جمهورية العراقوزارة التربية

المديرية العامة للمناهج

الفيزياءللصف الثالث المتوسط

الطبعة العاشرة ١٤٤٠هـ / ٢٠١٩م

تأليفمحمـــد عزيــز قســم أ.د.

مهدي سلـح محمـــد أ.د.

لعجيلــــي حمـــد محمــد

تويج علي عبد سيء أ.

جســـم مجيد سفـــء د.

لعبيــــدي مجيـــد سعيد

عبس نجي لبغددي

ياسر منذر محمد سعيد حبه

المشرف العلمي على الطبع

تصميمظافر عبيد رومي

د. إسراء فريد سعيد

المشرف الفني على الطبع

استنادا للقانون يوزع مجانا ويمنع بيعه وتداوله في الاسواق

مقدمة

هذ لكتاب - عزيزي لطالب - لفيزياء للسف لثالث لمتوسط لذي ناأمل فيه أن يكون منسجما تطوير لمسروع وتنفيذ ولتعليم لتربوية لفلسفة أهدف على لمبنية لتربوي لتطوير مع خطة وتحديث لتعليم آملين أن يسهم في تهيئة جيل من لمتعلمين لقادرين على لتعامل مع لمعلومات

لحديثة ولاتسالات وتوظيفها بسكل سليم وروؤى مستنيرة.لمادة مع لمباسر لتفاعل على لطالب يسجع نحو على وعرسه لكتاب سلوب جاء لقد ولنساطات لعلمية لوردة فيه مستند لى إسترتيجيات لتدريس لحديثة وحتوئه على لعديد من أن تثري لرسومات ولاسكال لتوسيحية سافة لى لتطبيقات لعلمية لحديثة لتي من ساأنها

موسوع لدرس وتربطه بالحياة ولمجتمع ولتكنولوجيا.وقدم لكتاب موسوعاته في تسعة فسول حيث يتسمن كل فسل لاغرس لسلوكية ومفردت لفسل ولمسطلحات لعلمية كما تسمن عرسا جديد للمحتوى من كتابة لرموز ولمعادلات ذت لعلاقة بالارقام لانكليزية وهي خطوة جديدة متقدمة نسعى من خلالها لى تناغم لمنهج مستقبلا

مع لدرستين لاعددية ولجامعية.وقد جاءت لغة لكتاب محفزة للطالب على لتذكير ومسجعه له على لتفاعل مع لمادة لعلمية من خلال طرح لتساوؤلات تحت عنون: فكر أو سوؤل وتذكر كما سم جملة من لمعلومات لاثرئية ذت لعلاقة وردت تحت عنون )هل تعلم( ناأمل من لاخوة لمدرسين بدء مقترحاتهم وملاحظاتهم

حول هذ لكتاب خدمة للاهدف لعلمية ولتربوية. كما نقدم لسكر ولتقدير لكل من لاستاذ لدكتور نمار زكي سالح ولست بثينة مهدي محمد

لمرجعتهما لعلمية للكتاب. والله ولي التوفيق

المؤلفون

ٱ ٻ ٻ ٻ

3

مراجعة في الرياضيات: الأسـس

عند التعامل مع الأرقام الكبيرة جدا اأو الضغيرة جدا في الرياضيات فاأننا نجد ضعوبة في اإجراء بعض العمليات الحضابية لذا نضتخدم طريقة

تعتمد على قوى الرقم )10( اأو )الأضض( كما في المثلة.

وان )101(، يعني ان )1( اأض و )10( اأضاض والذي يحدد عدد الضفار فمثلا تكتب ضرعة الضوء التي تبلغ m/s 300000000 على ضكل :

واأن 250000 تكتب على ضكل: اإما اإذا كان الأض ضالب فاأن

وعليه يكون:

فمثلا نكتب: 0.0054 على الضكل 10-3 × 5.4وعند الضرب:

فمثلا:

اأما في حالة اإيجاد الجذر األتربيعي ، فمثلا:

4

.

.

.

.

10 101 0 1

10 10 101 0 01

10 10 10 101 0 001

10 10 10 101 0 00 110 0

3

1

2

4

#

# #

# # #

= =

= =

= =

= =

-

-

-

-

.2 10 10 102 0 022# #= =-

10 10 10 102 23 3 5# = =+

. .4 10 0 5 10 4 0 5 10 2 105 3 5 3 8# # # # # #= =+

10 10 10 1010 10 10 10

1010 10 10 10 10

( )

( )

( )3 3

9 18 9 18 9

2

33 2 3 2 1

4 4 1#

#

#

= =

= =

= = =

+

- + - -

- + -

- - +

4 29 34 10 2 2 10 10 2 1016 10 4 4 10 10 4 10

6 3 3 3

8 4 4 4

# # # # #

# # # # #

=

=

= =

= =

+

- - - -

.250000 2 5 105#=

10 110 1010 10010 100010 10000

0

1

2

3

4

=

=

=

=

=

.5 10 10 10 10 10 105 0 000055# # # # #= =-

/m s3 108#

الفصلالأول1

Electrostatic الكهربائية الساكنة

مفردات الفصلالضاكنة. الكهربائية 1-1

الكهربائية. الضحنة 2-1

1-3 ضحن المادة بالكهربائية.

1-4 الكضاف الكهربائي.

الكهربائي. الكضاف 1-5 ضحن

1-6 بعض التطبيقات العملية عن الكهربائية الضاكنة.

الكهربائي. التوضيل حيث من المواد 1-7 اختلاف

كولوم. 1-8 قانون

الكهربائي. 1-9 المجال

5

6

السلوكية الأهداف

بعد درسة هذ لفسل ينبغي أن يكون لطلب قدر على أن:

يعرف لكهربئية لسكنة. -

يميز بين لسحنه لكهربئية لسلبة ولموجبة. -

يوسح طرئق سحن لاجسم بلكهربئية لسكنة. -

يعدد جزء لكسف لكهربئي. -

يبين بتجرب سحن لكسف لكهربئي. -

يذكر تطبيقت لكهربئية لسكنة. -

يقرن بين لمود على وفق توسيله للكهربئية. -

يستخدم قنون كولوم في حل لمسئل لفيزيئية. -

العلمية المصطلحات الضاكنة Electrostaticsالكهربائية

الكهربائي Electroscopeالكضاف

لموضل Conductorا

Insulatorالعازل

الكهربائية Electric Chargeالضحنة

كولوم Coulomb,s Lawقانون

الكهربائي Electricالمجال Field

بالحث Charging by Inductionالضحن

تجاذب Attraction Forceقوة

تنافر Repulsion Forceقوة

7

Introduction مقدمة

الضكل )1(

الضكل )2(

لقد وجد الحكيم الغريقي اأرضطو طاليض )عام 600 ق.م( ان مادة القابلية على جذب لها تضير الضوف بقطعة من دلكها عند الكهرب وبعده القض(، من قطع ، الورق قضاضات )مثل الخفيفة الجضام وجد العالم النكليزي وليم كلبرت )عام 1600م( ان كثيرا من المواد لذا اطلق عليها اضم »الكهربائية« تضارك الكهرب في هذه الخاضية، عليها اطلق التي Electron كلمة من مضتقة الإغريق عند وهي

»Amber الكهرمان«

من الملاحظات المعروفة:• لدنة مادة منها قربت اإذا الضغيرة الورق قضاضات اإنجذاب

)بلاضتيكية( كالمضط بعد دلكه بالضعر، لن المضط المدلوك يضير مضحونا بالضحنات الكهربائية الضاكنة )عندما يكون الضعر جافا

وبدون زيت( ضكل )1(.

• بالهواء( مملوءة )نفاخة بالون من القضاضات هذه اإنجذاب اأو بعد دلك البالون بقطعة من الضوف )ضينضحن البالون بالضحنات

الكهربائية الضاكنة( الضكل )2(.

Electrostatic 1-1 الكهربائية الساكنة

8

• كذلك الحال عندما تدلك بالونا بقطعة من الضوف وتقربه كان )اإذا راأضك ضعر البالون يجذب ان راأضك تجد من

ضعرك جافا ومن غير زيت( الضكل )3(.

• واإذا دفعت البالون المضحون نحو جدار تجد اأنه يلتضق الجو كان اإذا ضاعات لعدة به ملتضقا ويبقى بالجدار الضحنات تفريغ على يضاعد الرطب الهواء )لأن جافا.

الكهربائية بضرعة( لحظ الضكل )4(.

• قدميك فان الضوف من ضجادة على تضير وعندما كهربائية ضحنات ويكتضبان بالضجادة ضيحتكان جضمك على المتولدة الكهربائية والضحنات ضاكنة، تتفرغ عندما طفيفة، ضعقة بضكل بها تضعر اأن يمكن المعدني للمقبض يدك ملامضة لحظة الضحنات هذه

لباب الغرفة لحظ الضكل )5(.

الضكل )3(

الضكل )4(

الضكل )5(

9

• بعد الضيارة من نزولك عند نفضه الضيء ويحضل توقفها عن الحركة وملامضة يدك فورا اأي جزء معدني من الضيارة، ضتضعر بضعقة كهربائية طفيفة، اأو اإذا مضكت الجزء المعدني من المفتاح بيدك وقربته من كهربائية ضرارة ضتحدث للضيارة، المعدني الجزء ضغيرة بين طرف المفتاح والضطح المعدني للضيارة

لحظ الضكل )6(.

• واإذا دلكت مضطا من البلاضتك بضعرك )اأو دلكت هذا المضط بقطعة من الضوف( ثم قربته من ماء ينضاب نحو ينجذب الحنفية ماء اأن تجد حنفية، من رفيعا

المضط. لحظ الضكل )7(.

• مضلية اأجهزة توجد العامة المتنزهات بعض وفي لحظ البلاضتيكية، التزحلق لعبة منها للاأطفال، الطفل تحتك ملابضه اإنزلق اأثناء الضكل )8(. ففي جضمه وضيكتضب البلاضتيكية، اللعبة اأرضية مع ضحنات كهربائية ضاكنة. وعند ملامضة الطفل فورا ضيضعر الطفل فاإن منه قريب معدني عمود لأي بضعقة كهربائية طفيفة نتيجة لتفريغ الضحنات التي

اإكتضبها جضمه بالحتكاك.

الضكل )6(

الضكل )7(

الضكل )8(

10

الضكل )12(

الضكل )11(

تدعى جدا ضغيرة جضيمات من تتاألف المادة اأن المعروف من بالذرات.

عالية بضرع تدور )e-( الضحنة ضالبة الكترونات الذرة تحتوي )p+( الضحنة موجبة بروتونات على تحوي التي النواة حول جدا

ونيوترونات )n( متعادلة الضحنة. الضكل )11(.حضب متفاوتة مقاديرها بقوى الذرة بنواة اللكترونات وترتبط

بعدها عن النواة. الكتروناتها )عدد كهربائيا متعادلة تكون المواد ذرات واإن معظم

.)12-a( لحظ الضكل )يضاوي عدد بروتوناتها

2-1 Electric charge الشحنة الكهربائية

هل تعلمذات الضاكنة الكهربائية تكون قد الضكل مثلا كالبرق جدا العالية الضدة )9(، خطرة ومميتة اإذا ضعقت ضخضا. حرائق حدوث في الضاعقة تتضبب كبيرة في الغابات عندما تفرغ ضحنتها في

اإحدى اأضجارها. الضكل )10(.

بوجود الخارجية الكتروناتها من بعضا تفقد مواد في ذرات هناك الكترونات عدد نقض في فاإذا حضل ذلك، على يضاعدها موؤثر خارجي الذرة بضبب هروب بعض منها اإلى خارج الجضم، تضير الذرة اأيونا موجبا

.)12-b( الضكل )+q( ويكون الجضم مضحونا بالضحنة الموجبة

نوع لسحنة لكهربئية

شكل )9(

شكل )10(

اما الجضم الذي تكتضب ذراته بعضا من الكترونات ذرات اجضام اأخرى تضير الذرة ايونا ضالبا ويكون الجضم .)12-c( لحظ الضكل .)-q( مضحونا بالضحنة الضالبة

e-

p+

n

11

من لمهم أن تعرف لمعلومت لتلية:

• البروتون داخل نواة الذرة وضحنته موجبة ومقدارها يضاوي مقدار ضحنة اللكترون. • ان ضحنة الإلكترون اأو البروتون تعد اأضغر وحدة قياض للضحنات. • اأن ضحنة اأي جضم مضحــــون تضــــاوي مضاعفــات ضحيحــة لمقدار ضحنـــة اللكتــرون

.) الجسم شحنة عدد الالكترونات = الالكترون ) شحنة

• .)1.6 × 10-19 Coulomb( لقد اأوضحت التجارب ان مقدار ضحنة اللكترون يضاوي• واأن الكولوم هي وحدة قياض الضحنات الكهربائية.• الكولوم الواحد )Coulomb 1( يعادل ضحنة كمية من اإللكترونات عددها 1018× 6.25

.)electron( الكترون• والكولوم وحدة كبيرة واجزائها الضائعة الضتعمال هي:

)1 nC =10-9C( والنانو كولوم )1 μC = 10-6C( المايكرو كولوم

قوى التجاذب والتنافر بين الشحنات الكهربائية

نشاط لسحنت لمتسبهة تتنفر مع بعسه ولسحنت لمختلفة تتجذب مع بعسه

)13- a( الضكل

أدوت لنسط: ضاقان متماثلان من المطاط الضلب ، ضاقان متماثلان من الزجاج ، قطعتان اأحداهما من )الضوف اأو الفرو( واخرى من الحرير ، خيوط من القطن اأو الحرير ، حاملان.

لخطوت: أولا:

حاملان - بوضاطة بخيطين اأفقي بوضع المطاط ضاقي نعلق ونجعلهما متقاربتين من بعضهما.

ندلك كل منهما وعلى اإنفراد بوضاطة قطعة الضوف. - )ضتنضحن كل منهما بالضحنة الضالبة(

بعضهما - مع تنافرهما نلاحظ بحرية، معلقتين الضاقين نترك .)13-a( الضكل

نضتنتج من النضاط الأول: اأن الضحنات المتضابهة تتنافر مع بعضها

12

ثني:

نعلق ضاقي الزجاج بوضع افقي بخيطين بوضاطة حاملان ونجعلهما -متقاربتين من بعضهما.

ندلك كل منهما وعلى انفراد بوضاطة قطعة الحرير. - )ضتنضحن كل منهما بالضحنة الموجبة(

الضكل - لحظ تنافرهما نلاحظ بحرية، معلقتين الضاقين نترك .)13-b(

نضتنتج من النضاط الثاني: اأن الضحنات المتضابهة تتنافر مع بعضها

ثلث:

نعلق ضاق من الزجاج وضاق اأخرى من المطاط بوضع اأفقي بخيطين -بوضاطة حاملان ونجعلهما متقاربتين من بعضهما.

بالضحنة - الضاق )ضتنضحن الحرير بقطعة الزجاج ضاق ندلك الضاق ضتنضحن الضوف بقطعة المطاط ضاق وندلك الموجبة(

بالضحنة الضالبة(.- .)13-c( نترك الضاقين معلقتين بحرية، نلاحظ تجاذبهما الضكل

نضتنتج من النضاط الثالث: اأن الضحنات المختلفة تتجاذب مع بعضها

)13- b( الضكل

)13- c( الضكل

تذكر

• الضحنات الكهربائية المختلفة تتجاذب مع بعضها. • الضحنات الكهربائية المتضابهة تتنافر مع بعضها.

13

b - لسحن بطريقة لتمس:

علق كرتين من نخاع البيلضان بوضاطة خيطين من مادة عازلة ومن نقطة واحدة.اضحن احدى الكرتين بملامضتها لضاق من الزجاج مدلوكة بالحرير ثم اتركها لتلامض الكرة الخرى غير المضحونة كما في الضكل )a-15(، تلاحظ بعد ذلك اإبتعاد الكرتين عن بعضهما وهذا يدل على ان الكرة الثانية غير المضحونة

.)15-b( قد اكتضبت قضما من ضحنة الكرة الولى بالتماض مما ادى اإلى تنافر الكرتين ضكل

الضكل )15(

هل تعلم

يفقد المعزول المضحون الجضم ان ضحنته الكهربائية عند تركه في الهواء، الكهربائية ضحنته تفريغ ضرعة واإن

تزداد بزيادة رطوبة الجو.

توجد ثلاث طرائق لضحن الأجضام بالكهربائية الضاكنة هي:

a - لسحن بطريقة لدلك:اإذا دلكت بالونا بقطعة من الضوف ضتظهر ضحنة موجبة على قطعة الضوف )نتيجة لفقدها بعضا من الكتروناتها(، بالضحنة المضحون البالون علقت واإذا الإلكترونات(. تلك لإكتضابه )نتيجة البالون على ضالبة ضحنة بينما تظهر الضالبة بخيط من مادة عازلة وقربت منه قطعة الضوف المضحونة بالضحنة الموجبة، تجد ان قطعة الضوف هذه

تجذب اليها البالون، الضكل )14(.

1-3 شحن المادة بالكهربائية

الضكل )14(

14

c- لسحن بطريقة لحث:

• عند تقريب ضاق من المطاط الضلب مضحونة بضحنة ضالبة )تضير ضحنتها ضالبة بعد دلكها بالضوف( من ضطح كرة معدنية متعادلة كهربائيا ومعزولة، فان ضحنة الضاق الضالبة )الإلكترونات( ضوف تنافر بعضا من الكترونات ضطح الكرة وتدفعها اإلى الجهة البعيدة عن الضاق )تدعى هذه اللكترونات بالضحنات الطليقة(، ونتيجة للنقض الحاضل في عدد الكترونات الجهة القريبة من الضاق، تظهر فيها ضحنة موجبة )تدعى هذه الضحنات بالضحنات

.)16-b( لحظ الضكل .)المقيدة• نوضل الكرة المعدنية بالأرض بربط ضطحها بضلك موضول بالأرض )اأو بملامضة ضطحها باضبع اليد( مع بقاء

.)19-c( الضاق المضحونة قريبة من الكرة، نجد ان الضحنات الطليقة قد تضربت اإلى الأرض لحظ الضكل• الضحنة بقاء الكرة نجد قريبة من الضاق بقاء الكرة( مع الضبع عن )نرفع الأرض الكرة مع اإتضال نقطع

.)16-d( المقيدة في موضعها. لحظ الضكل• نبعد الضاق عن الكرة، نجد اأن الضحنات المقيدة )وهي الضحنات الموجبة المخالفة لضحنة الضاق( تتوزع بانتظام

على الضطح الخارجي للكرة. لحظ الضكل )e-16(. وان الضتدلل عن وجود الضحنة من عدمها على جضم ما يتم باضتعمال جهاز الكضاف الكهربائي.

الضكل )16(

15

Electroscope 1-4 الكشاف الكهربائي

جهاز يضتعمل في تجارب الكهربائية الضاكنة لغراض منها:

ما. جضم على كهربائية ضحنة وجود عن الكضف -1المضحون. الجضم على الكهربائية الضحنة نوع لمعرفة - 2

تضنع الكضافات الكهربائية باضكال مختلفة، لحظ الضكل )17(.يتاألف الكضاف الكهربائي من:

• ضاق مضنوعة من المعدن. • قرض معدني )اأو كرة معدنية( يتضل بالطرف العلوي للضاق. • ورقتين رقيقتين )اأو ضريطين( من الذهب اأو اللمنيوم تتضلان بالطرف الضفلي للضاق )او ورقة رقيقة واحدة

من الذهب او اللمنيوم تتضل بالطرف الضفلي للضاق( اأو )تعلق من منتضفها على محور في نهاية الضاق لتكون طليقة الحركة(.

• ضندوق من الزجاج اأو المعدن اأو الخضب ذو نافذة زجاجية . • ضداد من الفلين اأو المطاط في الجزء العلوي من الضندوق لعزل الضاق والورقتين عن الضندوق.

الضكل )17( اضكال مختلفة من الكضافات الكهربائية.

16

دوت لنسط: كضاف كهربائي ، مضط من البلاضتك. خطوت لنسط:

• جافا الضعر يكون اأن )بضرط بالضعر المضط ندلك وبدون زيت(.

• نجعل المضط يلامض قرض الكضاف المتعادل كهربائيا. نلاحظ اإبتعاد ورقتي الكضاف لحظ الضكل )18(.

تفسير لنسط: وقرض المضحون المضط بين التماض حضول عند الكضاف المتعادل كهربائيا، تبتعد ورقتا الكضاف الكهربائي، النوع الورقتين لكتضاب بينهما، تنافر قوة ظهور بضبب

نفضه من الضحنات )مماثلة لضحنة الجضم الملامض(.

الضكل )18(

)19-a( الضكل

1-5 شحن الكشاف الكهربائي

نشاط )a( سحن لكسف لكهربئي بطريقة لتمس )لتوسيل(

، الزجاج من ضاق ، كهربائي كضاف لنسط: أدوت قطعة من الحرير.

خطوت لنسط:• ندلك ضاق الزجاج بقطعة الحرير

.)19-a( الضكل )تظهر على الضاق ضحنة موجبة( • نقرب ضاق الزجاج المضحونة من قرض كضاف متعادل

كهربائيا.

