املوجي بداللة الرتدد والعكسالطول 6

سرعة املوجة خالل املواد العازلة 2k

cv

حيث:v ( سرعة الموجة الكهرومغناطيسية خالل المادة العازلة :m/s)

c: ( سرعة الضوء بالفراغm/s)

Kثابت العزل الكهربائي ) ليس له وحدة قياس( وكل مادة لها ثابت معين:

الكهرومغناطيسية خالل املادةانتشار املوجات

Hz19102.3ما مقدار طول موجة كهرومغناطيسية يف اهلواء إذا كان ترددها ؟ ..............................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................

m2102.2ملوجي اما تردد موجة كهرومغناطيسية طوهلا ؟ ..............................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................

فما مقدار سرعة انتقال الضوء يف املاء ؟ 1.77إذا كان ثابت العزل الكهربائي للماء ..............................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................

smإذا كانت سرعة الضوء يف مادة جمهولة هي /1098.1 8 فما مقدار ثابت العزل الكهربائي للمادة اجملهولة ؟علما بان سرعةsmالضوء يف الفراغ تساوي /1000.3 8 ؟

.............................................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................................

6

2

0

4

114

آلية انتشار املوجات الكهرومغناطيسية عرب الفضاء:

والذي يهتز بتردد مساو لتردد مصدر الجهد.خالل الهوائي )متناوب( يولد مصدر التيار المتناوب فرق جهد متغير -1

والهوائي نوعان: ذو طرف واحد وذو طرفين. سلك يتصل بمصدر تيار متناوب مصمم لبث واستقبال الموجات الكهرومغناطيسية. اهلوائي:

يولد فرق الجهد المتناوب مجاال كهربائيا متغيرا مماثال, وينتشر مبتعدا عن الهوائي. -3 , وينتشر مبتعدا عن الهوائي. )غير ظاهر في الرسم(.يولد المجال الكهربائي المتغير مجاال مغناطيسيا متغيرا ومتعامدا معه -2 ينشأ عن ترابط المجاالت الكهربائية والمغناطيسية موجات كهرومغناطيسية تنتشر في الفضاء بسرعة الضوء. -4

يتذبذبان في اتجاهين متعامدين وفي اتجاه عبر الفضاء على شكل مجاالن كهربائي ومغناطيسي تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية أن ميكن امجال ما سبق

تكون مستقطبة.بواسطة الهوائي طيسية الناتجة نا, والموجة الكهرومغ عمودي على اتجاه انتشار الموجة

س: علل: املوجة الكهرومغناطيسية الناجتة من اهلوائي تكون مستقطبة. الهوائي.ج : ألن المجال الكهربائي يكون موازيا لموصل

الكهرومغناطيسية عرب الفضاءوجات انتشار امل

115

مدى الترددات واألطوال الموجية التي تشكل جميع أشكال االشعاع الكهرومغناطيسي. :الطيف الكهرومغناطيسي

افرتض أن عني شخص ما أصبحت حساسة ملوجات امليكروويف , فهل تتوقع أن تكون عينه أكرب أم أصغر من عينك ؟ وملاذا؟ فكر: ج: ستكون العيون أكبرألن الطول الموجي لموجات الميكروويف أكبر كثيرا من الطول الموجي للضوء المرئي.

باستخدام الكهرباء االجهادية. -3باستخدام ملف ومكثف -2باستحدام مصدر متناوب -1 : املوجات الكهرومغناطيسيةتوليد طرق

ومغناطيسية باستخدام مصدر متناوبتوليد موجات كهرأوال:

) مساوية لتردد دوران مولد التيار المتناوب( تقريبا. 1kHZفي حدود توليد موجات كهرومغناطيسية ذات ترددات صغيرة الغرض منها:

متناوب متصل بالهوائي.جهد مصدر الرتكيب:

بط يولد مصدر الجهد المتناوب فرق جهد متناوب في الهوائي , فينتج عنه مجاال كهربائيا متغيرا ليتولد عنه مجاال مغناطيسيا متغيرا. ويتراطريقة العمل :

.ترددها مساويا لتردد دوران مولد التيار المتناوب المجاالن الكهربائي والمغنتطيسي لتشكيل موجة كهرومغناطيسية

م مولد متناوب لتوليد املوجات الكهرومغناطيسية ؟ واذا استخدم مولد مستمر فمىت ميكنه توليد موجات فكر: ملاذا جيب استخدا كهرومغناطيسية؟

( فسيولد مجاال كهربائيا DC( ينتج مجال كهربائي متغير وهو يولد مجاال مغناطيسيا متغيرا , أما مولد التيار المستمر )ACج: ألن مولد التيار المتناوب )

لحظة التشغيل أو االطفاء فقط وهي األوقات التي تظهر فيها موجات كهرومغناطيسية. متغيرا