نشاط )b( سحن لكسف لكهربئي بطريقة لحث

17

للكضاف المعدنية الضاق اللمنيوم مع تنافر ورقة تلاحظ اأن الكضاف ضار مضحونا، الضكل )b-19(. وهذا دليل على الضحنة وهي الضالبة بالضحنة الكضاف قرض )ينضحن وهي الموجبة بالضحنة اللمنيوم ورقة وتنضحن المقيدة الضحنة الطليقة(. اأي دائما ينضحن القرض بالضحنة المخالفة لتجاذب ضحناته مع ضحنات الموؤثر والورقة والضاق بالضحنة

المضابهة لتنافر ضحنتهما مع ضحنة الموؤثر.

• على اليد اإضبع )بوضع بالأرض الكضاف قرض نضل قرض الكضاف( مع بقاء ضاق الزجاج المضحونة بالقرب من قرض الكضاف نلاحظ اإنطباق الورقة على ضاق الكضاف الضكـل )c-19()بضبب اكتضاب الكضاف اللكترونات من

الأرض(.

• عن الضبع )نرفع بالأرض الكضاف اإتضال قرض نقطع قرضه( مع بقاء ضاق الزجاج المضحونة بالقرب من قرض

الكضاف. نجد بقاء الورقة منطبقة على ضاق الكضاف.اأخيرا نبعد ضاق الزجاج عن الكضاف، نلاحظ تنافر ورقة

.)19-d( اللمنيوم مع ضـــاق الكضاف، الضكــــلوهذا يدل على توزع الضحنات الباقية )الضحنات التي كانت

مقيدة( على قرض الكضاف والضاق والورقة.

)19- b( الضكل

)19- c( الضكل

)19- d( الضكل

هل تعلممضحون ما موضـــــل ايضـــــال عند بالرض بضلك معدني يقال له بانه موؤرض باعتبار ضحنته فتتعادل ،grounded

الضحنات لتضريف كبير مضتودع الرض الكهربائية التي تنتقل منها واإليها بضهولة.

18

تذكر

ورقتاه - تنفرج التماض بطريقة المضحون الكهربائي الكضاف لكتضابهما ضحنة مماثلة لضحنة الجضم الملامض.

الكضاف الكهربائي المضحون بالحث تنفرج ورقتاه لكتضابهما -ضحنة مخالفة لضحنة الجضم المقرب من قرض الكضاف.

تضتثمر الكهربائية الضاكنة في عمل الجهزة التالية:

لمرذذ:

من اأمثلته جهاز ضبغ الضيارات )اأو ضبغ اي جضم اخر موضل مثل الكرضي( لحظ الضكل )20(، اذ توضل الكهربائي، للمضدر الموجب بالقطب المرذاذ فوهة الخارجة )الطلاء( الضبغة قطيرات جميع يجعل وهذا من فوهته مضحونة بضحنة موجبة، فتتباعد بعضها عن

بعض بضبب قوى التنافر بينها.

1-6 بعض التطبيقات العملية عن الكهربائية الساكنة

الضكل )20(

19

اما الجضم الموضل المراد ضبغه مثل الضيارة اأو الكرضي فيوضل مع القطب الضالب للمضدر اأو يوضل بالرض وهذا يضاعد على اإنجذاب قطيرات الضبغ اإلى ضطح ذلك الجضم مما يجعل عملية الضبغ هذه متجانضة وجيدة.

وتضتثمر الكهربائية الضاكنة ايضا في تطبيقات اخرى مثل اأجهزة الضتنضاخ وفي اأجهزة الترضيب التي تضتعمل في معامل ضناعة الأضمنت للتقليل من التلوث البيئي وكذلك في تثبيت مواد التجميل والعدضات اللاضقة.

تقسم لمود من حيث قبليته على لتوسيل لكهربئي إلى:

:)Conductors( لموسلات -1الضالبة الكهربائية الضحنات من وفرة تحتوي مواد هي اأمثلتها من بالنواة( الرتباط ضعيفة )اللكترونات الضحنة النحاض والفضة والألمنيوم وغيرها وتتحرك اللكترونات خلال

هذه المواد بضهولة، فهي موضلات جيدة، الضكل )21(.

:)Insulators( 2- لعوزل مثل بحرية، الكهربائية الضحنات فيها تتحرك ل مواد هي

الزجاج والضوف والمطاط وغيرها الضكل )22(.

الضكل )21( مادة موضلة

الضكل )22( مادة عازلة

إختلاف المواد من حيث التوصيل الكهربائي 7-1

هل تعلمتوجد مواد تضمى اضباه الموضلات تمتلك والجرمانيوم( الضيلكون )مثل ظروف في كهربائي توضيل قابلية معينة وتضلك ضلوك العازل في ظروف

اأخرى.

من لمسهدت لتي تحتج إلى تفسير :

• اإذا مضكت بيدك ضاق من النحاض من اأحد طرفيها ودلكتها بقطعة من الضوف اأو الفرو وقربتها من قضاضات ضغيرة وقد اليها، القضاضات تلك اإنجذاب عدم تلاحظ الورق من هو: ذلك حقيقة ولكن تنضحن. لم النحاض ضاق ان تعتقد ان الضحنات الكهربائية المتولدة على ضاق النحاض بالدلك والممضوكة باليد قد تضربت مباضرة اإلى الرض عن طريق

جضمك.

20

• طرفيها اأحد من نفضها النحاض من ضاق مضكت لو المطاط(، من كفا لبضت )اأو عازلة مادة من بمقبض الضوف من بقطعة الضاق ودلكت )23( ضكل الورقية، القضاضات تلك من قربتها ثم الفرو اأو اأن ذلك من فنضتنتج الضاق، نحو تنجذب اأنها تجد الضاكنة بالكهربائية ضحنها يمكن النحاض ضاق واحتفاظها بالضحنات لفترة قضيرة اإذا كانت معزولة.

الضكل )23(

تتنافر المتضابهة الكهربائية الضحنات اأن عرفنا لقد مع تتجاذب المختلفة الكهربائية والضحنات بعضها مع بين متبادلـة كهربائية قوى وجود يعني وهذا بعضها،

الضحنات توؤدي اإلى تنافرها اأو تجاذبها. الضكل )24(.المتبادلة الكهربائية القوة اإن كولوم العالم لقد وجد تتناضب ضاكنتين نقطيتين كهربائيتين ضحنتين بين مع وعكضيا مقداريهما ضرب حاضل مع طرديا تناضبا

مربع البعد بينهما.

والضيغة الرياضية لقانون كولوم هي:

الضكل )24(

Coulomb's law 1-8 قانون كولوم

مقدار الضحنة الولى × مقدار الضحنة الثانية مربع البعد بين الضحنتينالقوة الكهربائية = ثابت ×

21

مثال

(+4× 10-6C)×(+9×10-6C) 9×4×9×10+9-6-6

(0.06m)2 36×10-4F12=9×109 =

F12=90N

×

q2=+ 9 × 10-6 Cq1=+ 4 × 10-6 C

.)N( القوة الكهربائية مقاضة بوحدة النيوتن :)F( حيث .)C( مقداركل من الضحنتين النقطيتين مقاضة بوحدة الكولوم )q2 ، q1(

.)m( البعد بين مركزي الضحنتين مقاضا بوحدة المتر )r( )k( ثابت التناضب يعتمد على نوع مادة الوضط بين الضحنتين ومقداره في الفراغ يضاوي:

N.m2

C2

k = 9×109

وضعت ضحنة كهربائية نقطية موجبة مقدارها )6C-10×4+( على بعد )0.06m( من ضحنة كهربائية نقطية اخرى موجبة ايضا مقدارها )6C-10×9+(. اإحضب مقدار :

1- القوة التي توؤثر بها الضحنة الأولى على الضحنة الثانية. وما نوعها ؟ 2- القوة التي توؤثر بها الضحنة الثانية على الضحنة الأولى. وما نوعها ؟

الحل: نطبق قانون كولوم:

1- لتكن )F12( القوة التي توؤثر فيها الضحنة الأولى على الضحنة الثانية:

بما ان القوة الكهربائية موجبة فهي قوة تنافر

22

)25-b( الضكل

)25-a( الضكل

شحنة الاختبارq

شحنة الاختبارq

2- لتكن )F21( القوة التي توؤثر بها الضحنة الثانية على الضحنة الأولى:

بما ان القوى متبادلة بين الضحنات الكهربائية، فانها تخضع للقانون الثالث لنيوتن اأي ان: F21 = - F12

وهذا يعني ان القوة الكهربائية التي توؤثر فيها الضحنة الأولى على الضحنة الثانية تضاوي القوة التي توؤثر بها الضحنة الثانية على الضحنة الأولى بالمقدار وتعاكضها بالتجاه.

(+9× 10-6C)×(+4×10-6C) 9×9×4×10+9-6-6

(0.06m)2 36×10 -4F21=9×109 =

F21=90N

×

ماهو المجال الكهربائي ؟ وكيف نضتدل على وجوده ؟نفرض ان لدينا ضحنة نقطية موجبة )q( في نقطة معينة. يعرف تاأثيرا بها المحيط الحيز في تحدث الضحنة هذه ان نقطة اأي عند الكهربائي المجال ويختبر الكهربائي، بالمجال Test( تضمى ضحنة الختبار بوضاطة ضحنة ضغيرة موجبة فيها الموؤثرة القوة وتقاض النقطة تلك في توضع )charge

لمعرفة مقدار المجال الكهربائي.

يبين الضكل )a-25( ضحنة نقطية موجبة )q+( تولد مجال q ( هي ضحنة الختبار. كهربائيا، وضحنة )

كهربائية لضحنة كهربائيا مجال يمثل )25-b( والضكل ما، نقطة عند الكهربائي المجال ان يعني ضالبة )q-(. وهذا الختبار ضحنة في الموؤثرة الكهربائية القوة بدللة يعرف

الموضوعة في تلك النقطة .

The electric field 1-9 المجال الكهربائي

والقوة هي قوة تنافر

23

نقطيتين ضحنتين بين الكهربائي المجال )a(متضابهتين .

)b( المجال الكهربائي بين ضحنتين نقطيتين مختلفتين

F E = q

القوة الكهربائية مقدار الضحنة الختباريةمقدار المجال الكهربائي =

الضكل )26(

لذلك فان مقدار المجال الكهربائي في اية نقطة في الفضاء يعرف بانه القوة الكهربائية لوحدة الضحنة الموؤثرة q ( موضوعة في تلك النقطة. في ضحنة اختبارية ضغيرة موجبة )

ويمكن ايجاد مقدار المجال الكهربائي من العلاقة التية:

حيث ان:. N

C

)E( تمثل مقدار المجال الكهربائي مقاضا بوحدات .)N( مقدار القوة الكهربائية مقاضة بوحدات )F(

.)C( الضحنة الختبارية الموجبة مقاضة بوحدات الكولوم )q (

الموجبة الضحنة من تبداأ مرئية( )غير بالرضم بخطوط قوى يمثل الكهربائي المجال اأن بالذكر الجدير ومن وتنتهي بالضحنة الضالبة.

والضكل )a-26( يوضح المجال الكهربائي بين ضحنتين نقطيتين متضابهتين والضكل )b-26( يوضح المجال الكهربائي بين ضحنتين نقطيتين مختلفتين.

24

الشكل )27(

المجال الكهربائي المنتظم:

متشاويتين بشحنتين مشحونين متوازيين مشتويين معدنيين لوحين بين المتولد المنتظم الكهربائي المجال مقدارا ومختلفتين في النوع فتكون خطوط هذا المجال متوازية مع بعشها وتبعد عن بعشها بابعاد متشاوية وتكون

عمودية على اللوحين، )اأي هو المجال الثابت المقدار والاتجاه بجميع نقاطه(، لاحظ الشكل )27(.

لوح موجب الشحنةلوح سالب الشحنة

مثال

شحنة كهربائية نقطية موجبة مقدارها )C 9-10×2+(، وشعت عند نقطة في مجال كهربائي فتاأثرت بقوة مقدارها )N 6-10 × 4(. ما مقدار المجال الكهربائي في تلك النقطة ؟

الحل: لدينا من معطيات الشوؤال:

E = 2×103

F = 4 × 10-6 N

q = + 2 × 10-9 C

FE = q

N

C

4×10 -6 NE = 2×10 -9 C

F = q E

مقدار المجال الكهربائي

25

أسئلة الفصل الأول

اإختر العبارة الضحيحة لكل مما ياأتي: س1

عدد فاإن الضحنة متعادل معزول من جضم موضل )1.6×10-9C( مقدارها ضحنة فقدان عند -3الإلكترونات التي فقدت من هذا الجضم يضاوي:

108 الكترونا -a

b- 1010 الكترونا

c- 109 الكترونا

d- 1012 الكترونا

1- الذرة المتعادلة هي ذرة:

ضحنة. اأية مكوناتها تحمل ل -a

بروتوناتها. عدد يضاوي اإلكتروناتها عدد -b

بروتوناتها. عدد من اأكبر اإلكتروناتها عدد -c

نيوتروناتها. عدد يضاوي اإلكتروناتها عدد -d

2- يضير الجضم مضحونا بضحنة موجبة اإذا كانت بعض ذراته تمتلك:

البروتونات. عدد من اأكبر الإلكترونات من عدد -a

البروتونات. عدد من اأقل الإلكترونات من عدد -b

الإلكترونات. عدد من اأكبر النواة في النيوترونات من عدد -c

النيوترونات. عدد من اأكبر النواة في البروتونات من عدد -d

26

)q2 ، q1( اإحداهما موجبة والأخرى ضالبة وعندما كان البعد بينهما )3cm( كانت نقطيتان ضحنتان -5قوة التجاذب بينهما )F1(. فاإذا اأبعدت الضحنتين عن بعضهما حتى ضار البعد بينهما )6cm( عندها القوة

بينهما )F2(. تضاوي:

F2= 12

F1 -a

F2 = 2 F1 -b

F2 = 4 F1 -c

F2= 14

F1 -d

6- بعد ضيرك على ضجادة من الضوف ولمضت جضما معدنيا )مثل مقبض الباب(، فانك غالبا ما تضاب اإن ذلك وضبب المعدني والجضم يدك اإضبع بين الكهربائي للتفريغ نتيجة خفيفة، كهربائية بضعقة

الضحنات الكهربائيه قد:a -.ولدها جضمكb -.ولدتها الضجادةc -.ولدها الجضم المعدنيd -.تولدت نتيجة الحتكاك بين جضمك والضجادة

ضالبة باأخرى الضحنتين اأحدى اأضتبدلت فاإذا )10cm( بينهما البعد موجبتان نقطيتان ضحنتان -4وبالمقدار نفضه فاأن مقدارالقوة بينهما:

ضفرا. -a

عليه. كان مما اأقل -b

عليه. كان مما اأكبر -c

ليتغير. -d

27

7- الجضم )A( مضحون بضحنة)2µC+( والجضم )B( ضحنته )6µC+( فاأن القوة الكهربائية المتبادلة

بين الجضمين )A و B( هي:

a -3FAB = - FBA

b - FAB = + FBA

c -FAB = - FBA

d -FAB = - 3FBA

بضحنة مضحون الورقتين ذي كهربائي كضاف قرض من موجبة بضحنة مضحون جضم تقريب عند -8موجبة اأيضا فان ذلك يوؤدي الى:

الكضاف. ورقتي انفراج مقدار ازدياد -a

الكضاف. ورقتي انفراج مقدار نقضان -b

الكضاف. ورقتي اإنطباق -c

الكضاف. ورقتي اإنفراج مقدار ليتاثر -d

9- عند تقريب جضم مضحون بضحنة ضالبة من قرض كضاف كهربائي متضل بالأرض:

a ..تنفرج ورقتا الكضاف نتيجة ظهور ضحنة ضالبة عليهما

b ..تنفرج ورقتا الكضاف نتيجة ظهور ضحنة موجبة عليهما

c ..تبقى ورقتا الكضاف على انطباقهما على الرغم من ظهور ضحنة موجبة على قرضه

d ..تبقى ورقتا الكضاف على انطباقهما على الرغم من ظهور ضحنة ضالبة على قرضه

28

س2

س3

س4

س5

علل ما ياأتي:

وضح كيفية ضحن كضاف كهربائي بضحنة موجبة باإضتعمال:

عدد طرائق ضحن الأجضام بالكهربائية الضاكنة

تجهز ضيارات نقل الوقود بضلاضل معدنية في موؤخرتها تلامض الرض.- 1

تتعادل ضحنة الجضم المضحون بالضحنة الموجبة اأو الضالبة عند اإيضاله بالرض.- 2

يزداد انفراج ورقتي الكضاف الكهربائي المضحون بالضحنة الضالبة عند تقريب جضم مضحون بضحنة - 3

ضالبة من قرضه.

موجبة. بضحنة مضحونة الزجاج من ضاق -a

ضالبة. بضحنة مضحونة المطاط من ضاق -b

معزولة معدنية وكرة موجبة( )ضحنتها بالحرير مدلوكة الزجاج من ضاق اأضتعملت :)a –b-c( متعادلة. لحظ الإضكال الثلاثة التالية

الحالت الثلاث )a-b-c( ؟ وضح طريقة اإنتقال الضحنات اإن في كهربائية ضحنات تنتقل هل -1

حضلت.حالة. كل في المعدنية الكرة على ضتظهر التي الكهربائية الضحنات نوع حدد -2

الثلاث؟ الحالت من كل في الزجاج ضاق على الموجبة الضحنة لمقدار يحضل ماذا -3

29

اأراد اأحد الطلبة اأن يضحن كضافا كهربائيا متعادل بطريقة الحث فقرب من قرضه ضاق من الزجاج مضحونة بضحنة موجبة ولمض قرض الكضاف باأضبع يده مع وجود الضاق قريبة من قرضه. ثم اأبعد الضاق عن قرض الكضاف واأخيرا رفع اإضبع يده عن قرض الكضاف. غير كضاف على حضل الكضاف)اأي ورقتي انطباق الطالب وجد الخطوات هذه كل بعد

مضحون(. ما تفضير ذلك؟

اكتب نوع الضحنة في الضكال التالية:

س6

س7

30

س1

س2

س3

المسائل

ضحنتان كهربائيتان نقطيتان متماثلتان قوة التنافر بينهما تضاوي )7N-10×9( عندما كان البعد بينهما )10cm(. اإحضب مقدار ضحنة كل منهما ؟

1 × 10-9C :ج

ضحنتان كهربائيتان نقطيتان موجبتان متماثلتان مقدار كل منهما )9C-10×3( والبعد بينهما )5cm(.اأحضب مقدار قوة التنافر بينهما.

مقدار P في مجال كهربائي وكان نقطة عند مقدارها وضعت ضحنة كهربائية المجال الكهربائي ، احضب مقدار القوة الكهربائية الموؤثرة فيها.

3.24 × 10-5N :جمقدار قوة التنافر بين الضحنتين

12N :ج مقدار القوة الكهربائية

لفسل، مسئل حل قبل للطلبة لاسس وقسمة سرب طريقة توسيح لمدرس من يرجى *

.)4( سفحة أنظر

+3µ C

4 × 106 NC

الفصلالثاني2

Magnetism المغناطيسية

مفردات الفصل

المغناطيضية. مفهوم 1-2

المغناطيضية. المواد 2-2

المغناطيضي. المجال 3-2

المواد. تمغنط 4-2

بالدلك. التمغنط طريقة a - 4-2

بالحث. التمغنط طريقة b - 4-2

31

32

السلوكية الأهداف

بعد درسة هذ لفسل ينبغي ن يكون لطلب قدر على أن :

- ، البارامغناطيضية ، المغناطيضية )الدايا للمواد المغناطيضية الخواض بين الفرق يوضح

الفيرومغناطيضية(.

يضف ضكل خطوط المجال المغناطيضي. -

يضتنتج اأن المجال المغناطيضي يمكنه النفاذ خلال مواد مختلفة. -

يقارن بين المغناطيض المتولد من طريقة التمغنط بالدلك وطريقة التمغنط بالحث )التاأثير(. -

العلمية المصطلحات Magnetالمغناطيض

المغناطيضي Magnetic fieldالمجال

المغناطيضية Magnetic materialsالمواد

المغناطيضي Magnetic inductionالحث

مغناطيضية Magnetic barضاق

المغناطيضي Lode stoneالحجر

المغناطيضية Magnetic Compassالبوضلة

البوضلة Compass Needleاإبرة

33

الضكل )3(

الضكل )1( الحجر المغناطيضي

اليه يجذب معدنا اليونانيون اكتضف قرنا 25 منذ من يتركب الذي المغنيت اضم عليه اطلقوا الحديد قطع اأوكضيد الحديد الأضود )Fe3O4( واأضبح معروفا بالحجر

المغناطيضي )Lode stone( لحظ الضكل )1(.

بضكل منها الضناعية المغانط من مختلفة انواع توجد لحظ .U حرف بضكل مغناطيض ومنها مغناطيضية ضاق

الضكل )2(.

وفي اليومية، حياتنا في مهما دورا المغناطيضية تلعب الضناعة، والمغانط الكهربائية الضخمة تضتعمل لرفع قطع

الفولذ اأو حديد الخردة )الضكراب( لحظ الضكل )3(.

الضكل )الضماعة( الضوت مولدات في يضتعمل كما واأجهزة والتلفاز الكهربائية والمحركات والمولدات .)4(

التضجيل الضوتية.

الضكل )2( المغانط الضناعية

2-1 مفهوم المغناطيسية

الضكل )4(

34

للاآلة المطبعية الحروف في اأيضا ويضتعمل الكاتبة الضكل )5(.

كذلك يضتعمل المغناطيض في بوضلات الملاحة دائمي مغناطيض هي البوضلة اإبرة .)6( الضكل ضغير يمكنه الدوران بحرية في مضتوى افقي حول

محور ضاقولي مدبب.

الضكل )5(

الضكل )6(

الضكل )a-7( مواد دايامغناطيضية

2-2 المواد المغناطيسية

لخواضها وفقا المختلفة المواد تضنف المغناطيضية اإلى ثلاثة انواع:

مغنطيسية: لدي -1

القوي المغناطيض مع تتنافر التي المواد هي النحاض، الإنتيمون، ، البزموث )مثل ضعيفا تنافرا

.)7-a( الضكل )الضيليكون ، الفضة ... وغيرها

خطوط المجال المغناطيضي

35

الضكل )b-7( مواد بارامغناطيضية

الضكل )c-7( مواد فيرومغناطيضية

لبر مغنطيسية: -2

هي المواد التي تنجذب بالمغناطيض القوي تجاذبا ضعيفا )مثل المنيوم ، كالضيوم ، ضوديوم ، تيتانيوم...

.)7-b( الضكل )وغيرها

لفيرومغنطيسية: -3

الإعتيادي، بالمغناطيض تنجذب التي المواد هي فهي تمتلك قابلية تمغنط عالية. )مثل الحديد ، الفولذ،

.)7-c( الضكل )النيكل ، الكوبلت... وغيرها

من الضكل )8( نلاحظ بعضا من المواد المضنوعة المغناطيض نحو بقوة تنجذب الفيرومغناطيضية من )مثل ماضكات الأوراق والدبابيض والإبر... وغيرها(.

بينما قلم الرضاض وقطع الطباضير والممحاة ل تتاأثر بالمغناطيض.

الضكل )8(

خطوط المجال المغناطيضي

36

لاأقطب لمغنطيسية:

اأحدهما مغناطيضيين، قطبين يحتوي المغناطيض يضمى بالقطب المغناطيضي الضمالي )اأو القطب الباحث المغناطيضي بالقطب يضمى والآخر الضمال( عن

الجنوبي )القطب الباحث عن الجنوب(. في مناطق بانها المغناطيضية: الأقطاب وتعرف المغناطيض يكون عندها مقدار القوة المغناطيضية باأعظم

.)9-a ، b ، c( مايمكن لحظ الضكل

الضكل )b-9( مغناطيض بضكل ضاق مضتقيمة.

عند عالي بتركيز الحديد برادة تجمع يوضح )9-a( الضكل القطبين المغناطيضيين لضاق مغناطيضية مضتقيمة.

القطبين عند عالي بتركيز الحديد برادة تجمع )9-c( الضكل .U المغناطيضيين لمغناطيض بضكل حرف

بل منفرد، بضكل لتوجد المغناطيضية، الأقطاب توجد بضكل اأزواج متضاوية بالمقدار ومختلفة في النوع )اأحدهما قطب ضمالي والآخر قطب جنوبي(.

فاذا قطع المغناطيض اإلى عدة قطع كبيرة اأو ضغيرة قطبين تمتلك قطعة كل اأن نجد عددها، كان ومهما مغناطيضيين هما )قطب ضمالي وقطب جنوبي( الضكل

.)10(الضكل )10( على الرغم من تقطيع المغناطيض اإلى عدة قطع ضمالي اأحدهما قطبين تمتلك مغناطيض، هي قطعة كل فان

والآخر جنوبي.

37

لقوى بين لاأقطب لمغنطيسية:

)من عرفت فكما الكهربائية. الضحنات بين الموؤثرة القوى تلك تضبه بقوة البعض بعضها في توؤثر المغانط مع تتجاذب المختلفة والضحنات بعضها مع تتنافر المتضابهة الكهربائية الضحنات اأن الول(، للفضل دراضتك بعضها، وكذلك فاإن القطاب المغناطيضية المتضابهة تتنافر مع بعضها وال قطاب المغناطيضية المختلفة تتجاذب مع

.)11-b( و )11-a( بعضها. الضكل

)a-11( القطاب المغناطيضية المتضابهة تتنافر عن بعضها. )b-11( ال قطاب المغناطيضية المختلفة تتجاذب مع بعضها.

اأدوت لنسط: ضاقان مغناطيضيان ، خيط ، كلاب ، حامل )من مادة لتتاأثر بالمغناطيض(.

لخطوت:منتضفها( - )من ثقلها مركز من المغناطيضية الضاق نعلق

وضع في حرة ونتركها والحامل والكلاب الخيط بوضاطة اأفقي. نلاحظ اأن الضاق المغناطيضية تتخذ وضعا اأفقيا بموازاة

خط )الضمال – الجنوب( الجغرافي تقريبا. الضكل )12(.الضمالي - قطبها ونجعل اأخرى مغناطيضية ضاقا بيدنا نمضك

)N( بارزا من اليد.نقرب القطب الضمالي للضاق المغناطيضية الممضوكة باليد من -

.)13-a( القطب الضمالي للضاق المغناطيضية المعلقة الضكلماذا نلاحظ ؟

الضكل )12(

نشاط )1( قوى لتجذب ولتنفر بين لاأقطب لمغنطيسية

38

• نجد اأن القطب الضمالي للمغناطيض الطليق يبتعد عن القطب الضمالي للمغناطيض الممضوك باليد وهذا ناتج عن تنافرهما.

نعكض قطبية الضاق الممضوكة باليد )نجعل قطبها الجنوبي )S( هو القطب البارز من اليد في هذه المرة( ثم -نقربه من القطب الجنوبي للضاق المغناطيضية المعلقة الضكل )b-13(. ماذا نلاحظ؟

• ناتج باليد، وهذا الممضوك للمغناطيض الجنوبي القطب يبتعد عن الطليق للمغناطيض الجنوبي القطب اأن نجد كذلك عن قوة التنافر بينهما.

للضاق - القطب الجنوبي باليد من الممضوكة المغناطيضية للضاق الضمالي القطب الضابقة ونقرب العملية نكرر المعلقة الضكل )c-13(. ماذا نلاحظ؟

• نجد اأن القطبين ينجذبان من بعضهما في هذه الحالة ، وهذا ناتج عن تاثرهما بقوة تجاذب.

نستنتج من لنسط:

القطاب المغناطيضية المتضابهة تتنافر مع بعضها، بينما ال قطاب المغناطيضية المختلفة تتجاذب مع بعضها.

الضكل )13(

39

المجال المغناطيضي في منطقة ما، هو الحيز تاأثير فيه يظهر والذي بالمغناطيض يحيط الذي

القوى المغناطيضية. لحظ الضكل )14(.

الضكل )14(

تمثيل لمجل لمغنطيسي:

يمثل المجال المغناطيضي بالرضم بخطوط تمتاز بكونها:

القطب من تتجه مرئية غير مقفلة خطوط المغناطيض خارج الجنوبي القطب نحو الضمالي

ومكملة دورتها داخله. لحظ الضكل )15(.

حول المغناطيضي المجال خطوط ترضم اأو المغناطيضية البوضلة باضتعمال مغناطيض وكذلك ضغيرة مغناطيضية بوضلات مجموعة الحديد. برادة باضتعمال عنها الكضف يمكن

لحظ الضكل )16(.

الضكل )16( رضم خطوط المجال المغناطيضي

الضكل )15(

2-3 المجال المغناطيسي

40

دوت لنسط: ضاق مغناطيضية ، لوح من الزجاج ، برادة الحديد.

لخطوت:

نضع لوح الزجاج على الضاق المغناطيضية وبمضتوي افقي. -ماذا - بلطف. اللوح وننقر الزجاج لوح على الحديد برادة ننثر

نلاحظ ؟

نلاحظ اأن برادة الحديد قد ترتبت بضكل خطوط وهذه الخطوط تمثل خطوط المجال المغناطيضي حول الضاق المغناطيضية الضكل

.)17(المغناطيضي كما المجال الضكل )17( خطوط

تبينه برادة الحديد حول ضاق مغناطيضية.

نشاط لكسف عن خطوط لمجل لمغنطيسي بستعمل بردة لحديد

سوؤل هل المجال المغناطيضي يمكنه النفاذ خلال جضم الإنضان اأو خلال بعض المواد الخرى ؟ الإجابة عن

هذا الضوؤال تتوضح في اإجراء النضاطين الأتيين:

نشاط )1( لمجل لمغنطيسي يمكنه لنفذ خلال جسم لاإنسن

الضكل )18( المجال المغناطيضي يمكنه النفاذ من خلال جضم الإنضان.

من مضنوعة الورق مثبتات من مجموعة لنسط: أدوت الفولذ )مواد فيرومغناطيضية(، مغناطيض قوي.

الخطوات:نضع الضاق المغناطيضية على كف يدنا. -نضع راحة يدنا على مجموعة من مثبتات الورق. -نرفع كف يدنا اإلى الأعلى. ماذا نلاحظ ؟ -

نجد اأن مجموعة كبيرة منها قد انجذبت اإلى راحة كف يدنا الضكل )18(. ما تفضير ذلك ؟

الجواب هو: اأن المجال المغناطيضي يمكنه النفاذ خلال جضم الإنضان.

41

أدوت لنسط: ضاق مغناطيضية ، قطعة من ورق المقوى الكارتون اأو الزجاج، مجموعة من مضامير اأو قطعة من الخضب

الحديد ، اضطوانة من الزجاج ، ماء.:)a( لخطوت/ لجزء

نمضك الضاق المغناطيضية بوضع ضاقولي باليد، - نضع بعض مضامير الحديد بلطف على قطعة ورق -

المقوى. ونضعها - الخرى باليد المقوى ورقة قطعة نمضك

فوق القطب العلوي للمغناطيض.بمضار - الورقة تحت المغناطيضية الضاق نحرك

دائري اأو بخط مضتقيم. ماذا نلاحظ ؟ القطب نحو تنجذب المضامير مجموعة اأن تجد نفضه المضار متبعة وتتحرك للضاق المغناطيضي .)19-a( لحركة القطب المغناطيضي، لحظ الضكل

: )b( لجزءالإضطوانة - داخل الحديد مضامير مجموعة نضع

في الماء من مناضبة كمية نضب ثم الزجاجية، )19-b( الإضطوانة. الضكل

جدار - من المغناطيضية الضاق قطبي اأحد نقرب الإضطوانة. ماذا نلاحظ ؟ تجد ان المضامير تنجذب

نحو قطب المغناطيض القريب منها.نحرك القطب المغناطيضي للضاق حول الإضطوانة. -

تجد اأن المضامير تتحرك متبعة المضار نفضه لحركة القطب المغناطيضي.

نشاط )2( لمجل لمغنطيسي يمكنه لنفذ من خلال مود مختلفة

)19-b( الضكل

نضتنتج من هذا النضاط ان المجال المغناطيضي يمكنه النفاذ خلال مواد مختلفة )مثل ورق المقوى الضميك والزجاج والماء(.

)19-a( الضكل

42

طريقة لتمغنط بلدلك: -aبدلكها وذلك الخياطة( ابرة )مثلا فولذ قطعة مغنطة يتم للضاق المغناطيضي القطب تحريك مغناطيض، ويجب باأحد قطبي بطيئة وبحركة فقط واحد باتجاه الفولذ اإبرة فوق المغناطيضية

وتكرر بمرات عدة. واأن مغناطيضا، الفولذ اإبرة تضير العملية من الإنتهاء بعد القطب المغناطيضي المتولد في نهاية جهة الدلك لإبرة الفولذ يكون

الضكل )20( التمغنط بالدلكدائما بنوعية مخالفة للقطب المغناطيضي الدالك الضكل )20(.

2-4 تمغنط المواد

يمكن أن نحسل على لمغنط لدئمية ولمغنط لموؤقتة بطريقتين:

طريقة لتمغنط بلحث: - b

أولا: لتمغنط بلتقريب: عند وضع مادة فيرومغناطيضية غير ممغنطة )مثل مضمار من مغناطيض من بالقرب )اأو قوي مغناطيضي مجال داخل الحديد( قوي من غير حدوث تماض بين مضمار الحديد والمغناطيض( الضكل

.)21(فان مضمار الحديد غير الممغنط ضيكتضب المغناطيضية بالحث )اأي بالتاأثير( ويتولد على طرفي مضمار الحديد قطبان مغناطيضيان اأحدهما قطب ضمالي والآخر قطب جنوبي، علما بان طرف مضمار الحديد القريب من المغناطيض الموؤثر يكون قطبا مخالفا في النوع يتولد للمضمار البعيد الطرف وفي . الموؤثر المغناطيضي للقطب

قطبا مغناطيضيا مضابها له.ثني: لتمغنط بلتير لكهربئي لمستمر:

الطريقة المفضلة لمغنطة قطعة من مواد فيرومغناطيضية مثل عبارة عن )الملف داخل ملف مجوف بوضعها ذلك يتم )الفولذ( ضلك موضل معزول ملفوف بضكل لولبي( اأو لف الضلك الموضل

المعزول مباضرة حول مضمار اأو برغي من الفولذ الضكل )22(

المغناطيضي الضكل )21( الحث

الضكل )22(

43

بالمغناطيض يضمى مغناطيض على نحضل مناضبة(. فولطيتها )تكون بطارية بقطبي الضلك طرفا ويوضل الكهربائي.

ومقدار قوة المغناطيض الكهربائي يعتمد على: مقدار التيار المضتمر المنضاب في الدائرة الكهربائية.- 1 عدد لفات الضلك حول قطعة الفولذ )عدد لفات الملف(.- 2 نوع المادة المراد مغنطتها.- 3

يفقد المغناطيض مغناطيضيته بطرائق عدة منها لحظ الضكل )23(:a -.الطرق القوي b -.هل تعلم التضخين الضديد

مادة هـي المغناطيضيـة الحافظــة فيرومغناطيضية تضتعمــل لحمايـة الجهـزة الخارجيـة المغناطيضيـة التاأثيرات من مـن الدائمـة المغانـط ولحفظ )كالضاعـات(

زوال مغناطيضيتها بمرور الوقت.

الضكل )23(

44

س1

1- تضتعمل البوضلة المغناطيضية لرضم خطوط المجال المغناطيضي حول مغناطيض معين، وذلك لأن اإبرة البوضلة هي:

مدبب. ضاقولي محور حول اأفقي مضتوى في بحرية الدوران يمكنه ضغير دائمي مغناطيض -aعنه. الكهربائي التيار اأنقطاع من زمنية فترة بعد مغناطيضيته يفقد كهربائي مغناطيض -b

النحاض. من مضنوعة -c.U حرف وبضكل ضغير دائمي مغناطيض -d

اإختر العبارة الضحيحة لكل مما ياأتي:

أسئلة الفصل الثاني

2- المغانط الدائمية تضنع من مادة:a ..النحاض b ..الألمنيوم c ..الحديد المطاوعd . .الفولذ

في كما U حرف بضكل دائمي مغناطيض قطبي بين ضغيرة مغناطيضية بوضلة وضعت -3الضكل ادناه اي من التجاهات التالية هو: التجاه الضحيح الذي تضطف به اإبرة البوضلة داخل المجال

المغناطيضي.

45

الى: المغناطيضية لخواضها وفقا المختلفة المواد تضنف -4

مغناطيضية. الدايا -a

مغناطيضية. البارا -b

مغناطيضية. الفيرو -c

الدايا مغناطيضية والبارا مغناطيضية والفيرو مغناطيضية. -d

ضغيرة. قطع اإلى مغناطيضية ضاق تقطيع عند - 6

ممغنطة. غير ضغيرة قطع على نحضل -a

جنوبي. قطب اأو ضمالي قطب اأما واحد مغناطيضي قطب منها قطعة كل تمتلك -b

جنوبيان. وقطبان ضماليان قطبان مغناطيضية اأقطاب اأربعة منها قطعة كل تمتلك -c

جنوبي. والآخر ضمالي اأحدهما مغناطيضيين قطبين منها قطعة كل تمتلك -d

بانها: تمتاز بخطوط بالرضم المغناطيضي المجال يمثل -5

مقفلة. غير -a

المغناطيض. خارج الجنوبي القطب نحو الضمالي القطب من تتجه -b

بينها. فيما تتقاطع -c

مرئية. -d

46

س4

س5الحديد برادة باإضتعمال المغناطيضي المجال خطوط مضاهدة فيه يمكنك نضاطا اأضرح

لضاق مغناطيضية مضتقيمة.

اأرضم مخططا يوضح ضكل خطوط المجال المغناطيضي للحالت الآتية:

س2 علل/في كثير من الأحيان تكون المغانط ملائمة للاضتعمال في اأبواب خزانات الملابض

والثلاجة الكهربائية؟

س3لو اأعطي لك ثلاث ضيقان معدنية متضابهة تماما اأحداهما األمنيوم والآخرى حديد والثالثة

مغناطيض دائمي، وضح كيف يمكنك اأن تميز الواحدة منها عن الآخريات.

الفصلالثالث3

Electric current التيار الكهربائي

3-1 حركة الضحنات الكهربائية.

الكهربائي. 3-2 التيار

3-3 الدائرة الكهربائية.

الكهربائي. التيار 3-4 قياض

3-5 فرق الجهد الكهربائي.

3-6 قياض فرق الجهد الكهربائي.

3-7 المقاومة الكهربائية ووحدة قياضها.

3-8 قانون اأوم.

3-9 طرائق ربط المقاومات الكهربائية.

3-10 الدائرة القضيرة.

3-11 ربط الخلايا الكهربائية.

مفردات الفصل

47

48

السلوكية الأهداف

بعد درسة هذ لفسل ينبغي أن يكون لطلب قدر على ن :

يميز بين التيار اللكتروني والتيار الضطلاحي. -

يوضح الفرق بين طريقة ربط الميتر والفولطميتر في دائرة كهربائية فيها حمل. -

يشرح ما المقضود بالمقاومة الكهربائية. -

يعبر عن قانون اأوم بضيغة رمزية رياضية. -

يعدد العوامل التي تتوقف عليها مقدار مقاومة موضل. -

يضتنتج الطريقة المفضلة لربط الجهزة الكهربائية في المنزل. -

يضمم دائرة كهربائية فيها اأكثر من خلية كهربائية مربوطة بحيث تجهز الدائرة بتيار اكبر. -

العلمية المصطلحات Electric chargeضحنة كهربائية

Electric currentالتيار الكهربائي

Conventional currentالتيار الضطلاحي

Ampereاأمبير

Electronic currentالتيار اللكتروني

Potential differenceفرق الجهد

Resistanceمقاومة

Resistances in parallelالمقاومات على التوازي

Resistances in seriesالمقاومات على التوالي

Ohm,s lawقانون اومElectric energyالطاقة الكهربائية

Electric circuitsالدوائر الكهربائية

Electric lampمضباح كهربائي

Voltفولط

Conductorsالموضلات

Insulatorsالعوازل

49

3-1 حركة الشحنات الكهربائية

الضكل )1( اأجهزة كهربائية

من المعروف ان الكترونات المدارات الخارجيــة )الكترونات ضعيفة تكون )conductors( الموضلة المواد في التكافوؤ( مجال الى اللكترونات هذه تعرضت فاإذا بنواتها، الرتباط باإتجاه الموضل ذرات بين ضتتحرك فاأنها خارجي كهربائي معاكض لإتجاه المجال الكهربائي الموؤثر )E( لن اللكترونات

ضالبة الضحنة. اما العوازل )Insulators( فتكون قوى ارتباط الكتروناتها مجال بتاأثير الكتروناتها تتحرك فلا جدا كبيرة ذراتها بنوى باإنضياب تضمح ل العازلة المادة فاإن لذا خارجي. كهربائي التيار الكهربائي خلالها )كالخضب الجاف ، البلاضتيك، الزجاج

، المطاط... وغيرها(. لحظ الضكل )2(.

اإقتضرت دراضتنا للظواهر الكهربائية في الفضل الول من هذا الكتاب على مفهوم الضحنات الكهربائية الضاكنة. وضنتطرق خلال المتحركة الكهربائية الضحنات لمفهوم الفضل هذا في

الموضلات لدراضة التيار الكهربائي.

تنجز ولكنها ضغلا، لتنجز الضاكنة الكهربائية فالضحنات جهاز اأي تربط التي التوضيل اأضلاك خلال تحركت اذا ضغلا على فتعمل له، المناضبة الكهربائية للطاقة بمضدر كهربائي لنقل كوضيلة عنه يعبر الكهربائي فالتيار الجهاز، ذلك تضغيل الكهربائية، )المولدات توليدها مضادر من الكهربائية الطاقة التي الكهربائية الأجهزة اإلى الضمضية( الخلايا ، البطاريات تضتثمر هذه الطاقة، اإذ يتوهج المضباح الكهربائي عند اإنضياب التيار الكهربائي فيه. ويضتغل جهاز الغضالة الكهربائية والفرن الجهزة من وغيرها والغلاية الضمون ومحمضة الكهربائي لها المناضب الكهربائي التيار فيها ينضاب عندما الكهربائية

لحظ الضكل )1(.