الطيف الكهرومغناطيسي

توليد املوجات الكهرومغناطيسية

116

يسية باستخدام ملف ومكثف كهربائيتوليد موجات كهرومغناطثانيا:

) مساوية لتردد اهتزاز دائرة الملف والمكثف(توليد موجات كهرومغناطيسية ذات ترددات كبيرة . الغرض منها:

دائرة كهربائية تتركب من ملف ومكثف كهربائي يتصالن على التوالي. الرتكيب :

طريقة العمل: ثف بواسطة بطارية , فيولد فرق الجهد بين لوحي المكثف مجاال كهربائيا.يتم شحن المك -أ

مغناطيسيا متزايدا.عند فصل البطارية يفقد المكثف شحنته تدريجيا, وتتدفق االلكترونات ) التيار( خالل الملف مولدة مجاال -ب

تعمل على شحن المكثف باالتجاه المعاكس., ينهار المجال المغناطيسي للملف , فتتولد قوة دافعة كهربائية عكسية المكثف شحنتهعندما يفقد -ت

األسالك .مقاومة العملية السابقة عدة مرات حتى تتخامد بعد فترة بسبب الطاقة الحرارية الضائعة في تتكرر -ث

واء في صورة موجات كهرومغناطيسية تسمى اشعاع كهرومغناطيسي.الهوائي بالمكثف تبث مجاالت المكثف في اله عند توصيل -ج

الطاقة التي تحمل أو تشع على شكل موجات كهرومغناطيسية. االشعاع الكهرومغناطيسي:

تغييرة في الدائرة , ويمكن التحكم فيها من خالل تردد الموجة الكهرومغناطيسية الناتجة تساوي عدد االهتزازات خالل الثاني مالحظة مهمة:

حجمي المكثف والملف.

س: علل: ختامد االهتزازات الناجتة عن دائرة كهربائية حتتوي على مكثف وملف.

بسبب الطاقة الحرارية الضائعة في مقاومة األسالك . ج:

؟دون أن تتخامد االهتزازات يف دائرة امللف واملكثفميكن احملافظة على استمرار حدوث س: كيف ثي في الملف عن طريق اضافة ملف آخر للدائرة لتشكيل محول, فعندما يزداد التيار المتناوب الح

الملف والمكثف. وهكذا فانه يتم تزويد الدائرة بنبضات الثانوي بواسطة المضخم يتم اعادته الى دائرة

مناسبة تحافظ على استمرار حدوث االهتزازات في الدائرة.جهد جديدة وبترددات

تكون االهتزازة المكبرة الناتجة عن الملف الثانوي في حالة رنين مع الدائرة. مالحظة:

حتوالت الطاقة يف دائرة املكثف وامللف:

تختزن الطاقة في دائرة الملف والمكثف في المجال المغناطيسي للملف والمجال الكهربائي للمكثف. -أ

ى.عندما تكون شحنة المكثف صفرا , يصل التيار الى قيمته العظمى بالملف , وتكون الطاقة المختزنة في المجال المغناطيسي في قيمتها العظم -ب

ر المار بالملف صفرا, وتكون الطاقة المختزنة في المجال الكهربائي في قيمتها العظمى.عندما يكون للمكثف أكبر شحنة يصبح التيا -ت

الك والطاقة الطاقة الكلية للدائرة الكهربائية تساوي مقدار ثابت . أي أن مجموع طاقتي المجالين الكهربائي والمغناطيسي والطاقة الحرارية في األس -ث

الكهرومغناطيسية تكون ثابتة دائما.بواسطة الموجات المحمولة

117

طيسية بواسطة الكهرباء االجهاديةتوليد موجات كهرومغناثالثا:

بترددات معينة عند تطبيق فرق جهد متناوب )فرق جهد متناوب( خاصية للبلورة تسبب انحناءها أو تشوهها فتولد ذبذبات كهربائية الكهرباء االجهادية:

عليها.

طريقة العمل: يتم قطع بلورة الكوارتز عرضيا , ويطبق فرق جهد عليها. -أ

)حيث يزداد تردد البلورة بتقليل سمكها(. البلورة نفسهاهتزاز بتردد معين مساو لتردد متذبذبة تتشوه البلورة فتولد قوة دافعة كهربائية -ب

واعادتها للبلورة للمحافظة على استمرار االهتزاز. المتغيرةيتم تضخيم القوة الدافعة الكهربائية -ت

. متغيرا المتغيرة تولد مجاال كهربائياالقوة الدافعة الكهربائية -ث

.يولد المجال الكهربائي المتغير مجاال مغناطيسيا متغيرا ومتعامدا معه -ج

تنتشر في الفضاء بسرعة الضوء.و لتردد اهتزاز البلورة ترددها مساينشأ عن ترابط المجاالت الكهربائية والمغناطيسية موجات كهرومغناطيسية -ح

علل: تستخدم بلورات الكوارتز عادة يف الساعات. ج: ألن ترددات اهتزازاتها ثابتة تقريبا.