3-2 التيار الكهربائي

الضكل )2(قطعة من الخشب لاتسمح بانسياب التيار

50

وعند ربط طرفي الحمل )مثل مضباح كهربائي( بوضاطة اإتجاه حركة اأضلاك توضيل بين قطبي بطارية كهربائية فاإن القطب الى للبطارية الضالب القطب من يكون اللكترونات بالتيار التيار هذا ويضمى التوضيل( اضلاك )خلال الموجب

اللكتروني. لحظ الضكل )3(.

لإتجاه معاكضا يكون اللكتروني التيار اإتجاه فاإن لذا المجال الكهربائي الموؤثر، لحظ الضكل )4(.

لقد اأطلق على التيار الكهربائي عبارة التيار الأضطلاحي، )اي الموؤثر الكهربائي المجال اتجاه مع اتجاهه يكون الذي يكون اتجاهه من القطب الموجب للبطارية الى قطبها الضالب

خلال اأضلاك التوضيل(.

ومن الجدير بالذكر ان التيار الضطلاحي يعتمد في جميع الدوائر الكهربائية في دراضتنا لتحديد اتجاه التيار الكهربائي.

لحظ الضكل )5(.

الأيونات حركة عن ناتجا الكهربائي التيار يكون وقد الموجبة والأيونات الضالبة داخل المحاليل اللكتروليتية.

عن ناتج التوضيل اأضلاك خلال الكهربائي التيار اأن ال حركة الألكترونات فقط. لحظ ضكل )6(.

الضكل )3(

الضكل )4(

الضكل )5(

الضكل )6(

القطب الموجب القطب السالب

البطارية

إتجاه التيار الكهربائي الاصطلاحي

51

الضكل )7(

.Ampere)A( ويطلق عليها اأمبير ) C

sويقاض التيار الكهربائي بوحـــدات ) ( ويرمز لهـــــا )

اأن ضحنة كهربائية مقدارها يعني ضلك موضل، فهذا ينضاب في )2A( تيار كهربائي مقداره ان يقال فعندما .)s( تعبر مقطعا من هذا الضلك في الثانية الواحدة )2C(

كمية الضحنة الزمنالتيار الكهربائي =

الضكل )8(

التيارات ضغيرة المقدار تقاض باأجزاء الأمبير :

1 mA = 10 -3 A 1μA = 10-6 A

Charge )C(Current )A( = Time )s(

التيار )بالمبير( = الضحنة )بالكولوم( الزمن )بالثانية(

q I = t

داخل النيون غاز تاأين )مثل الغازات تاأين عملية في وكذلك التيار ينضاب الواطئ( الضغط وتحت الفلورضنت مضباح الكهربائي بوضاطة حركة اليونات الموجبة واللكترونات في غاز

النيون المتاأين الموجود داخل هذه الأنابيب، لحظ ضكل )7(.

لو تضورنا مقطعا عرضيا لموضل مضاحته )A( تعبر منه الضحنات الكهربائية فان:

مقدار الضحنات الكهربائية الكلية التي تعبر هذا المقطع في وحدة الزمن هي مقدار التيار الكهربائي.لحظ الضكل )8(.

ملي اأمبيرمايكرو اأمبير

لامبير لوحديمثل تدفق كولوم واحد من الضحنات الكهربائية في مقطع موضل خلال ثانية واحدة.

A

A

coulombsecond

52

اإحضب دقيقة، ضحنات كهربائية مقدارها )1.2C( في كل يمر خلال مقطعا عرضيا من موضل مقدار التيار المنضاب خلال هذا الموضل.

الحل:

q I =

t

I.2 C I =

60 s

I = 0.02 A

اإذا كان مقدار التيار المنضاب في موضل يضاوي )0.4A( اإحضب كمية الضحنة التي تعبر مقطعا من الموضل خلال :

2s - a .4 minutes - b

الحل :

q I = t

a) q = I × t

q = 0.4 A× 2 s = 0.8 C

b) q = I × t

q = 0.4 A × )4 × 60( s

q = 96 C

مثال )1(

مثال )2(

التيار المنضاب خلال الموضل

كمية الضحنة

كمية الضحنة

الشحنةالتيار =

الزمن

الشحنةالتيار =

الزمن

53

مقدار التيار

التيار

الزمنالتيار المستمر الخارج من بطارية

التيار

الزمن

التيار

الزمن

هل تعلم

المضتمر بالتيار يضمى الزمن مرور مع اإلتجاه في ثابتا ما موضل المنضاب خلال الكهربائي التيار كان اإذا .)DC( ويرمز له )Direct current(

ومضادر التيار المضتمر هي مولدات التيار المضتمر والأعمدة الكيميائية )البطاريات(.

• هو الكهربائية البطارية من الخارج التيار ان )يعد والتجاه المقدار ثابت وهو مضتمر تيار

مثاليا(.

• البضيط الكهربائي المولد الخارج من التيار ان هو تيار مضتمر وهو ثابت التجاه ومتغير المقدار

)يعد غير مثاليا(.

• اإذا كان التيار متغير المقدار والتجاه مع مرور .)AC( الزمن يدعى بالتيار المتناوب

54

المضار المغلق الذي تتحرك خلاله اللكترونات الكهربائية والدائرة الكهربائية. بالدائرة يدعى )الحمل(، كهربائي مضباح من تتاألف البضيطة اضلاك توضيل ، مفتاح ، بطارية فولطيتها مناضبة.

لحظ الضكل )9(.

الدائرة مفتاح فيها يكون التي الحالة في مفتوحا ل نلاحظ توهج المضباح، وهذا يعني وجود قطع في الدائرة، فتدعى مثل هذه الدائرة بالدائرة

الكهربائية المفتوحة. لحظ الضكل )10(.

وعند اإغلاق مفتاح هذه الدائرة، فان اللكترونات وخويط التوضيل اأضلاك خلال وتنضاب ضتتحرك هذه مثل وتدعى المضباح، فيتوهج المضباح، الضكل المغلقة. لحظ الكهربائية بالدائرة الدائرة

.)11(

الضكل )9(

الضكل )10(

الضكل )11(

Electric circuit 3-3 الدائرة الكهربائية

55

جهز لاأميتر:

الكهربائي التيار مقدار لقياض الأميتر جهاز يضتعمل لحظ منها(. جزء اأي )اأو الكهربائية الدائرة في المنضاب الضكل )12(. ولقياض التيارات ضغيرة المقدار )مقدرة بالملي

امبير mA( يضتعمل جهاز الملي اأميتر.

في الكهربائي التيار لقياض الأميتر جهاز اإضتعمال عند الدائرة الكهربائية، من الضروري مراعاة ما ياأتي:

يربط الأميتر على التوالي )متضلضل( مع الحمل او الجهاز - 1خلاله تنضاب )لكي فيه المنضاب التيار لمعرفة المطلوب فيه الموضوع الجزء في الكهربائية الضحنات جميع

الأميتر(. لحظ الضكل )13(.الدائرة - 2 لمقاومة نضبة جدا ضغيرة الأميتر مقاومة تكون

المنضاب التيار المطلوب معرفة الجهاز لمقاومة اأونضبة فيه.

يربط الطرف الموجب لجهاز الأميتر )وهو عادة يكون بلون - 3اأحمر اأو موؤضر عليه علامة +( مع القطب الموجب للنضيدة )وهو الضالب طرفه يربط بينما اأعلى(، جهدها نقطة )اأو عليه علامة -( من جهة موؤضر اأو اأضود بلون يكون عادة

القطب الضالب للنضيدة )اأو نقطة جهدها اأوطاأ(.

في عملية( )تجربة نضاط اأي اإجراء عند الإنتباه يتطلب قبل مفتوحا الدائرة مفتاح نجعل اأن الكهربائية، الدوائر البدء في القياض. وبعد التاأكد من ضحة طريقة ربط الأجهزة الموجبة الأطراف ربط ضحة من كذلك ونتاأكد المضتعملة الدائرة والفولطميتر في الأميتر لكل من الضالبة والأطراف

وعندئذ، نغلق مفتاح الدائرة.

الضكل )12(

3-4 قياس التيار الكهربائي

الضكل )13(

56

أدوت لنسط:جهاز اأميتر ، اأضلاك توضيل ، مضباح كهربائي ، بطارية فولطيتها مناضبة ، مقاومة متغيرة )ريوضتات(، مفتاح

كهربائي.

لخطوت: نربط كل من جهاز الأميتر والمضباح الكهربائي والمفتاح والبطاريـــة والمقاومـــــة المــتغيرة )الريوضتات( عند -

اعلى قيمة لها بوضاطة اأضلاك التوضيل مع بعضها على التوالي، مع الإنتباه لنوعية الإقطاب لكل من البطارية والأميتر. كما في الضكل )14(.

نغلق مفتاح الدائرة نلاحظ توهج المضباح وانحراف موؤضر جهاز الأميتر مضيرا اإلى اإنضياب تيار كهربائي في -الدائرة. ما الذي تمثله قراءة الأميتر هذه ؟ ضجل هذه القراءة، ماهي وحدات هذه القراءة ؟

نغير مقدار مقاومة الريوضتات فيتغير تيار الدائرة، فنحضل على قراءة جديدة للاأميتر ونلاحظ توهج المضباح، -ثم نكرر العملية وفي كل مرة نحضل على مقدار جديد للتيار المنضاب في الدائرة.

نضتنتج من النضاط اأن: قراءة الأميتر تتغير بتغير مقدار التيار المنضاب في الدائرة الكهربائية فهي تضير دائما الى مقدار التيار المنضاب في الدائرة.

نشاط قيس لتير لكهربئي بإستعمل جهز لاأميتر

الضكل )14(

57

مقدار فرق الجهد بين نقطتين داخل المجال الكهربائي يحدد مقدار التيار الكهربائي المنضاب بينهما، فيكون اإتجاه الأوطاأ، وعند الكهربائي الجهد النقطة ذات الى الأعلى الكهربائي الجهد النقطة ذات الكهربائي من التيار اإنضياب بين الكهربائي الجهد قياض فرق الكهربائي. وتكون وحدة التيار ضريان يتوقف النقطتين تضاوي مقدار جهدي

النقطتين هي الفولط )volt( ويقاض عمليا باإضتعمال جهاز الفولطميتر. الضكل )15(.

الضكل )15(

3-5 فرق الجهد الكهربائي

جهز لفولطميتر:

يضتعمل الفولطميتر )Voltmeter( لحظ الضكل )16( لقياض مقدار فرق الجهد الكهربائي بين اأي نقطتين في الدائرة الكهربائية قطبي بين الكهربائي الجهد فرق مقدار لقياض كذلك ويضتعمل البطارية. ولقياض الفولطيات ضغيرة المقدار تضتعمل وحدة القياض الملي جهاز هو لقياضها المضتعمل والجهاز )mV( فولط ملي

فولطميتر.عند اإضتعمال جهاز الفولطميتر في قياض فرق الجهد الكهربائي

من الضروري معرفة ما ياأتي:الضكل )16( يربط جهاز الفولطميتر على التوازي بين طرفي الحمل المطلوب . 1

3-6 قياس فرق الجهد الكهربائي

58

2. تكون مقاومة الفولطميتر كبيرة جدا نضبة لمقاومة الدائرة الجهد فرق قياض المطلوب الجهاز لمقاومة نضبة اأو

الكهربائي بين طرفيه.يربط الطرف الموجب لجهاز الفولطميتر )وهو عادة يكون .3)نقطة جهدها للنضيدة الموجب القطب مع اأحمر( بلون بلون الضالب )وهو عادة يكون بينما يربط طرفه اأعلى(، اأضود( مع القطب الضالب للنضيدة )نقطة جهدها اأوطاأ(.

)17-a( الضكل

)17-b( الضكل

أدوت لنسط: ، كهربائي مضباح ، توضيل اأضلاك ، فولطميتر جهاز

بطارية فولطيتها مناضبة ، مفتاح كهربائي.

لخطوت:الكهربائي - المضباح التوضيل اأضلاك بوضاطة نربط

والمفتاح بين قطبي البطارية، ثم نربط جهاز الفولطميتر على التوازي مع المضباح، لحظ الضكل )18(.

اإلى - مضيرا الفولطميتر جهاز موؤضر اإنحراف لحظ وجود فرق جهد كهربائي بين طرفي المضباح. ما الذي

تمثله قراءة الفولطميتر هذه ؟ ضجل هذه القراءة.

نشاط قيس فرق لجهد لكهربئي بين نقطتين في لدئرة لكهربئية بستعمل جهز لفولطميتر

الضكل )18(

ليكن معلوما بان فرق الجهد بين طرفي العمود في الحالة الدائرة الكهربائية مفتوحة )التيار = ضفر( التي تكون فيها

.)17-b( كما في الضكل )emf ( يضمى بـيربط حيث الفولطميتر جهاز يضتعمل قياضها ولجل

مباضرا بين قطبي العمود.

بين )اي طرفيه بين الكهربائي الجهد فرق معرفة النقطتين المراد قياض فرق الجهد الكهربائي بينهما في

.)17-a( الضكل .)الدائرة الكهربائية

59

كهربائي تيار لتوليد ضروريا الكهربائي الجهد فرق يعد في اإعاقة تواجه هذه اللكترونات حركة واأن الموضلات في تضادم عن ناجمة الإعاقة وهذه الموضلات، داخل اإنتقالها اأثناء اإرتفاع يضبب مما الموضل، ذرات ومع بعضها مع اللكترونات للتيار اإعاقة ولد الموضل، اأن يعني الموضل، وهذا درجة حرارة الكهربائي اأي اأن للموضل مقاومة كهربائية. لحظ الضكل )19(.

للتيار المقاوم يبديها التي العاقة هي الكهربائية: فالمقاومة للعالم )نضبة الأوم هي قياضها ووحدة خلاله. المار الكهربائي

جورج ضيمون اوم(.

الضكل )19(

3-7 المقاومة الكهربائية ووحدة قياسها

أنوع لمقومت:

لمقدر: ثبتة مقومة -aيمكن معرفة مقدارها من ملاحظة الوان الحلقات على ضطحها

وذلك بالعتماد على جدول خاض بها. لحظ الضكل )20(.

لاحظ لسكل )21( لمقدر متغيرة مقومة -b

الضكل )21(

الريوضتات )مقاومة متغيرة المقدار(

الضكل )20(

60

لقد وجد العالم اأوم اإن حاضل قضمة فرق الجهد الكهربائي بين طرفي المقاوم على مقدار التيار المنضاب فيه .)Ω( يضاوي مقدارا ثابتا ضمن حدود معينة، وقد ضمي هذا الثابت بالمقاومة الكهربائية. وتقاض بالأوم ويرمز له

لقد ضاغ العالم اأوم العلاقة بين فرق الجهد الكهربائي والتيار المنضاب خلال المقاوم بالعلاقة التية:

أدوت لنسط: اأضلاك توضيل ، جهاز اميتر )A( ، جهاز فولطميتر )V( ، بطارية ، مفتاح كهربائي ، مقاومة ضغيرة المقدار.

لخطوت: الجهـــزة الكهـربائية كما موضح في الضكل )22(، مع مراعاة ربط الأميتر على التوالي مع المقاومة نربـــط -1

المطلوب حضاب مقدارها وربط الفولطميتر على التوازي بين طرفيها.

الضكل )22(

نشاط قيس مقومة كهربئية سغيرة لمقدر بستعمل لاأميتر ولفولطميتر

فرق الجهد التيارالمقاومة =

V )volt(R )Ω ( =

I )Ampere(

Potential differenceResistance =

Current

الوم : مقاومة موضل فرق الجهد بين طرفيه فولطا واحدا ومقدار التيار المار خلاله اأمبيرا واحدا

3-8 قانون أوم

61

نغلق الدائرة الكهربائية ونضجل قراءة كل من الميتر والفولطميتر. -23- نقضم مقدار قراءة الفولطميتر )فرق الجهد( على مقدار قراءة الأميتر )التيار( نحضل على مقدار المقاومة طبقا

لقانون اأوم:

مقدار قراءة الفولطميتر مقدار قراءة الميترمقدار المقاومة =

V )volt(R (Ω ) =

I )Ampere(

ويمكن قياض مقدار المقاومة الكهربائية بطريقة مباضرة لحظ .Ohmmeter الأوميتر جهاز باضتعمال وذلك

الضكل )23(.

الضكل )23( جهاز الوميتر

يتوجب عند اضتعمال جهاز الأوميتر اأن تكون المقاومة لحظ كهربائية. بدائرة موضولة غير قياضها المطلوب

الضكل )24(.

الضكل )24(

62

لعومل لتي يتوقف عليه مقدر مقومة لموسل:

فالمواد - 1 لها، تتعرض التي الحرارة درجة باختلاف المواد بعض مقاومة مقدار يتغير لحررة: درجة النحاض النقية تزداد مقاومتها مع ارتفاع درجة حرارتها )كالنحاض مثلا(، فعند تضخين ضلك من الموضلة اأن توهج المضباح يقل تدريجيا مع ارتفاع درجة حرارة المربوط على التوالي مع مضباح كهربائي، نلاحظ الموضل مقاومة ازدياد هو ذلك وتفضير .)25( الضكل لحظ الدائرة، تيار لنقضان نتيجة النحاض ضلك فانها كبيرا انخفاضا المواد بعض حرارة درجة انخفاض ان بالذكر الجدير ومن حرارته. درجة باأرتفاع مثل مواد وتوجد الكهربائية. الطاقة نقل في ومثالية )superconductor( التوضيل فائقة تضير ثابتة مقاومتها تبقى اخرى مواد وهناك الحرارة. درجة بارتفاع الكهربائية مقاومتها تقل حيث الكاربون

تقريبا مهما اختلفت درجة حرارتها )كالمنكانين والكونضتنتان(.

الضكل )25(

2- طول لموسل: تتناضب مقاومة الموضل طرديا مع طوله )تزداد مقاومة الموضل بازدياد طوله(. لحظ الضكل .)26(

الضكل )26(

63

ضلك ، مناضبة فولطيتها بطارية لنسط: دوت نضبيا طويل كروم( النيكل مادة من )مضنوع موضل ،مضباح كهربائي ، اأميتر ، اضلاك توضيل ، ماضكين من

مادة موضلة، مفتاح كهربائي.لخطوت:

تحتوي - الربط متوالية عملية كهربائية دائرة نربط والمفتاح والضلك والمضباح والبطارية الأميتر

الكهربائي الضكل )27(.توهج - ونلاحظ الضلك طرفي بين الماضكين نضع

المضباح ونضجل قراءة الأميتر.تدريجيا - بعضهما نحو الضلك على الماضكين نحرك

)لتضغير طول الضلك المضتعمل في الدائرة(، نلاحظ واإزدياد المضباح توهج في تدريجي اإزدياد حضول تدريجي في قراءة الأميتر في الوقت نفضه، وتفضير ذلك هو اإزدياد التيار المنضاب بالدائرة بنقضان مقدار

مقاومة الموضل نتيجة لنقضان طوله. )R( الموضل مقاومة اأن: النضاط هذا من نضتنتج الخرى. العوامل بثبوت )L( طوله مع طرديا تتناضب

الضكل )27(

الضكل )28(

نشاط لعلاقة بين مقومة لموسل وطوله

3- مسحة لمقطع لعرسي للموسل: تقل مقاومة الضكل العرضي. مقطعه مضاحة بزيادة الموضل

.)28(

64

ضلكين ، مناضبة فولطيتها بطارية لنسط: أدوت بالطول متضاويان كروم( النيكل مادة )من موضلين اضلاك ، اأميتر ، العرضي، مضباح كهربائي والمقطع

توضيل ، ماضكين من مادة موضلة ، مفتاح كهربائي.

لخطوت:نربط دائرة كهربائية عملية متوالية الربط تحتوي -

من واحد وضلك والمضباح والبطارية الأميتر النيكل كروم الضكل )29(.

توهج - ونلاحظ الضلك طرفي بين الماضكين نضع المضباح ونضجل قراءة الأميتر.

والمقطع - بالطول المتماثلين الضلكين ناأخذ طرفيهما ونربط كروم( النيكل )من العرضي ضلك على لنحضل واحد، كضلك ونجعلهما ببعض )2A( تضاوي العرضي مقطعه مضاحة غليظ ضعف مضاحة الضلك الواحد. لحظ الضكل )30(.

طرفي - )بين الضلكين طرفي بين الماضكين نضع الضلك الغليظ(.

من - اكبر بمقدار المضباح توهج ازدياد نلاحظ قراءة وازدياد المنفرد( )للضلك الأولى الحالة التيار ان يعني وهذا الضابقة، قراءته عن الأميتر الكهربائي المنضاب في الدائرة قد ازداد بمضاعفة

مضاحة المقطع العرضي للضلك. المقطع مضاحة مضاعفة عند هو ذلك وتفضير العرضي للضلك تقل مقاومته عن ماكانت عليه في الحالة

الأولى. فيزداد التيار الكهربائي المنضاب فيه. )R( نضتنتج من هذا النضاط اأن: مقاومة الموضل )A( العرضــي مقطعه مضاحة مع عكضيا تتناضب

بثبوت العوامل الخرى.

الضكل )29(

الضكل )30(

نشاط لعلاقة بين مقومة لموسل ومسحة مقطعه لعرسي

65

هل تعلم

4- نوع لمدة: المقاومة الكهربائية هي خاضية فيزيائية للمادة تبين اعاقتها للتيار الكهربائي المنضاب خلالها.

بثبوت المادة الكهربائية باختلاف نوع المقاومة تختلف العوامل الخرى. مثلا مقاومة ضلك من الفضة اضغر من مضاو وكذلك بالطول له مضاو الحديد من ضلك مقاومة

لمضاحة المقطع العرضي وعند درجة الحرارة نفضها.لحظ الضكل )31(.

الضكل )31(

للمركبات الوقود خزان داخل توجد التي المقاومة مقدار تغيير على تعمل عوامة مقياض في التيارالمنضاب مقدار في تتحكم الوقود، وعندما يكون مضتوى الوقود مرتفعا يضري تيار اأكبر مضببا اإنحراف اكبر لموؤضر

مقياض الوقود والعكض ضحيح.

طول الضلكالمقاومة

مضاحة المقطع∝

L R ∝ A

وعندئذ يمكننا القول:

66

مقاومتاهما كهربائيتان مقاومتان )32( الشكل يوشح )R1 , R2( مربوطتان على التوالي مع بعشهما اذ يوفر هذا الدائرة في التيار لإنشياب واحدا مشربا الربط من النوع

الكهربائية.

R1 يمثل فرق الجهد الكهربائي بين طرفي المقاومة )V1( R2 يمثل فرق الجهد الكهربائي بين طرفي المقاومة )V2(

I يمثل التيار المنشاب في الدائرة الكهربائيةVtotal يمثل فرق الجهد الكلي

ثم نعوض عن: V = I × R في المعادلة )2(

اذ ان Req تمثل المقاومة المكافئة لمجموعة المقاومات المتوالية الربط.

وباختشار )I( من طرفي المعادلة نحشل على:

الشكل )32(

I × Req = I × R1 + I × R2

I × Req = I × )R1 + R2(

Req= R1+R2 ......... )3(

I = I1 = I2 ........... )1(

Vtotal = V1 +V2 ........)2(

:)Series connection( ربط المقاومات على التوالي -a

3-9 طرائق ربط المقاومات الكهربائية

67

c( ضغيرة ومتماثلة ، بطارية فولطيتها مناضبة ، اأضلاك توضيل ، مفتاح ، b ، a( دوت لنسط: ثلاثة مضابيحكهربائي.

لخطوت:نربط اأحد المضابيح الثلاثة على التوالي مع المفتاح والبطارية. نغلق المفتاح ونلاحظ توهج المضباح. -نربط مضباحين من المضابيح الثلاثة على التوالي مع بعضها ومع المفتاح والبطارية. -نغلق المفتاح ونلاحظ توهج المضباحين، نجد ان توهجهما متضاو وتوهج كل منهما اأقل من توهج المضباح لو -

ربط لوحده في الدائرة.نكرر العملية وذلك بربط المضابيح الثلاثة بوضاطة اأضلاك التوضيل مع بعضها ومع المفتاح على التوالي كما -

في الضكل )33(.

نربط طرفي المجموعة المتوالية )المضابيح الثلاثة والمفتاح( بين قطبي البطارية. -نغلق مفتاح الدائرة ونلاحظ توهج المضابيح، ماذا نجد ؟ -

نجد اأن مقدار توهج المضابيح الثلاثة متضاو وتوهج كل منهم اأقل مما هو عليه في الحالة الضابقة.

نضتنتج من النضاط: ان تيار الدائرة المتوالية الربط يكون متضاو في جميع اأجزائها ويقل مقداره بازدياد عدد المضابيح المربوطة على التوالي بضبب ازدياد مقدار المقاومة المكافئة لمجموعة التوالي.

نشاط ربط لمسبيح لكهربئية على لتولي

الضكل )33(

c b a

68

(34 - a) الشكل

:)Parallel connection( ربط لمقومت على لتوزي - b

)R1 ، R2( كهربائيتان مقاومتان )34-a( الضكل يوضح مربوطتان على التوازي مع بعضهما. اإذ يوفر هذا النوع من الربط التيار الكهربائــي في الدائرة الكهربائية. عــدة مضارب لنضياب

.)34 - a،b( لحظ الضكلحيث:

)R1( يمثل فرق الجهد بين طرفي المقاومة )V1()R2( يمثل فرق الجهد بين طرفي المقاومة )V2(

V = V1 =V2 ........ )1(

I total =I1 + I2 ........ )2(

حيث )I total( يمثل التيار الكلي المنضاب في الدائرة الكهربائية)R1( يمثل التيار المنضاب في المقاومة )I1()R2( يمثل التيار المنضاب في المقاومة )I2(ويمكن حضاب المقاومة المكافئة كما ياأتي:

= VI في المعادلة )2( R

نعوض عن

)R eq( تمثل المقاومة المكافئة

V V V = + Req R1 R2

V V 1 1

= ) + ) Req 1 R1 R2

وباأختضار )V( من طرفي المعادلة نحضل على:

)34 - b( الضكل

........ )3( 1 1 1 = + Req R1 R2

R1

I1

I

I2

R2

69

ضغيرة )c ، b ، a( مضابيح ثلاثة لنسط: دوت ومتماثلة ، بطارية ،اضلاك توضيل ، مفتاح كهربائي.

لخطوت:المفتاح - مع التوالي على الثلاثة المضابيح اأحد نربط

والبطارية. نغلق المفتاح ونلاحظ توهج المضباح. التوازي - على الثلاثة المضابيح من مضباحين نربط

مع بعضها ونربط مجموعتهما على التوالي مع المفتاح والبطارية.

ان - نجد المضباحين، توهج ونلاحظ المفتاح نغلق الحالة في المضباح توهج ويماثل متضاوي. توهجهما

الولى.مع - التوضيل اأضلاك بوضاطة الثلاثة المضابيح نربط

على المضابيح مجموعة ونربط التوازي على بعضها التوالي مع المفتاح.

نربط طرفي المجموعة الكلية )المضابيح والمفتاح( بين -قطبي البطارية. كما في الضكل )35(.

نغلق مفتاح الدائرة ونلاحظ توهج المضابيح. -تجد ان مقدار توهج المضابيح متضاوي. ويماثل توهج

المضباح في الحالة الولى والثانية.

الدائرة اأجزاء عبر الجهد فرق اإن النضاط: من نضتنتج المتوازية الربط يكون متضاو والتيار الرئيضي في الدائرة المربوطة المضابيح في المارة التيارات مجموع يضاوي المضابيح عدد بزيادة مقداره يزداد والذي التوازي على

المربوطة على التوازي.عدد بزيادة تقل التوازي دائرة في المكافئة المقاومة وان

المضابيح )المقاومات( المربوطة على التوازي.

نشاط ربط لمسبيح لكهربئية على لتوزي

الضكل )35(

a

b

c

70

مقرنة بين ربط لمسبيح لكهربئية على لتولي مع ربطه على لتوزي:

• من مزايا طريقة ربط المضابيح على التوالي هو عند عطب )تلف( اأو رفع اأحد المضابيح فاإن جميع المضابيح الأخرى المربوطة معه على التوالي تنطفىء )ل تتوهج( لحظ الضكل )a ، b - 36(. وضبب ذلك هو في طريقة ربط التوالي حيث ينضاب التيار نفضه من مضباح اإلى اآخر، اأي يوجد مضرب واحد لحركة الضحنات الكهربائية

خلال الدائرة الكهربائية.

الضكل )36( المضابيح مربوطة على التوالي

• من مزايا ربط المضابيح على التوازي: هو عند عطب )تلف( اأو رفع اأحد المضابيح فاإن جميع المضابيح الأخرى الكهربائي فقط في فرع المضباح الذي التيار انضياب التوازي تبقى متوهجة لنه يتوقف المربوطة معه على الفولطية مضدر اإلى مباضرة متضلة المضابيح ان جميع ذلك وضبب ،)37-a ، b( الضكل العطب. اأضابه

المجهزة )مثل البطارية(. اأي توجد عدة مضارب لحركة الضحنات الكهربائية خلال الدائرة كهربائية.

الضكل )37( المضابيح مربوطة على التوازي

• لذا فان معظم الدوائر الكهربائية تضتعمل فيها طريقة ربط الأجهزة الكهربائية على التوازي. وجميع الأجهزة الكهربائية المنزلية تربط بطريقة ربط التوازي.

a

a

b

b

71

مثال

في الضكل المجاور ثلاث مقاومات )R3 = 18 Ω ،R2 = 9 Ω ، R1 = 6 Ω( والمقاومة المكافئة لها مربوطة عبر فرق جهد كهربائي مقداره )V 18(. احضب:

المكافئة. المقاومة مقدار -1مقاومة. كل في المنضاب التيار -2

الدائرة. في المنضاب الكلي التيار -3

الحل: يتضح من الضكل ان الربط على التوازي

1)

بما ان المقاومات مربوطة على التوازي (2

3)

or

Req المقاومة المكافئة هي

72

في متضاويين كهربائيين مضباحين ربط عند مقاومتهما الكهربائية على التوالي مع بعضهما وربط توهج ان نلاحظ بطارية، قطبي بين مجموعتهما المضباحين يكون متضاوي الضكل ) a - 38(، وذلك

بضبب تضاوي مقداري التيار المنضاب فيهما.

اأحد طرفي بين غليظا موضلا ضلكا ربطنا فاإذا الضكل المضباح، هذا اإنطفاء نلاحظ المضباحين )b-38( وضبب ذلك هو ان الضلك الغليظ ولد دائرة قضيرة للمضباح فجعل معظم التيار ينضاب في الضلك الغليظ )مقاومة ضغيرة جدا( والجزء القليل جدا من

التيار ينضاب في المضباح فلا يكفي لتوهجه.نجده الدائرة في المربوط الآخر المضباح اما وذلك الولى الحالة من اكبر توهجه ويكون متوهجا بضبب ازدياد تيار الدائرة الكهربائية في الحالة الثانية نتيجة لنقضان مقاومتها المكافئة )الدائرة الكهربائية في الحالة الثانية يعتبر فيها مضباح واحد مربوط مع النضيدة بدل من مضباحين مربوطين على التوالي(.

Short circuit 3-10 الدائرة القصيرة

انتباه: تجنب ربط الأميتر مباضرة مع المضدر )من غير وجود حمل في الدائرة( لن هذا يوؤدي اإلى ذو المضدر كان )اإذا معا البطارية وتلف تلفه قدرة عالية( وذلك لتعرضها اإلى دائرة قضيرة

ينتج عنها مرور تيار عالي المقدار .

)38 - a ( ضكل

)38 - b ( ضكل

73

العديد من الدوائر الكهربائية لكي تعمل تحتاج الى اأكثر من خلية واحدة. لذا تربط الخلايا الكهربائية مع بعضها اأو الفولطية المناضبة اأو تربط ربطا مختلطا لتجهيز الدائرة بالتيار المناضب لها اأما على التوالي اأو على التوازي

لها.

a- ربط لخلاي )لاأعمدة( لكهربئية على لتولي:

في هذا النوع من ربط الخلايا يتم ربط القطب الموجب للخلية الولى مع القطب الضالب للخلية الثانية ويربط القطب الموجب للخلية الثانية مع القطب الضالب للخلية الثالثة وهكذا. لحظ الضكل )39(.

اأكبر(، emf اأكبر )قوة دافعة كهربائية من مميزات ربط الخلايا الكهربائية على التوالي: هو تجهيز فولطية للخلايا emf مجموع تضاوي )emftotal( الكلية الكهربائيــــة الدافعة القوة فاإن الخلايا. فولطيات لجمع نتيجة

المربوطة على التوالي.فعند ربط خليتين متماثلتين emf لكل منهما )1.5V( على التوالـي مع بعضهما فاإن الفولطية الكليـــــة للخليتين

) emf total( تضاوي )3V( اأي ضعف فولطية كل منهما. الضكل )39(.

ضكل )39( الخلايا )العمدة( مربوطة على التوالي

3-11 ربط الخلايا الكهربائية )ربط الاعمدة الكهربائية(

74

b - ربط لخلاي ) لاأعمدة( لكهربئية على لتوزي:

القطاب وتربط بعضها، مع ضوية الخلايا لجميع الموجبة القطاب ربط يتم الخلايا ربط من النوع هذا في الضالبة لجميع الخلايا ضوية مع بعضها.. لحظ الضكل )40(.

الضكل ) 40( الخلايا )العمدة( مربوطة على التوازي

من مميزات ربط الخلايا على التوازي هو اإمكانية تجهيز الدائرة الكهربائية بتيار اأكبر. وتكــون الفولطيــة الكلية للخــلايا المربوطة على التـــوازي القوة الدافعـة الكهربائية الكلية )emf total( تضاوي

)emf( للخلية الواحدة.فعند ربط خليتين متماثلتين emf لكل منهما )V 1.5( على التوازي مع بعضهما فان الفولطية الكلية للخليتين

)emf total( تضاوي )1.5V( اأي تضاوي فولطية كل منهما. الضكل )40(.

75

اإختر العبارة الضحيحة لكل مما ياأتي: س1

أسئلة الفصل الثالث

1- مزايا ربط المضابيح الكهربائية على التوازي هي: a - عند تلف احد المضابيح الكهربائية في الدائرة الكهربائية فاأن جميع المضابيح الخرى المربوطة على

التوازي تبقى متوهجة.b -.جميع المضابيح الكهربائية متضلة مباضرة مع مضدر الفولطية المجهزةc - .توجد عدة مضارب لحركة التيار الكهربائي خلال الدائرة الكهربائيةd -.جميع ماذكر اعلاه

نضيدة: تحتوي كهربائية دائرة في التوازي على بعضها مع المربوطة المقاومات عدد زيادة عند -2مقاومة. كل طرفي بين الكهربائي الجهد فرق مقدار يتضاوى -a

المكافئة. المقاومة طرفي بين الكهربائي الجهد فرق مقدار يزداد -bالمقاومات. جميع في المنضاب التيار مقدار يتضاوى -c

المكافئة. المقاومة مقدار يزداد -d

مخططات من مخطط اأي -3عند ضحيحة تعد الآتية الدوائر ضغيرة مقاومة لقياض اضتعمالها لحظ والفولطميتر. الأميتر بربط

الضكل المجاور.

4- اإن مقدار التيار الكهربائي )I2( المنضاب في المقاومة )R2( في مخطط األدائرة الكهربائية الموضحة بالضكل المجاور يضاوي:

0.1A -a2A -b

2.1A -C 1.9A -d

76

5- اإذا كانت قراءة الميتر المربوط في الدائرة الكهربائية في الضكل تضاوي )6A( فاإن قراءة الفولطميتر في هذه الدائرة تضاوي:

6V-a12V-b18V-c3V-d

الكهربائية: المقاومة قياض وحدة هي الآتية الوحدات اإحدى -6

-a

-b

Volt × Ampere -c

-d

Volt Ampere

Ampere Volt

Coulomb Second

7- ل يعتمد مقدار المقاومة الكهربائية لضلك موضل على :a -.قطر الضلكb -.طول الضلكc -.نوع مادة الضلكd -.التيار الكهربائي المنضاب في الضلك

المضباح توهج يكون منها اأي في وضح متماثلة. التالية الكهربائية الدوائر في الأعمدة كانت اإذا -8اأكبر ؟

77

س2

س3

9- اإذا كانت المضابيح الكهربائية في الدوائر الكهربائية التالية متماثلة. وضح في اأي منها يكون توهج المضباح اأو المضباحين ضعيفا:

10- في الضكل المجاور، ربط ضلك غليظ بين طرفي المضباح الثاني )بين النقطتين b و c(. نلاحظ: زيادة مع )R2( المقاومة ذو الثاني المضباح اإنطفاء -a

.)R1(توهج المضباح الأول ذو المقاومة

زيادة مع )R1( المقاومة ذو الأول المضباح اإنطفاء -b

)R2(توهج المضباح الثاني ذو المقاومة

.)R2( و )R1( المضباحين من اأي توهج يتغير ل -c

.)R2(و )R1( المضباحين من كل اإنطفاء -d

يراد قياض التيار الكهربائي المنضاب في حمل باأضتعمال جهاز الأميتر. هل يربط الأميتر في هذه الدائرة على التوالي اأم على التوازي مع ذلك الحمل ؟ وضح ذلك.

على المنازل في الكهربائية الدوائر في الكهربائية والأجهزة المضابيح ربط يفضل لماذا التوازي؟

78

س1

س2

س3

كهربائية ضحنات خلاله تعبر موضل في عرضي مقطع خلال المنضاب التيار مقدار ما 3A :3( ؟ جµs( في زمن قدره )9µC( مقدارها

المسائل

المقاومات لمجموعة المكافئة المقاومة مقدار -1المربوطة في الدائرة الكهربائية.

2- فرق الجهد على طرفي كل مقاومة.3- مقدار التيارالمنضاب في كل مقاومة.

من ملاحظة الضكل المجاور اإحضب:

1- Req = 1.6Ω :ج

2- V1 = V2 = V3 = 18V 3- I1 = 6A

I2 = 3AI3 = 2A

.R 1- المقاومة المجهولة2- فرق الجهد الكهربائي على طرفي كل مقاومة.

المقاومتان ) 2Ω و R( ربطتا على التوالي مع بعضهما ثم ربطتا على طرفي مضدر فرق جهده الكهربائي )12V( فاإنضاب تيار كهربائي في الدائرة قدره )2A(. اإحضب مقدار:

1- R = 4Ω 2- V2 = 4V VR = 8V

2Ω فرق الجهد على طرفي المقاومة R فرق الجهد على طرفي المقاومة

ج:

الفصلالرابع4

الدافعة الكهربائية البطارية والقوة The Battery and Electromotive Force

مفردات الفصل

4-1 مقدمة

4-2 تضنيف البطاريات

4-2-1 البطارية الولية

4-2-2 البطارية الثانوية

4-2-3 بطارية الوقود

القوة الدافعة الكهربائية 3-4

79

80

السلوكية الأهداف

بعد درسة هذ لفسل ينبغي أن يكون لطلب قدر على أن:

البضيطة. - الخلية يعرف البضيطة. - الكلفانية الخلية يوضح كيف تعمل يضرح مكونات الخلية الجافة )كاربون - خارضين(. -يميز بين البطارية الثانوية وبطارية الضيارة. -الكهربائية - الدافعة القوة مقدار من بقليل اكبر الضاحن المضدر فولطية مقدار كون ضبب يفضر

للبطارية.يوضح عمل بطارية )اأيون - الليثيوم(. -يضرح مكونات خلية وقود الهيدروجين. -يعدد مميزات بطارية وقود الهيدروجين. -

العلمية المصطلحات Batteryبطارية

Primary batteryالبطارية الولية

The Simple Gelvano cellالخلية الكلفانية البضيطة

Dry cellالخلية الجافة

Secondary batteryالبطارية الثانوية

Lithium - Ion( Battery(بطارية )اأيون - الليثيوم(

Hydrogen Fuel cellخلية وقود الهيدروجين

)Electromotive force )emfالقوة الدافعة الكهربائية

81

البطارية هي مضدر لإنتاج الطاقة الكهربائية عن طريق كهربائية خلية من البطارية تتكون الكيميائي. التفاعل واحدة اأو اأكثر، وتحتوي الخلية الواحدة على مواد كيميائية ومكونات تمكنها من توليد التيار الكهربائي، اخترعها العالم الإيطالي األيضاندو فولطا.

تضنع البطاريات في اأحجام مختلفة، فمثلا البطاريات اأما الكهربائية، اليدوية الضاعات في المضتعملة الضغيرة بالطاقة فتضل الغواضات التي تغذي الضخمة البطاريات اأغلب يضنعون والمنتجون .)910 kg( حوالي كتلتها

البطاريات في اأحجام قياضية محددة، لحظ الضكل )1(.

أدوت لنسط: مقياض للتيار الكهربائي )ملي اأميتر(، ، ليمون حامض ، حبة النحاض ، قطعة من مضمار مغلون

اأضلاك توضيل.لخطوت:

• وخارضين( حديد )ضبيكة مغلون مضمار نغرض .)2( ضكل في كما الليمون في النحاض، من وقطعة

• والمضمار موجب كهربائي كقطب النحاض يعمل توليد فرق اإلى يوؤدي ضالب، المغلون كقطب كهربائي

جهد بين القطبين.• نوضل القطبين بضلكي توضيل اإلى طرفي مقياض للتيار

الكهربائي )ملي اأميتر( نلاحظ اإنحراف موؤضر المقياض الدائرة في كهربائي تيار اإنضياب على دللة وهذا الخارجية نتيجة اإنطلاق اللكترونات من المضمار بتاأثير

المحلول الحامضي متجهة نحو النحاض.