الرتكيب:

: لتحويل الموجات الكهرومغناطيسية الى تيار أو فرق جهد أو قوة دافعة كهربائية متغيرة لها نفس تردد الموجة المستقبلة. هوائي استقبال -1

ويتكون من ثالث أجزاء رئيسية: املستقبل: -2

الختيار موجات ذات تردد معين ورفض الباقي. دائرة املكثف وامللف )املوالف( : -أ

ها الى تيار حامل وتيار )الصوت والصورة(فك شفرة االشارة وتحليل الكاشف: -ب

االشارة.وتضخيم تكبير املضخم : -ت

آلية العمل: .الموجودة في الهوائي) تسارع االلكنرونات تعني تولد تيار ( تعمل المجاالت الكهربائية للموجة الكهرومغناطيسية على تسارع االلكترونات -1

قوة دافعة كهربائية متغيرة ) اشارة كهربائية( ترددها مساو لتردد الموجة الكهرومغناطيسية.يتكون في الهوائي تيار متغير أو فرق جهد أو -2

الى دائرة الموالف )تحتوي على ملف والناتجة عن الكثير من الموجات الكهرومغناطيسية ذات الترددات المختلفة الكهربائية االشاراتتنتقل -3

ين للدخول ويكون تردد الموجة المطلوبة مساو لتردد دائرة المكثف والملف.ومكثف( , حيث يتم اختيار موجات ذات تردد مع

بالدخول. التي لها نفس تردد الدائرة ) االشارة الكهربائية ( يسمح للموجة وفبتغيير سعة المكثف , يتغير تردد دائرة الموالف,

تها وتحليلها الى تيار حامل وتيار )الصوت والصورة(.تدخل االشارة الكهربائية التي تم اختيارها الى الكاشف حيث يقوم بفك شفر -4

يرسل تيار االشارة )الصوت أو الصورة( الى المضخم حيث يتم تضخيمها وتكبيرها , فيما يتم التخلص من التيار الحامل في األرض. -5

استقبال املوجات الكهرومغناطيسية

118

علل ملا يلي:س: موازيا الجتاه اجملاالت الكهربائية للموجة.يوجه هوائي االستقبال يف اجتاه استقطاب املوجة أي -1

ج: ألن تسارع االلكترونات في مادة الهوائي عندئذ يكون أكبر ما يمكن ) قيمة عظمى(, وبالتالي يكون فرق الجهد المتولد أكبر ما يمكن.

حبيث يساوي نصف الطول املوجي للموجة املراد التقاطها. )ذو الطرفني( يصمم طول اهلوائي -2

يصمم طول اهلوائي )ذو الطرف الواحد( حبيث يساوي ربع الطول املوجي للموجة املراد النقاطها. سؤال آخر:

ج: ألنه عندئذ يكون فرق الجهد الكهربائي المتولد في الهوائي أكبر ما يمكن ) قيمة عظمى(

تقاط موجات امليكروويف.يصمم هوائي استقبال موجات الراديو والتلفاز أطول كثريا من اهلوائي املصمم الل -3

ج: ألن الطول الموجي لموجات الراديو والتلفزيون أكبر من الطول الموجي لموجات الميكرويف , وحيث أن طول الهوائي يجب أن يكون مساويا

والتلفزيون يكون أكبر. للموجة المراد استقبالها حتى يكون فرق الجهد قيمة عظمى , لذا فأن طول الهوائي في حالة الراديولنصف الطول الموجي

هوائي التلفاز غالبا من سلكني أ و أكثر تفصل بينهما مسافة تعادل ربع طول موجي للموجة.يصمم -4

ألن المجاالت الكهربائية الناتجة عن األسالك منفردة تشكل أنماط تداخل بنائي يعمل على تقوية شدة االشارة.

ةــــــاق الالقطـــــاألطب

عكس الموجات الكهرومغناطيسية القصيرة جدا وتركيزها على قطعة أوجهاز يسمى الالقط. الغرض منها:

آلية العمل: ."الالقطجهاز صغير يسمى "عندما تصطدم الموجات الكهرومغناطيسية بالطبق الالقط , فانه يعمل على عكس تلك الموجات على -1

يثبت بواسطة ثالثة قوائم فوق الطبق. ثنائي القطب جهاز يحتوي على هوائي قصير الالقط:

وتمريرها الى اشارات كهربائية ) تيارات أو فروق جهد متغيرة(يعمل الالقط ) هوائي صغير( على تحويل الموجات الكهرومغناطيسية الى -2

المستقبل.

لفة والناتجة عن عدد كبير من الموجات الكهرومغناطيسية الى دائرة الملف والمكثف )الموالف( حيث يتم اختيار تننتقل االشارات الكهربائية المخ -3

بالتفصيل. سابقا والتي تم التطرق لها ردد المحدد , ثم تصل الى الكاشف , فالمضخم. تالموجة ذات ال

علل: مساحة الطبق الالقط كبرية. ج: لجمع الموجات وتركيزها بما فيها موجات الراديو الضعيفة جدا.

119

ويمكن أن تتحول هذه الطاقة الى صور الطاقة المختلفة كالحرارية والضوئية الموجات بصورة عامة تحمل الطاقة باالضافة الى حملها المعلومات.

والكيميائية وغيرها.

.حتول طاقة املوجات اىل طاقة حرارية -أ

: امليكروويف :مثالطاقة حرارية في تعمل ترددات موجات الميكروويف واألشعة تحت الحمراء على مسارعة االلكترونات في الجزيئات , فتتحول طاقة الموجات الى

وهي طريقة عمل الميكروويف. الجزيئات.

.حتول طاقة املوجات اىل طاقة كيميائية-ب : تكون الصور على األفالم الفوتوجرافية.1مثال

للضوء القادم من الجسم , فنتنقل الطاقة الى االلكترونات, فيحدث تسجيال دائما تعمل الطاقة في موجات الضوء على احداث تفاعالت كيميائية داخل الفيلم

على الفيلم أي يتكون للجسم صورة.

: حروق الشمس ومسرة اجللد2مثالحدوث الكثير من التفاعالت الكيميائية بما فيها تلك التي تحدث في الخاليا UVتسبب بعض االشعاعات ذات الترددات الكبيرة مثل األشعة فوق البنفسجية

د وبعض األمراض الخطيرةالحية .وتسبب حروق الشمس وسمرة الجل

قوانني حتتاجها حلل املسائل املتعلقة باملوضوع القانون الكمية الرقم

fc الطول املوجي بداللة الرتدد والعكس 6

طول اهلوائي )ذو الطرفني( بداللة الطول املوجي للموجة املستقبلة 22

L

)ذو الطرف الواحد( بداللة الطول املوجي للموجة املستقبلةطول اهلوائي 04

L

الطــــــــاقة من املــــــــوجات

اذا لم يحدد في المسألة نوع الهوائي المطلوب ايجاد طوله, تعامل معه بكونه هوائي ذو الطرفين.

مسائل على أطوال هوائيات االستقبال

عن طبق القط. ما طول اهلوائي الالزم للكشف عنها؟ 2cmانعكست موجات راديو طوهلا املوجي ..............................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................

6

120

موجات كهرومغناطيسية ذات تردد كبير تنبعث بواسطة االلكترونات المتسارعة. :األشعة السينية

طريقة توليدها:يتم تسريع االلكترونات واكسابها طاقة حركية كبيرة بواسطة فرق جهد كبير جدا خالل األنبوب -1

المفرغ من الهواء.

طاقتها الحركية الكبيرة الى لااللكترونات بهدف فلزي )األنود( , فانها تتباطأ وتتحوعند اصطدام -2

موجات كهرومغناطيسية ذات تردد كبير تسمى األشعة السينية.

مميزاتها: .أثناء تجربته هي أشعة ذات نفاذية عالية وهو ما يفسر خروج تلك األشعة من األنبوب بعد أن قام رونتجن باعتراضها بقطعة من الخشب -1

تستطيع أن تنفذ من أنسجة الجسم ولكنها ال تنفذ من العظام , وقد استفاد األطباء من تلك الظاهرة في العديد من التطبيقات الطبية. -2

ي لشاشة التلفاز على مادة الرصاصعلل: حيتوي السطح الداخل تباطؤ وتوقف االلكترونات عند اصطدامها بالسطح الداخلي لشاشة التلفاز. ج: لحماية المشاهدين من تأثيرات األشعة السينية والتي تنبعث نتيجة

؟ MHZ 101.3ما طول اهلوائي الالزم الستقبال اشارة راديو ترددها ..............................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................

. ما طول هوائي اهلاتف األمثل اللتقاط االشارة؟ علما بأن HZ8108يعمل جهاز ارسال هاتف خلوي على موجات حاملة ترددها هوائيات اخللوي ذات طرف واحد

.............................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................

, ما مقدار طول اهلوائي الالزم للحصول على أفضل استقبال هلذه احملطة؟94.5HZتبث موجاتها برتدد FM حمطة اذاعية

..............................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................

, بينما تردد املوجات على قناة أخرى يساوي 58MHZ تبث على احدى القنوات يف التلفاز يساويذا كان تردد املوجات التي ا180MHZفأي القناتني تتطلب هوائيا أطول؟ ,

.............................................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................................

األشـــــعـــة الســــــينية

2

0

4

5