ضكل )1( بطاريات ذوات اأحجام وفولطيات مختلفة

ضكل ) 2( يوضح عمل بطارية الليمون

Introduction 4-1 مقدمة

نشاط )1( كيف تعمل بطرية من لليمون

82

الخارضين من ضفيحة النحاض، من ضفيحة النضاط: اأدوات )الزنك(، وعاء من الزجاج يحتوي على حامض الكبريتيك المخفف،

كلفانوميتر حضاض، اأضلاك توضيل.الخطوات:

• الزجاج وعاء داخل والخارضين النحاض ضفيحتا نضع الحاوي على حامض الكبريتيك المخفف.

• نضل الضفيحتين بضلكي توضيل الى طرفي جهاز الكلفانوميتر كما في الضكل )3(.

• تيار اإنضياب الكلفانوميتر، دللة على اإنحراف موؤضر نلاحظ كهربائي في الدائرة.

• يدعى هذا الجهاز باضم الخلية الكهربائية البضيطة.

الضتنتاج:معدنين من ضفيحتين عن عبارة البضيطة الكهربائية الخلية الضفيحتين بين يتولد والخارضين(، النحاض )مثل مختلفين اإن اإذ يقدر حوالي فولطا واحدا، المعدنيتين فرق جهد كهربائي جهد النحاض اأكبر من جهد الخارضين. ونتيجة لذلك تتولد طاقة

كافية تضمح باإنضياب تيار كهربائي عند ربطها بدائرة خارجية.

ضكل ) 3( الخلية البضيطة

هناك اأنواع مختلفة من البطاريات تحدد اأنواعها حضب المواد الكيميائية الداخلة في تركيبها مثل البطاريات ذوات الوضط الضائل )كبطارية الضيارة( والبطاريات ذوات الوضط الضلب مثل المضاحيق اأو المعاجين )كالخلايا الجافة( والبطاريات ذوات الوضط الغازي )كبطارية الوقود( او تضنف بحضب امكانية ضحنها، وكذلك يمكن تضنيفها اإلى

اأنواع ثلاثة هي:

نشاط )2( كيفية تحويل لطقة لكيميئية إلى طقة كهربئية

Classiffication of Battries 4-2 تصنيف البطاريات

تشنيف البطاريات

البطارية الثانوية

بطارية الوقود

البطارية الأولية

هل تعلميتحضض )G( له يرمز الكلفانوميتر جهاز -1 )µA( بالتيارات الكهربائية ضغيرة المقدار جداالكلفانوميتر موؤضر اإنحراف اإتجاه وينعكض

بانعكاض اإتجاه التيار المنضاب فيه.)mA( يضتعمل له يرمز اأميتر الملي جهاز -2لقياض التيارات الكهربائية ضغيرة المقدار )اأجزاء

المبير(.

83

هي نوع من الخلايا البضيطة، وبعض الخلايا الجافة المواد احد اإضتهلاك بعد مفعولها وينتهي عملها يتوقف الكيميائية المكونة لها، ول يمكن اإعادة ضحنها، لذا يتطلب الخلية امثلتها ومن .)4( الضكل لحظ منها التخلض الكلفانية البضيطة والخلية الجافة )كاربون - خارضين(.

يغمر خليتين، نضفي من الكلفانية الخلية تتكون الخارضين من اأحدهما معدني، لوح منها واحدة كل في )5( الضكل لحظ .)Cu( النحاض من والأخر )Zn(ويغمر كل منهما في محلول لأحد اأملاحه ]لوح الخارضين ولوح )ZnSO4( الخارضين كبريتات في محلول يغمر .])CuSO4( النحاض يغمر في محلول كبريتات النحاضالمعدن ذرات ان هو الخلية هذه داخل يحضل والذي هيئة على المحلول وتدخل اللوح على اللكترونات تترك لوح على اللكترونات تراكم اإن الضحنة. موجبة اآيونات الخارضين )القطب الضالب( يكون اأكبر من تراكمها على باضم ضمي النظام وهذا الموجب( )القطب النحاض لوح

المخترع الأول دانيال فتضمى تلك الخلية خلية دانيال.

ضكل )4( يمثل الخلية الأولية التي ل يمكن ضحنها

ضكل )5( يوضح الخلية الكلفانية البضيطة

:The Simple Gelvano Cell لخلية لكلفنية لبسيطة

4 - 2 - 1 لبطرية لاأولية

هل تعلمالكلفانية الخلية في الملحي الجضر ان غير بضكل الأناءين محلولي يربط البضيطة اليونات هجرة على يضاعد وكذلك مباضر

الموجبة والضالبة.

84

هل تعلم

من وعاء من تتركب جاف وضط ذات خلية هي من عمود وضطه في ضالب. كقطب يعمل الخارضين الكتروليتية بعجينة محاط موجب كقطب يعمل الكاربون )تتكون من كلوريد الأمونيوم وكلوريد الخارضين والماء وتغلف الكاربون( ومضحوق المنغنيز اأوكضيد وثنائي الضكل لحظ لحفظها. عازلة بمادة العليا الوعاء فتحة )6(. ونتيجة لحدوث تفاعل كيميائي يتولد فرق جهد بين طرفي الخلية مقداره )1.5V( عندها ينضاب تيار كهربائي عند ربط طرفيها بحمل خارجي مناضب. كما موضح في

الضكل )7(.منها عدة اأضتعمالت ـ خارضين(. )الكاربون لخلايا افات الضوء اليدوية، ووحدة توليد النبضات الكهربائية كضوفي )remote control( بعد عن الضيطرة لأجهزة

اآلآت التضوير، ولعب الأطفال الكهربائية.

:Dry Cell )لخلية لجفة )كربون – خرسين

المكونة للاأجزاء تفضيلي طولي مقطع يوضح )7( ضكل لخلية )كاربون - خارضين(

- )كربون الجافة الخلية اأجزاء مخطط يوضح )6( ضكل خارضين(

اإن ضحب كمية عالية من التيار في فترة لذلك الخلية. عمر يقضر قضيرة زمنية ضغيرة تيارات لتجهيز اإضتعمالها يفضل خزنها اإن كما متقطعة. وبضورة المقدار

لفترة طويلة يقلل من كفاءتها.

اإعادة يمكن التي الكهربائية، البطاريات من نوع هي ضحنها، واأثناء عملها تتفاعل المواد الكيميائية التي تحتويها فتتحول الطاقة الكيميائية المخزونة فيها اإلى طاقة كهربائية. التجاه في كهربائي تيار اإمرار يتطلب ضحنها ولإعادة الكهربائية الطاقة لتحويل وذلك التفريغ لتيار المعاكض اأمثلتها بطارية اإلى طاقة كيميائية تخزن في البطارية. ومن في تضتعمل التي الليثيوم( - )اأيون وبطارية الضيارة

الأجهزة اللكترونية )مثل الحاضبة(.

4-2-2 لبطرية لثنوية

85

بطرية لسيرة :

هي نوع من البطاريات الكهربائية التي يمكن اإعادة ضحنها. تعمل على بدء تضغيل محرك الضيارة. الضكل )8( يوضح الضكل الخارجي للبطارية. التي تتركب من وعاء مضنوع من البلاضتيك اأو المطاط الضلب، وتحتوي على )3 -6( خلايا وكل واحدة منها تتركب من ضفائح يحيط بها محلول النضبية كثافته الكبريتيك وماء مقطر(. )يتكون من حامض الكتروليتي

)1.3( عندما تكون تامة الضحن.لحظ الضكل )9(.

ضكل )9( يوضح مكونات بطارية )رضاض - حامض(

ضكل )8( بطارية الضيارة

،)2V( اإن كل خلية من خلايا الرضاض الحامضية تولد فرق جهد قدرهعلى بعضها مع مربوطة خلايا )6( من المكونة الضيارة فبطارية لذلك التوالي تعطي )12V( عندما تكون تامة الضحن. وتتركب بطارية الرضاض )PbO2( متبادلة مع األواح اأوكضيد الرضاض )Pb( من األواح الرضاضويتفاعل .)9( الضكل الكبريتيك لحظ في محلول حامض مغمور وكلاهما هذا النظام تفاعلا كيميائيا، وينضاأ عنه فرق جهد بين األواح الرضاض )قطب ضالب( واألواح اأوكضيد الرضاض )قطب موجب( وينضاب تيار كهربائي عند

ربط قطبي البطارية بالدائرة الكهربائية للضيارة بعد غلقها.

تذكر

تيارا تعطي الضيارة بطارية كهربائيا عاليا، لذا يجب ربطها

باضلاك توضيل غليظة.

86

سحن لبطرية :

الموجب - 1 القطب مع الضاحن للمضدر الموجب القطب ونضل )ضاحنة( مضتمر تيار بمضدر البطارية نربط في موضح كما ضحنها المراد للبطارية الضالب القطب مع الضاحن للمضدر الضالب القطب ونضل للبطارية

الضكل)10(. اأن مقدار القوة الدافعة الكهربائية )emf( لبطارية الضيارة )12V(، وعند ضحنها بمضدر ضاحن يجب اأن يكون - 2

مقدار فولطية المضدر الضاحن اكبر بقليل من مقدار القوة الدافعة الكهربائية للبطارية )حوالي 14V(، اخذين بنظر العتبار الجهد الضائع في المقاومة الداخلية للبطارية واأضلاك التوضيل.

ترفع الأغطية البلاضتيكية للبطارية في اأثناء عملية ضحن البطارية للتخلض من الغازات المتولدة نتيجة التفاعلات - 3الكيميائية التي تحضل داخلها.

لعنية ببطرية لسيرة:

تجنب ضحب تيار عالي من بطارية الضيارة ولفترة زمنية طويلة نضبيا لن ذلك يوؤدي اإلى توليد كمية كبيرة من - 1الحرارة تتضبب في تلف البطارية.

اأن يكون مضتوى المحلول األحامضي )الإلكتروليت( دائما اأعلى من مضتوى ضفائح البطارية بقليل، وفي حالة - 2نقضان المحلول نتيجة التبخر عند الضتعمال يضاف اإليه ماء مقطر مع التاأكد من ثبوت الكثافة النضبية لمحلول

البطارية )1.3( تقريبا.عدم ترك البطارية الحامضية لمدة طويلة من غير اإضتعمالها. لن ذلك يوؤدي اإلى تكون طبقة عازلة من الكبريتات - 3

على الواحها.

ضكل )10( يوضح طريقة الربط عند ضحن بطارية الضيارة

87

)الحاضوب( الكمبيوتر مثل التقنية الأجهزة تقدم مع النقال واأجهزة الموبايل )الجوال( واأجهزة تضغيل الموضيقى اأكثر البطاريات على اعتمادنا اإزداد والكاميرات. )MP3(وخضوضا تلك التي يعاد ضحنها مرات عديدة دون اإن تضعف

اأو تضتهلك.والتي الليثيوم( - )اأيون بطاريات هي البطاريات هذه لحظ العتيادية، الجافة البطاريات واأحجام باأضكال تكون

الضكل )11(.الليثيوم( تحاط بغلاف متين خاض )اأيون - اإن بطارية داخلها. ويحتوي المتولدة والحرارة العالي الضغط يتحمل

الغلاف على ضمام اأمان للحماية. وغلاف هذه البطارية يحتوي في داخله على ثلاثة ضرائح ،)12( الضكل في موضحة كما لولبي بضكل ملفوفة رقيقة

وهذه الضرائح تمثل:

القطب الموجب )مضنوع من اأوكضيد كوبلت الليثيوم(.- 1العازل.- 2القطب الضالب )مضنوع من الكاربون(.- 3

الكتروليتي محلول في مغمورة تكون الثلاث الضرائح فهي الرقيقة العازل ضريحة اأما الأيثر(. هو الأغلب )وفي تضنع من مادة لدنـة )البلاضتك( عادة تعمل على عزل القطب بالمرور للاأيونات تضــمح بينما الضالب القطب عن الموجب من خلالها. تضتطيع بطاريات )اأيون-الليثيوم( من الإحتفاظ بالضحنة الكهربائية اأكثر من اأية بطارية مضابهة، فمثلا تفقد بطارية )اأيون - الليثيوم( )%5( من ضحنتها في الضهر في حالة عدم اضتعمالها بالمقارنة مع البطاريات الجافة الأخرى عدم حالة )في الضهر في ضحنتها من )20%( تفقد والتي

اضتعمالها(.

:Lithium-Ion Battery )بطارية )اأيون - الليثيوم

الضكل )12(

الضكل )11(

88

وهي خلية قادرة على توليد التيار الكهربائي باعتمادها على الوقود )مواد كيميائية( الذي يجهز من مضدر خارجي تجهيزها عند باضتمرار تعمل فهي مفعولها ينتهي ول

بالوقود. ومن اأمثلتها بطارية وقود الهيدروجين.

: Hydrogen Fuel cell خلية وقود لهيدروجين

الطاقة تحويل على تعمل الهيدروجين وقود خلية اإن على عملها في تضتند )فهي كهربائية اإلى طاقة الكيميائية الهيدروجين تخزين ويتم الكيميائية(. التفاعلات اأضاض

عادة بضكل ضائل في اأوعية خاضة. لحظ الضكل )13(. اأثناء عمل خلية الوقود يتم تحويل غاز الهيدروجين وغاز كهربائية. وطاقة ماء اإلى الجو من الماأخوذ الأوكضجين الطاقة لإنتاج التفاعل اآلية يبين الذي )14( الضكل لحظ

الكهربائية.اإن بطارية الوقود )خلايا الوقود( هي عبارة عن ضرائح فولطا قدره كهربائي جهد فرق منها خلية كل تولد رقيقة مع بعضها الموضولة الضرائح عدد ازداد وكلما واحدا لحظ منها الخارج الجهد فرق ازداد التوالي على بعض

الضكل )15(.وتضتعمل بطارية الوقود في كثير من التطبيقات الحديثة الحديثة المركبات تضيير وفي الحاضوب تضغيل في منها

لحظ الضكل)16(.

ضكل )15( يوضح مكونات خلية الوقود

الطاقة على يحضل دفتري كمبيوتر جهاز )13( ضكل الكهربائية من بطارية وقود الهيدروجين

ضكل )14( يوضح الية عمل خلية وقود الهيدروجين

4 - 2 - 3 بطرية لوقود

ضكل )16( محطة تزويد وقود الهيدروجين

89

تمتز بطرية وقود لهيدروجين بم يأتي:

عدم حضول تلوث للبيئة اأو اضتهلاك لمضادر الوقود التقليدية والتي توؤثر في ضحة النضان لن الهيدروجين - 1ينتج من الماء بالكضدة ويعود الى ماء مرة اخرى.

ان تكنولوجيا الهيدروجين ل تحتوي على اأية عناضر تتضبب في اأخطار ممكنة فهي اآمنة عند اضتعمالها.- 2كفاءة تضغيلها عالية جدا، فهي تحول الطاقة الكيميائية الى طاقة كهربائية بضكل مباضر، ولهذا ل يحضل اأي - 3

فقدان للطاقة.عمرها طويل بالمقارنة مع بقية انواع البطاريات.- 4

الضالب القطب بين الكهربائي الجهد فرق اإن الدائرة تكون عندما بطارية لأي الموجب والقطب الكهربائية الدافعة بالقوة يضمى مفتوحة الكهربائية

)emf(، لحظ الضكل )17(.الكهربائية الدائرة في الإلكترونات تتحرك لكي بطاقة اللكترونات هذه تزود اأن لبد الخارجية

تكتضبها من البطارية. لوحدة البطارية تزودها التي الطاقة مقدار وان

الضحنة الكهربائية هي )emf( للبطارية. )emf( ووحدة قياض القــوة الدافعــة الكهربائيةالجهاز اأما ،)volt( وتضاوي ) Joule

Coulomb( هي

الضكل لحظ الفولطميتر. فهو لقياضها المضتعمل .)18(

ضكل )17( فرق الجهد بين القطب الموجب والقطب الضالب يضمى بالقوة الدافعة الكهربائية في الدائرة المفتوحة

Electromotive Force )emf( 4-3 القوة الدافعة الكهربائية

فكر

ماذا نعني اأن القوة الدافعة الكهربائية )emf = 1.5 volt( لبطارية

الضكل )18(

90

مثال

انضابت كمية من الضحنات الكهربائية )q( مقدارها )10C( خلال بطارية فاكتضبت طاقة )W( مقدارها )J 20(. اإحضب مقدار القوة الدافعة الكهربائية )emf( )اأي الطاقة التي يكتضبها الكولوم الواحد(:

لحل:

Wemf (V) = q

20emf (V) = = 2 V

10

الطاقة المكتضبة كمية الضحنةالقوة الدافعة الكهربائية =ــــــــــــــــــــــــــ

( Joule) (Coulomb)

لمقومة لدخلية للبطرية

اإن الإعاقة التي تبديها مادة الوضط )المركبات الكيميائية( داخل البطارية لحركة الضحنات الكهربائية خلالها تضمى بالمقاومة الداخلية للبطارية ويرمز لها )r(، لحظ الضكل )19(.

الشكل (19)

القوة الدافعة الكهربائية

91

اإختر العبارة الضحيحة لكل مما ياأتي: س1

أسئلة الفصل الرابع

قياض القوة الدافعة الكهربائية ) emf( هي الفولط )V( وتضاوي: وحدة -1

-d -c -b -aAC

JC

C s

C J

هي: البضيطة الكلفانية الخلية -2اأولية بطارية -aثانوية بطارية -bوقود بطارية -c

للضحن. قابلة بطارية -d

)12V( تتكون من ضت خلايا مربوطة مع بعضها: فولطية ذات الضيارة بطارية -3التوالي جميعهاعلى -a

التوازي جميعهاعلى -bالتوازي على الأخرى والثلاث التوالي على خلايا ثلاث -c

التوازي على واأربعة التوالي على خليتان -d

4- في بطارية)اأيون- الليثيوم( تعمل ضريحة العازل بين قطبيها على:خلالها. من المرور للاأيونات الضماح -a

خلالها. من المرور الإلكتروليتي للمحلول الضماح -bخلالها. المرور الألكتروليتي والمحلول للاأيونات الضماح -cخلالها. المرور اللكتروليتي والمحلول للاأيونات لتضمح -d

5- عند ضحن بطارية الضيارة بمضدر ضاحن فاأن مقدار:)emf( للبطارية. الكهربائية الدافعة القوة مقدار من قليلا اأكبر المضدر فولطية -a

)emf( للبطارية. الكهربائية الدافعة القوة مقدار من المضدراأضغر فولطية -b)emf( للبطارية. الكهربائية الدافعة القوة مقدار تضاوي المضدر فولطية -c

الكهربائية)emf( للبطارية. الدافعة القوة مقدار من كثيرا المضدراأكبر فولطية -d

92

س2

س5

س8

س3

س6

س1

س4

س7

س2

6-خلية وقود الهيدروجين تعمل على تحويل:كيميائية. طاقة اإلى الكهربائية الطاقة -aكهربائية. طاقة اإلى الكيميائية الطاقة -b

كيميائية. طاقة اإلى الضوئية الطاقة -cضوئية. طاقة اإلى الكهربائية الطاقة -d

ما البطارية الثانوية ؟ اذكر مثال لها.

ما نوع الطاقة المخزونة في البطارية الثانوية ؟

وضح بالرضم عملية ضحن بطارية الضيارة.

ما هي الإجراءات اللاآزم اإتخاذها للعناية ببطارية الضيارة واإدامتها ؟

اأذكر اأربعة اأجهزة تضتعمل فيها البطارية الجافة ؟

ما هي مزايا خلية وقود الهيدروجين ؟

الجافة؟ الخلية -a؟ الليثيوم( )اأيون- بطارية -b

ما مكونات كل من:

اأحضب مقدار الضغل المبذول على ضحنة متحركة مقدارها )2C( في دائرة كهربائية تحتوي .)1.5V( تضاوي )emf( 3على بطارية قوتها الدافعة الكهربائية J :ج

مقدار القوة الدافعة الكهربائية )emf( لبطارية )12V( ومقدار الضغل الذي تزوده البطارية ج: C 10لتحريك الضحنة )J ( )q 120 (، اإحضب مقدار الضحنة )q( المتحركة.

المسائل

الفصلالخامس5

الكهربائية الطاقة والقدرة Energy and Electrical Power

مفردات الفصل

5-1 القدرة الكهربائية.

الكهربائية وكيفية حضابها. 5-2 الطاقة

بيوتنا. في 5-3 الكهرباء

الموؤرضة. 5-4 الدوائر

الضعقة الكهربائية. 5-5 تجنب

93

94

السلوكية الأهداف

بعد درسة هذ لفسل ينبغي أن يكون لطلب قدر على أن:

يعرف القدرة الكهربائية المضتهلكة في الجهاز. -- .100W 20 واضاءة مضباح اآخر قدرتهW يوضح الفرق بين اضاءة مضباح قدرتهيعبر عن علاقة القدرة الكهربائية بالطاقة الكهربائية وبالزمن بضيغة رياضية. -يضتخدم قانون كلفة الطاقة الكهربائية المضتثمرة في حضاب الثمن الذي ندفعه عند اضتعمال جهاز ما -

لفترة زمنية معينة.يعدد اأجزاء القابض ذو الفاضم. -يعلل ربط الفاضم في دائرة الضلك الحي قبل دخول التيار الكهربائي في الجهاز. -يوضح اأهمية تاأريض الجهزة الكهربائية ذات الغلاف المعدني. - يبين اأهمية الترضيد في اضتعمال الطاقة الكهربائية. -

العلمية المصطلحات

Electrical energy الطاقة الكهربائية

Power القدرة

Earth Wireضلك التاريض

Live wireالضلك الحي

Neutral wireالضلك المتعادل

Earthing connectionالتوضيل بالرض )التاأريض(

Plugالقابض الكهربائي

95

Electrical power 5-1 القدرة الكهربائية

الضكل )1(

لماذا يعطي المضباح ذي القدرة )100W( اضاءة اكبرمن المضباح المماثل له ذي القدرة ؟، وماذا تعني هذه الرقام؟. لحظ ضكل )1(.

الى ويحولها الكهربائية الطاقة من معينا مقدارا يضتهلك فانه كهربائية اأداة اأو اأي جهاز تضغيل عند في )كما حرارية طاقة اإلى اأو المحركات( في )كما حركية طاقة اإلى مثلا الطاقة، اأنواع من اآخر نوع

المدافىء الكهربائية( اأو اإلى طاقة ضوئية )كما في المضابيح الكهربائية( وغيرها من اأنواع الطاقة.ويمكن ان تعرف القدرة الكهربائية المضتهلكة في الجهاز بانها:

مقدار الطاقة التي يضتهلكها )او يضتثمرها( الجهاز الكهربائي في وحدة الزمن.

الطاقةالزمن القدرة =

Energy

Power = Time

( وهي )واط(: جولثانية وتقاض القدرة بوحدات )

Watt =Joule

Second )100W( اما المضباح الذي قدرته ،)20J( طاقة مقدارها )1s( يضتهلك في )20W( فالمضباح الذي قدرته

.)20W( لذا تكون له اضاءة اكبر من اضاءة المضباح الذي قدرته ،)100J( طاقة مقدارها )1s( فيضتهلك في

20W

96

تذكر

القدرة الكهربائية لجهاز ما تعتمد على مقدار التيار المنضاب في ذلك الجهاز وفرق الجهد بين طرفيه:

القدرة الكهربائية = التيار × فرق الجهد

Power )P( = Current )I( × Potential difference )V(

P = I×V ....... )1(

فاذا كان مقدار التيار المنضاب في الجهاز يضاوي )1A( ومقدار فرق الجهد بين طرفيه )1V( عندها تكون )1W( القدرة المضتثمرة في الجهاز تضاوي

1 Watt = 1 Ampere × 1 Volt

R = V[ نحضل على: I

وبتطبيق قانون اأوم ]

P = I × V P = I × )I R(

P = I2 × R ...... )2(

P = I × VP = ) V

R( × V

P = V2

R ....... )3(

- الطاقة الكهربائية = القدرة الكهربائية × الزمن- الأجهزة الكهربائية في المنازل توضل مع بعضها على التوازي.

97

)6V( مضباح كهربائي يعمل بفولطية لنسط: دوت ، ، فولطميتر )6V( بطارية فولطيتها ،)2.5W( وبقدرة

اأميتر ، مفتاح كهربائي ، اضلاك توضيل.

لخطوت: الضكل . 1 في كما الكهربائية الدائرة في الجهزة نربط

.)2(الميتر . 2 قراءة ونضجل الكهربائية الدائرة مفتاح نغلق

الفولطميتر قراءة نضجل ثم الدائرة(. تيار )مقدار )مقدار فرق الجهد على طرفي المضباح(. اأخيرا نحضب

القدرة بتطبيق العلاقة التية:

نشاط حسب لقدرة لكهربئية

الجهد القدرة المستثمرة = التيار × فرق الفولطميتر) الاميتر) (قراءة (قراءة

P = I × V

A

V

×مصباح

بطارية

أميتر

فولطميتر

مفتاح+ -

+ -

+

-

في الضكل المجاور مدفاأة كهربائية ضلطت عليها فولطية مقدارها )220V( وكانت مقاومة اأحد اضلاك التضخين الثلاثة )88Ω( اإحضب مقدار:

القدرة المضتهلكة في اأحد اضلاك التضخين.. 1التيار المنضاب في اأحد اضلاك التضخين.. 2

الحل:

P = V2

R

P = (220)2

88 = 550 W

I= V

R

I= 220

88 = 2.5 A

مثال

الشكل (2)

القدرة المضتهلكة

مقدار التيار المنضاب

1-

2-

98

التجارية والمحال والمضانع المنازل في تضتثمر حيث اليومية حياتنا في كثيرة تطبيقات الكهربائية للقدرة والمضتضفيات لغرض الضاءة والتدفئة والتبريد وتضغيل الجهزة الكهربائية. لحظ الضكل )3(.

الشكل (3)

من البيانات الموضحة على الجهزة المنزلية)الفولطية والقدرة الكهربائية( اإحضب مقدار التيار الذي يحتاجه كل جهاز عند اضتغاله ثم احضب مقدار التيار الكلي؟ لحظ الجدول التالي.

نشاط لتعرف على لقدرة ولفولطية لبعس لاجهزة لكهربئية لمنزلية

تيار الجهاز فولطية الجهازقدرة الجهازأسم الجهاز

1600W220V

1000W220V

مدفئة زيتية كهربائية

P (w) V (v) (I=P/V) A

مكواة كهربائية

99

تيار الجهاز (I=P/V)فولطية الجهازقدرة الجهازأسم الجهاز

500W220V

100W220V

200W220V

غسالة كهربائية

مصباح كهربائي

مفرغة هواء كهربائية

المضابيح )c ، b ، a( في الضكل المجاور متماثلة، بين اأي من المضابيح يكون اكثر توهجا )اأكثر ضطوعا( ؟ وايهما يضتهلك قدرة اكبر؟

لجوب: نلاحظ اأن المضباح )c( اأكثر ضطوعا من المضباح )a( وكذلك من المضباح الجهد زيادة فرق اأي )c( المضباح دائرة الأعمدة في بضبب زيادة عدد )b(التيار المنضاب في المضباح الكهربائي عبر المضباح، وبالتالي يزداد مقدار

.)c( القدرة المتحولة )من طاقة كهربائية اإلى ضوئية( في المضباح )c( هي

.)P= V2

Rالأكبر )

مثال

100

مثال

الضكل )4(

المضابيح المتماثلة )d ، e ، f( اأي المضابيح يتوهج اأكثر واأيهما تتحول عنده القدرة الأكبر.

الجواب : المضباح )d( هو الأكثر ضطوعا )اأكثر توهجا( اأما المضباحان )e ، f( فيكونان اأقل توهجا بضبب زيادة عدد المضابيح في الدائرة وهذا يوؤدي اإلى زيادة المقاومة المكافئة في الدائرة ونقضان مقدار التيار المنضاب

فيها..)P= V2

R المضباح )d( تتحول فيه )يضتهلك( قدرة اأكبر )

)30W( والثاني مكتوب عليه )60W( سوؤل: مضباحان الأول مكتوب عليهربطا على التوازي مع بعضهما وربطت مجموعتهما بين قطبي بطارية فولطيتها

مناضبة كما في الضكل )4( اأملا الفراغ في الجمل الآتية بالضارات المناضبة > ، <، =

مقاومة المضباح الول ........... مقاومة المضباح الثاني.. 1التيار المنضاب في المضباح الأول ........... التيار المنضاب في المضباح . 2

الثاني.اضاءة المضباح الأول ........... اضاءة المضباح الثاني.. 3طرفي . 4 بين الجهد فرق ......... الأول المضباح طرفي بين الجهد فرق

المضباح الثاني.

تذكر

• التيار المنضاب في خويط المضباح هو الذي يوؤثر في مقدار توهج المضباح.• تيار الدائرة الكهربائية يتاأثر بالعوامل التالية:

فرق الجهد الكهربائي بين طرفي الدائرة.. 1عدد المضابيح المضتعملة في الدائرة )مقاومة الدائرة( وطريقة ربطها.. 2

101

تزودنا كما الكهربائية، الجهزة من العديد بيوتنا في نضتعمل الجهزة، هذه لتضغيل اللازمة الكهربائية بالطاقة الكهرباء وزارة كل منزل لتضجيل مقدار مقياض كهربائي في نضب على فتعمل فيه ونضتلم ضهريا قائمة تحوي ثمن الطاقة الكهربائية المضتهلكة

الطاقة المضتهلكة. قياض مقدار الطاقة الكهربائية المضتهلكة من قبل اأي جهاز

كهربائي خلال فترة زمنية معينة يتم بالعلاقة الآتية:

)s( الزمن × )W( القدرة الكهربائية = )J( )الطاقة الكهربائية المضتثمرة )المضتهلكة

Electrical Energy Consumption = Electric power × Time

E )Joules( = P)W( × t )s(

وكانت )20 minutes( لمدة ضعر مجفف اضتعمل اإذا قدرة المجفف )1500W( اإحضب مقدار الطاقة الكهربائية

المضتثمرة في المجفف ؟ الحل:

t = 20 × 60 = 1200s E =P×tE = 1500)W(×1200)s( =1800000)J(E =1800)kJ( مقدر الطاقة الكهربائية المضتثمرة

مثال

الشكل (5)

5-2 الطاقة الكهربائية وكيفية حسابها

102

مثال

يمكننا حضاب الثمن الذي ندفعه بعد اضتعمالنا لجهاز ما لفترة زمنية معينة، اإذا عرفنا ثمن الوحدة الكهربائية )kW-h( وذلك من العلاقة التية:

.)kW-h( ثمن الوحدة بالدينار لكل × )kW-h( كلفة الطاقة الكهربائية المضتثمرة = الطاقة الكهربائيةاي:

Cost of Electricity = Electrical Energy Consumed ×Unit Price وبما اأن الطاقة الكهربائية = القدرة الكهربائية × الزمن

E = P × tفتكون:

كلفة الطاقة الكهربائية المضتثمرة = القدرة )kW( × الزمن )h( × ثمن الوحدة

Cost of Electricity = Power )kW(×time )hour(×unit price ) (

في ينضاب )220V( جهد فرق على يعمل كهربائي ضاي اأبريق ملف الإبريق تيار قدره )10A( اإحضب مقدار:

قدرة الإبريق. - 1الطاقة الكهربائية المضتثمرة )المضتهلكة(خلال )20s( ؟- 2

P=I×VP=10×220 =2200W

E =P×tE = 2200 )W( ×20 )s( E = 44000)J(E = 44)kJ(

DinarkW-h

مقدار الطاقة الكهربائية المضتثمرة

قدرة البريق-1لحل:

2-

اأو المضتثمرة ؟ فكر علام يعتمد مقدار الطاقة الكهربائية المضتهلكة

DinarkW-h

103

كلفة الطاقة الكهربائية المضتثمرة = القدرة )kW( × الزمن )hour( × ثمن الوحدة

Cost = P)kW( × t )h( (× unit price

Cost = )1kW( × )0.5 h( × 100 ( = 50 Dinar

مثال

اأضبحت الطاقة الكهربائية جزءا اضاضا من حياتنا مخاطر هناك ولكن عنها، الضتغناء يمكننا ول اليومية قد الكهربائية فالضعقة تجنبها علينا يتوجب للكهرباء تكون ضديدة وقد توؤدي اإلى الموت، فكيف نضتعمل الطاقة موؤضضات تزودنا حياتنا. في اآمن بضكل الكهربائية يمر ضلكين طريق عن بالطاقة الكهربائية الطاقة انتاج

.220V فيهما تيار متناوب فرق الجهد بينهمايضمى 220V يضاوي جهده )L( الأول الضلك )N( الضلك الثاني Live wire )الضلك الحي )الحار )Neutral wire( )البارد( المتعادل بالضلك يدعى يحمل التيار اأيضا ولكن لكونه موؤرضا عند محطة القدرة ،)L( الحي الضلك في كما عالية ليضت فولطيته فاإن

لحظ الضكل )6(.

5-3 الكهرباء في بيوتنا

الضكل )6(

DinarkW-h

Dinar)kW-h

DinarkW-h

اأذا اضتعملت مكنضة كهربائية لمدة )minutes 30( وكانت المكنضة تضتهلك قدرة )1000W( وثمن الوحدة الواحدة

) 100( فما هو المبلغ الواجب دفعه ؟

P = 1000 ÷ 1000=1kW t = 30 minutes = 0.5 h

Unit price = 100

DinarkW-h

كلفة الطاقة الكهربائية المضتثمرة

لحل:

ثمن الوحدة

)L(

)N(

DinarkW-h

104

:)The Earth Wire ( لسلك لموؤرس

من ملاحظتك للضكل )7(، الضلك الموؤرض E متضل بالأرض، يضتعمل للضلامة الكهربائية )ضلك الأمان( ففي حدوث اأو الكهربائية الدائرة في خلل اأي حدوث حالة للجهاز. المعدني والغلاف الحي الضلك بين تماض من الكهربائي التيار معظم انضياب اإلى يوؤدي فضوف الضلك الحي اإلى الرض من خلال الضلك الموؤرض. مما

يقلل خطر الضعقة الكهربائية.

:)Plug with fuse( لقبس ذو لفسم

الضلكين من يتركب )Plug( الكهربائي القابض )E( الموؤرض والضلك )N( والمتعادل )L( الحي المان وضائل تضكل جميعا انها )Fuse( والفاضم

الكهربائي لحظ الضكل ) 8(.

: )Fuse( لفسم

يزيد تيارا يتحمل ل بحيث فلزي ضلك من يضنع مقداره عن حد معين فاذا تجاوز التيار هذا الحد عندئذ ينقطع وعندها لنضهاره، تكفي حرارية لدرجة يضخن

التيار الكهربائي عن الجهاز.على )fuse( يجب اأن يوضع في دائرة الفاضم الجهاز، في التيار دخول قبل الحي الضلك مع التوالي الدائرة عندما ينضاب لكي يوؤدي وظيفة الحماية فيقطع .لحظ لها المناضب التيار من اكبر الدائرة في تيار

الضكل )9(.

5-4 الدوائر المؤرضة

الضكل )7(

الضكل )8(

الضكل )9(

)N()L(

)E(

105

ويضتعمل اأيضا جهاز اآخر للامان الكهربائي يضمى القاطع الكهربائي )قاطع الدورة( اإذ في حالة يقوم بقطع التيار الكهربائي تلقائياانضياب تيار اكبر من التيار المضمم لها. لحظ

الضكل )10(.الضكل )10(

بالأرض التضال تعني التاأريض عملية لهذه ويرمز )Earthing Connection(الأمان وضائل من وهي ) ( بالرمز العملية

الأخرى.ذات الكهربائية الأجهزة تاأريض عادة ويتم الكهربائية الضعقة لتجنب المعدني الغلاف التاأريض ضلك لن الكهربائية، الأجهزة وحماية جدا ضغيرة الكهربائية مقاومته غليظ ضلك هو التيار فان لذا الإنضان، جضم مقاومة من اأقل ينضاب في الضلك ول ينضاب في جضم الضخض الملامض للجهاز فتتكون دائرة قضيرة مع الضلك لحظ ضمنها الضخض جضم يكون اأن غير من

الضكل )11(.

اأن افترضنا اإذا ،)12-a( الضكل لحظ بالنقطة )الموضولة الغضالة في حدث ما خللا اإلى اأدى الثنائي( القابض طريق عن الكهربائية المعدني الغضالة لجضم الحار الضلك ملامضة الخارجي الغلاف ضخض لمض اأن ضادف واإذا يضري كهربائية دائرة عندئذ ضتتكون للغضالة، عبر الحي الضلك من الكهربائي التيار فيها الغضالة وعبر جضم الضخض اإلى الأرض فيضاب

5-5 تجنب الصعقة الكهربائية

الضكل )11(

)12-a( الضكل

106

الضخض عندئذ بضعقة كهربائية ضديدة وخطرة..)12-b( لحظ الضكل

الكهرباء عن بنقطة الغضالة توضيل تم فاذا طريق القابض الثلاثي الحاوي على ضلك التاأريض الضلك ضكل )c-12( فاذا كان هناك تماض بين اإلى يوؤدي فلن المعدني الغضالة وغلاف الحي

حدوث ضعقة كهربائية للضخض.

تضبب الضعقة الكهربائية عند التعرض الإنضان جضم في مختلفة اأضرارا لها وخاضة في عمل الخلايا والنظام العضبي، )0.005A( مقداره تيار انضياب فمثلا يضبب األما بضيطا، اأما انضياب تيار مقداره )0.01A( فيجعل العضلات تنقبض، اأما تقريبا )0.1A( مقداره تيار انضياب

لثواني قليلة قد يوؤدي اإلى الموت.

هل تعلم

الضكل )13(

)12-b( الضكل

)12-c( الضكل

107

لكي تحمي نفضك من مخاطر الكهرباء يجب توخي الحذر واإتباع اإجراءات الضلامة الآتية:

عدم ملامضة ضخض متعرض اإلى ضعقة كهربائية اإل بعد فضله . 1عن مضدر الكهرباء.

تجنب وضع جضم معدني ممضوك باليد )مضمار حديدي اأو ضلك . 2غير معزول( في نقطة الكهرباء.

عدم ترك الأضلاك متهرئة )مكضوفة بدون عازل(. . 3تجنب ان يتضل جضمك بين الضلك الحي والضلك المتعادل اأو اأن . 4

يتضل جضمك بين الضلك الحي والأرض .لحظ ضكل )14(.

الضكل )14(

عزيزي الطالب عزيزتي الطالبة:

يعني الكهربائية الطاقة اإضتهلاك ترضيد اإن الكهربائية الطاقة لموارد الأمثل الإضتخدام اإضتغلال الضاءة الطبيعية وتقليل المتوفرة منها اأثناء الكهربائية بالمضابيح النارة اضتعمال غير الغرف في والتدفئة التبريد واأجهزة النهار القتضادية المضابيح واضتعمال المضتعملة

)مثل الفلورضنت( ان امكن ذلك.

108

اإختر العبارة الضحيحة لكل مما ياأتي: س1

أسئلة الفصل الخامس

يربط: اأن يجب الفاضم -1الحي. الضلك مع التوالي على -a

المتعادل. الضلك مع التوالي على -bالتاأريض. ضلك مع -c

الحي. الضلك مع التوازي على -d

2-)الكيلو واط - ضاعة( اي )kW-h( هي وحدة قياض:القدرة. -a

الجهد. فرق -bالمقاومة. -c

الكهربائية. الطاقة -d

الكهربائية: للقدرة وحدات ليضت ، التالية الوحدات اأحدى -3

-a

Watt -b

A × V -c

J × s -d

Js

الإبريق في المنضاب التيار كان فاإذا )1200 W( مقدارها بقدرة يعمل كهربائي ضاي اإبريق -4)5A( فما مقدار الفولطية التي يعمل عليها هذا الجهاز.

60 V-a

120 V-b

240 V-c

600V-d

109

القدرة معدل فاإن دقائق، خمض مده في )18000 J( مقدارها طاقة يضتثمر كهربائي جهاز -5المضتثمرة في هذا الجهاز تضاوي.

360Watt -a180 Watt -b

30 Watt -c60Watt -d

الآجهزة تجهيز قبل الحار الضلك مع التوالي على للمنزل الكهربائية الدائرة في الدورة قاطع يربط -1

الكهربائية بالطاقة الكهربائية.

المعدني. الغلاف ذات وبالخضوض الكهربائية الأجهزة توؤرض -2

بضعقه يضاب اأن دون العالي الجهد اأضلاك من مكضوف ضلك على يقف اأن لطائر يمكن -3كهربائية ؟

س2

س3

علل ما ياأتي ؟

هل اأن قاطع الدورة يربط على التوالي اأم على التوازي في الدائرة الكهربائية مع الجهاز المطلوب حمايته؟ ولماذا ؟

110

ج:

فاإذا ، واأميتر )L( وفولطميتر على مضباح تحتوي كهربائية دائرة يمثل المجاور الضكل علمت اأن قراءة الفولطميتر )3V( وقراءة الميتر )0.5A(.اأحضب:

س2

س3

س4

س1

المسائل

؟ المضباح مقاومة - 1المضباح؟ قدرة - 2

المجموعة التوازي وربطت 90( مربوطتان مع بعضهما على Ω ، 180 Ω( مقاومتانعبرمضدر فرق جهده)36V (. احضب:

مقاومة. كل في المنضاب التيار -1مختلفتين. بطريقتين مقاومة كل في المضتهلكة القدرة -2

قارن بين مقداري القدرة المضتهلكة في كل مقاومة. ماذا تضتنتج من ذلك ؟

1- 0.4A ، 0.2A 2- 14.4Watt ، 7.2Watt

،)kW-h( احضب بالكيلو واط - ضاعة )21V( ،)24W( مضباح يحمل الضفات التالية.)10hours( الطاقة المضتهلكة خلال زمن مقداره

0.24 )kW-h( :ج

ضخان كهربائي يضتهلك قدرة )2kW(، ضغل لمدة ضت ضاعات )6hour(. ما كلفة الطاقة المضتهلكة اذا علمت ان ثمن )kW-h ( الواحد )100 دينار(.

1200 Dinar :ج

اأميترفولطميتر

1- 6 Ω :ج2- 1.5 Watt

اأميتر

الفصلالسادس

6

والمغناطيسية الكهربائية Electricity and Magnetism

مفردات الفصلالكهربائي. للتيار المغناطيضي 6-1 المجال

مضتقيم موضل بضلك المحيط المغناطيضي المجال 2-6ينضاب فيه تياركهربائي مضتمر.

تيار كهربائي اإنضياب من الناضئ المغناطيضي 6-3 المجال مضتمر في حلقة موضلة دائرية.

الكهربائي. 6-4 المغناطيض الكهربائية. المغانط 6-5 اضتعمالت

الكهربائية الدافعة والقوة الكهرومغاطيضي الحث 6-6المحتثة.

الكهرومغناطيضي الحث ظاهرة 6-7 تطبيقات

111

112

السلوكية الأهداف

بعد درسة هذ لفسل ينبغي ن يكون لطلب قدر على أن:

يذكر اضتنتاج تجربة اورضتد. -يضرح بتجربة التاثير المغناطيضي للتيار الكهربائي. -يميز بين ضكل خطوط المجال المغناطيضي حول ضلك مضتقيم وحلقة دائرية وملف حلزوني عند اإنضياب -

التيار الكهربائي.يعدد بعض التطبيقات العملية للتاأثير المغناطيضي للتيار الكهربائي. -يذكر قاعدة الكف اليمن لتحديد اإتجاه المجال المغناطيضي. -يعرف المغناطيض الكهربائي. -يعدد التطبيقات العملية للمغناطيض الكهربائي. -يفضر ظاهرة الحث الكهرومغناطيضي. -يقارن بين اأجزاء المولد البضيط للتيار المتناوب واجزاء المولد البضيط للتيار المضتمر )الداينمو(. -يضرح عمل المحرك الكهربائي. -

العلمية المصطلحات المغناطيضي Magnetic fieldالمجال

الكهربائي Electromagnetالمغناطيض

الكهرومغناطيضي Electromagnetic Relayالمرحل

الكهربائي Electric Generatorالمولد

كهربائية Electric chargeضحنة

الكهربائي Electric motorالمحرك

الكهرومغناطيضي Electromagnetic Inductionالحث

الكهربائية الدافعة Electromotive Forceالقوة

Wireضلك

113

Introduction مقدمة

في عام 1820م لحظ العالم اورضتد انحراف ابرة مغناطيضية موضوعة بجوار ضلك عند انضياب تيار كهربائي مضتمر فيه من خلال تجربة بضيطة اكتضف بعدها ان للتيار الكهربائي تاأثيرا مغناطيضيا. وضندرض في هذا الفضل

التاأثير المغناطيضي للتيار الكهربائي المنضاب في موضل وبعض التطبيقات العملية على ذلك.

Magnetic field of electric current 6-1 المجال المغناطيسي للتيار الكهربائي

للتعرف على التاأثير المغناطيضي للتيار الكهربائي نجري النضاط التي:

نشاط )1( تجربة ورستد

ادوات النضاط: ابرة مغناطيضية تضتند على حامل مدبب، ضلك غليظ بطول توضيل، اضلاك ،)1.5V( فولطيتها بطارية ، )30cm(

مفتاح كهربائي.

الخطوات: خطوط - بموازاة لتتجه حرة المغناطيضية البرة نترك

المجال المغناطيضي الرضي.نجعل الضلك الغليظ فوق البرة المغناطيضية بحيث يكون -

موازيا لمحورها.وعبر - البطارية قطبي بين الغليظ الضلك طرفي نربط

المفتاح الكهربائي.البرة - انحراف ضنلاحظ الزمن من لبرهة المفتاح نغلق

المغناطيضية ومن ثم اضتقرارها بوضع عمودي على طول الضلك، ثم عودة البرة الى وضعها الضابق بعــــد انقطاع

التيار. لحظ الضكل )1(. نعكض اتجاه التيار الكهربائي المنضاب في الضلك الغليظ -

ثم الدائرة، في المربوطة النضيدة قطبية بعكض وذلك نغلق المفتاح الكهربائي لبرهة من الزمن ايضا، ضنلاحظ

الضكل )1(

114

انحراف البرة المغناطيضية ومن ثم اضتقرارها بوضع عمودي على طول الضلك وباأتجاه معاكض للحالة الولى.كرر الخطوات اعلاه مع وضع الضلك الغليظ تحت البرة المغناطيضية وبضكل مواز للابرة. ماذا تلاحظ في كل -

خطوة ؟مجال في وجودها بضبب مغناطيضية قوة بعزم تاأثرها على يدل للبوضلة المغناطيضية البرة انحراف ان مغناطيضي، كما ان عودتها الى وضعها الضابق عند قطع التيار الكهربائي يدل على ان التيار الكهربائي ولد هذا

المجال المغناطيضي لحظ الضكل )2( وعليه فان:التجربة من اورضتد اضتنتجه ما )وهذا مغناطيضيا مجال حوله يولد موضل ضلك في كهربائي تيار انضياب

الضابقة(.

الضكل )2(

فكر

• ما الغرض من اضتعمال الضلك الغليظ في هذه التجربة ؟

• ما الضبب من غلق الدائرة لبرهة ؟

اإذا كان انضياب التيار الكهربائي المضتمر في ضلك موضل يولد حوله مجال مغناطيضيا، فما ضكل هذا المجال، وكيف نحدد اتجاهه؟ وماهي العوامل التي يعتمد عليها ؟

للاجابة على ذلك، نجري النضاط التي:

6-2 المجال المغناطيسي المحيط بسلك مستقيم موصل ينساب فيه تيار كهربائي مستمر

دوت لنسط: ورقة مقوى ، عدة بوضلات مغناطيضية ضغيرة ، ضلك غليظ ، مفتاح كهربائي ، بطارية كهربائية فولطيتها مناضبة ،

برادة حديد.

نشاط )2( تخطيط لمجل لمغنطيسي لتير مستمر ينسب في سلك مستقيم

115

لخطوت:

• الدائرة ونربط المقوى ورقة خلال من الضلك نمرر الكهربائية لحظ الضكل )3(.

• ننثر برادة الحديد حول الضلك. ونغلق الدائرة الكهربائية لينضاب التيار الكهربائي في الضلك، وننقر على الورقة

نقرات خفيفة، ماذا نلاحظ ؟ لحظ الضكل )4(.

• نكرر الخطوات بوضع مجموعة البوضلات فوق ورقة المقوى بدل برادة الحديد ضتضكل دائرة مركزها الضلك

كما في الضكل )5(.

• نغلق الدائرة لفترة زمنية قضيرة فينضاب تيار كهربائي للابرة الضمالي القطب اتجاه لحظ الضلك، خلال

المغناطيضية.

• التيار الكهربائي نعكض قطبية البطارية لينعكض اتجاه في الضلك ؟ ونكرر الخطوات اعلاه ماذا تلاحظ ؟

نضتنتج من هذا النضاط ان برادة الحديد تترتب بضكل عمودي وبمضتوى الضلك مركزها المركز متحدة دوائر عليه، وهذه الدوائر تمثل خطوط المجال المغناطيضي حول

الضلك والناضىء عن انضياب تيار كهربائي في الضلك. اما اتجاه القطاب الضمالية لأبر البوضلات فيمثل اتجاه البوضلة فيها الموضوعة النقطة في المغناطيضي المجال

الضكل )6(.

• اليمنى، يدك كف بواضطة الضلك تمضك انك تضور وابهامك يضير الى اتجاه التيار الكهربائي المنضاب في

الضكل )3(

الضكل )4(

الضكل )5(

الضكل )6(

116

لبر الضمالية القطاب اتجاه يكون هل لحــظ الضلك، البوضلات في اتجاه لف الضابع لحظ الضكل )7(.

فلتحديد اتجاه المجال المغناطيضي حول ضلك مضتقيم ينضاب فيه تيار كهربائي مضتمر نطبق قاعدة الكف اليمنى كما يلي: اتجاه الى البهام يضير بحيث اليمنى بالكف الضلك امضك باتجاه الضابع لف اإتجاه يكون بينما التيارالكهربائي،

المجال المغناطيضي لحظ الضكل )8(.الناضئ المغناطيضي المجال عليها يعتمد التي العوامل ان

حول ضلك مضتقيم ينضاب فيه تيارا كهربائيا مضتمرا هي:المجال . 1 خطوط عدد )بازدياد المغناطيضي المجال مقدار يزداد

المغناطيضي المارة عموديا خلال وحدة المضاحة ضمن مضاحة معينة( بزيادة مقدار التيار الكهربائي المنضاب في الضلك.

ويقل . 2 الضلك من بالقتراب المغناطيضي المجال مقدار يزداد مقداره كلما ابتعدنا عن الضلك.

الكهربائي . 3 التيار اتجاه على يعتمد المغناطيضي المجال اتجاه المضتمر المنضاب في الضلك المضتقيم.

اإذا انضاب تيار كهربائي مضتمر في ضلك عمودي على ضفحة افقية فان اتجاه المجال المغناطيضي يكون بضكل دوائر متحدة على يتوقف واتجاهه الضفحة مضتوي في الضلك حول المركز

اتجاه انضياب التيار الكهربائي في الضلك.فاذا انضاب التيار في الضلك نحو الناظر )خارجا من الورقة( فاتجاه المجال المغناطيضي واتجاه التيار ضيكون كما في الضكل

.)9-a(واذا انضاب التيار في الضلك مبتعدا عن الناظر فاتجاه المجال

.)9-b( المغناطيضي واتجاه التيار يكون كما في الضكل

الضكل )7(

الضكل )8(

الضكل )9( اإتجاه المجال الكهربائي والمجال المغناطيضي

a

b

117

تعرفنا في الفقرة الضابقة على المجال المغناطيضي حول ضلك موضل ينضاب فيه تيار كهربائي مضتمر فهل تتغير ضفات المجال المغناطيضي بتغير ضكل الضلك الموضل الذي ينضاب فيه التيار الكهربائي ؟ للاجابة عن هذا الضوؤال

نجري النضاط التي:

المجال المغناطيسي الناشئ من انسياب تيار كهربائي مستمر 3-6

في حلقة موصلة دائرية

نشاط )3( تخطيط لمجل لمغنطيسي لتير كهربئي مستمر ينسب في حلقة دئرية

ادوات النضاط: ورقة مقوى ، عدد من البوضلات المغناطيضية، حلقة من ضلك غليظ معزول ، مفتاح كهربائي، بطارية فولطيتها

مناضبة )عمود جاف( ، برادة حديد.الخطوات:

• نثبت الضلك الغليظ الدائري في لوح المقوى كما في الضكل حلقة من تتاألف التي الكهربائية الدائرة ونربط )10(

مربوطة على التوالي مع بطارية.• نمرر التيار الكهربائي في الضلك برهة زمنية ونضع في عدة

اإتجاه لحظ ، البوضلات من عدد الحلقة مركز عن مواقع انحراف اقطاب البرة المغناطيضية للبوضلة.

• الخطوات ونكرر الحلقة في المنضاب التيار اتجاه نعكض اعلاه. ماذا تلاحظ؟

• نعيد عمل النضاط باضتعمال برادة الحديد ولحظ ترتيبها.نضتنتج ان ضكل خطوط المجال المغناطيضي الناضئ عن انضياب خطوط تكون موضلة حلقة في المضتمر الكهربائي التيار بيضوية الضكل تقريبا تزدحم داخل الحلقة وتكون عمودية على

مضتوى الحلقة. الضكل )10(• مضتمر كهربائي لتيار المغناطيضي المجال ضكل ولمعرفة

)3( النضاط نكرر التي: نعمل محلزن، ملف في ينضاب لحظ لفات( او حلقات )عدة محلزن ملف باضتعمال المجال خطوط ان ضنلاحظ الحلقة من بدل )11( الضكل المغناطيضي مضابه للضكل )10( ولكنها تكون متوازية مع

بعضها داخل الملف.

الضكل )10(

الضكل )11(

118

من هذ لنسط نستنتج ن:ضكل المجال المغناطيضي داخل الملف المحلزن عبارة فتكون الملف خارج اما متوازية، مضتقيمة خطوط عن المجال ضكل )12()يضبه الضكل لحظ مقفلة خطوط المغناطيضي لضاق ممغنط( والذي ضبق وان تعرفت عليه في الفضل الثاني، ويعتمد مقدار المجال المغناطيضي على يتناضب الطول حيث اللفات في وحدة التيار وعدد مقدار

طرديا معهما.

ضكل )12( المجال المغناطيضي لملف حلزوني

الملف مضكنا فلو للملف، اليمنى الكف قاعدة باضتعمال فيحدد الملف داخل المغناطيضي المجال اتجاه اما المجال خطوط اتجاه الى البهام فيضير الكهربائي التيار اإتجاه تمثل الضابع لف يكون بحيث اليمنى بالكف

المغناطيضي داخل الملف )اي يضير الى القطب الضمالي(. لحظ الضكل )13(.

الضكل )13(

119

)14-a( الضكل

)14-b( الضكل

سؤال

قارن بين خطوط المجال المغناطيضي حول ضاق مغناطيضية . 1الضكل تيار كهربائي مضتمر. لحظ فيه ينضاب وحول ملف

.)14-a ،b(قارن بين خطوط المجال المغناطيضي داخل الملف وخارجه . 2

.)14-b( من حيث التجاه والمقدار. لحظ الضكل

ضحنة حول مغناطيضي مجال يتولد ان يمكن وكذلك الضكل لحظ الذرة نواة حول اللكترون كحركة متحركة

.)15(

الضكل )15(

120

الحديد من قطعة تاأثر وبيان ،)3( الضابق النضاط الى بالرجوع المطاوع )مضمار حديد( عند وضعها داخل ضلك موضل محلزن.

الكهربائي التيار انضياب عند ضتتمغنط المطاوع الحديد قطعة ان ضتفقد قطعة التيار المحلزن، وعند قطع الموضل الضلك المضتمر في مغناطيضا ضنعت قد تكون الحالة هذه في انك مغناطيضيتها. الحديد مغناطيض هو الكهربائي المغناطيض ان يعني وهذا موؤقتا. كهربائيا

موؤقت يزول بزوال التيار الكهربائي المنضاب في الضلك. لحظ الكهربائية المغانط ضنع في الظاهرة اضتثمارهذه ويمكن

الضكل )16(. ويتركب المغناطيض الكهربائي من قلب من الحديد المطاوع ملفوف حوله ضلك موضل معزول، ويمكن ان يكون بضكل ضاق مضتقيمة اأو بضكل حرف )U( لحظ الضكل )17( ويكون اتجاه لف الضلك في المغناطيض بضكل حرف )U( حول قلب الحديد باتجاهين متعاكضين للحضول على وترتبط طرفيه في جنوبي والخر ضمالي احدهما مغناطيضين قطبين نهايتي الضلك بمضدر للتيار الكهربائي ، فعند اغلاق الدائرة الكهربائية يتولد ما يضمى )بالمغناطيض الكهربائي( وعند فتح الدائرة الكهربائية قطعة في المغناطيضي المجال يتلاضى الكهربائي( التيار انقطاع )اي الحديد المطاوع بضرعة )اي حضلنا على مغناطيض موؤقت(. اما اإذا اأردنا انقطاع بعد اطول لفترة بالمغناطيضية الكهربائي المغناطيض احتفاظ التيار الكهربائي فنضتعمل الفولذ كقلب بدل من الحديد المطاوع.

يعتمد مقدار المجال المغناطيضي للمغناطيض الكهربائي على:1 - عدد لفات الملف لوحدة الطول.

2 - نوع مادة القلب. 3 - مقدار التيار الكهربائي المنضاب في الملف.

Electromagnet 6-4 المغناطيس الكهربائي

الضكل )16(

الضكل )17(

لرفع يضتعمل كهربائي مغناطيض )18( الضكل

الثقال الكبيرة

تذكر

يكون عندما المغناطيض قطبي بين المغناطيضي المجال يزداد .U بضكل حرف

121

لجرس لكهربئي:

اضتثمرالمغناطيض للطالب، ماألوف للتنبيه جهاز هو الكهربائي في اآلية عمل الجرض الكهربائي ويتاألف من:

مغناطيض كهربائي بضكل حرف U لحظ ضكل )19(. -حافظة من الحديد المطاوع. -مضمار محوري. -مطرقة. -ناقوض معدني. -

فعند ربط الجرض بدائرة كهربائية تحتوي بطارية مناضبة ومفتاح وعند اغلاق المفتاح يعمل المغناطيض الكهربائي على جذب قطعة الحديد المطاوع فتتحرك المطرقة نحو الناقوض مفتوحة الكهربائية الدائرة تكون وعندها ضوتا وتحدث عن الحديد قطعة فتبتعد مغناطيضيته المغناطيض يفقد لذا المغناطيض الكهربائي وتتكون فجوة بينهما وتبتعد المطرقة فينقطع ضوت الجرض الكهربائي وتتكرر العملية مع اضتمرار انضياب التيار الكهربائي في دائرة الجرض الكهربائي.

ضكل)20( اجزاء الهاتف

الضكل )19( الجرض الكهربائي

6-5 استعمالات المغانط الكهربائية

لهتف:

هو احدى وضائل التضال الضلكية عن بعد والتي تضتعمل لرضال واضتقبال )الموجات الضوتية( بين ضخضين او اكثر لحظ الضكل )20(. ويتم تضغيلها من خلال ارضال اضارات كهربائية عن طريق ضبكة تلفونية معقدة والتي تضهل اتضال

اأي مضتعمل لها بالآخر.

122

عند التكلم امام اللاقطة يتغير مقدار التيار في الدائرة الكهربائية بفعل نبضات من التضاغط والتخلخل وبضكل مضابه لتردد موجات ضوت المتكلم )التردد نفضه( وهذا الهاتف ضماعة الى الضلاك خلال ينتقل بالتيار التغير الخر والذي يمر عبر المغناطيض الكهربائي الذي يجذب مولدا فيتذبذب المطاوع الحديد من رقيقا قرضا بدوره المتكلم لحظ موجات ضوتية في الهواء مضابها لضوت

الضكل )21(.

:Electromagnet Relay لمرحل لكهربئي

للتحكم كاداة يضتعمل مغناطيضي مفتاح عن عبارة في اغلاق وفتح دائرة كهربائية. ففي الضيارة مثلا يعمل المرحل بالتحكم في تضغيل دائرة التيار الكبير )المحرك مفتاح ادارة ضغيرعند تيار بوضاطة التضغيل( بدء عند اللكترونية الدوائر في ويضتعمل كما الضيارة. تضغيل

لفتح واغلاق الدائرة ذاتيا. لحظ الضكل )22(.

الضكل )21(

الضكل )22(

لقد علمت ان التيار الكهربائي المنضاب في ضلك يولد مجال مغناطيضيا حوله، ولكن هل يمكن توليد تيار كهربائي بفعل مجال مغناطيضي؟ للاجابة عن ذلك نجري النضاط التي:

6-6 الحث الكهرومغناطيسي والقوة الدافعة الكهربائية المحتثة

123

تذكر

دوت لنسط:

مغناطيض دائمي بضكل حرف U ، كلفانوميتر ، ضلك موضل معزول.

لخطوت:

نضل طرفي الضلك بطرفي الكلفانوميتر ونحرك الضلك في اتجاه مواز -لخطوط المجال المغناطيضي، هل ينحرف موؤضر الكلفانوميتر ؟

.)23-a( لحظ ضكلنلاحظ عدم انحراف موؤضر الكلفانوميتر بضبب عدم حضول تغير في

المجال المغناطيضي.نحرك الضلك باأتجاه عمودي على خطوط المجال )الى اعلى واضفل(، -

تلاحظ انحراف موؤضر الكلفانوميتر باتجاهين متعاكضين على جانبي المغناطيضي. المجال في تغير حضول بضبب الكلفانوميتر. ضفر

.)23-b( لحظ ضكلموؤضر - انحراف عدم نلاحظ الحركة، عن الموضل توقف عند

.)23-c ( الكلفانوميتر. لحظ ضكل

نستنتج من ذلك ن :

التيار الكهربائي الآني )اللحظي( الذي يتولد في الضلك على الرغم من عدم وجود بطارية في دائرته الكهربائية يضمى بالتيار المحتث لنه تيار

نضاأ من تغير المجال المغناطيضي.

نشاط )4( كيفية توليد تير كهربئي بستعمل مجل مغنطيسي

الضكل )23(

يقطع عندما المقفلة الكهربائية الدائرة في يتولد المحتث التيار الضلك خطوط المجال المغناطيضي )عند حضول تغير في عدد خطوط القوة المغناطيضية في وحدة الزمن( ول يتولد هذا التيار عندما نحرك

الضلك في اإتجاه مواز لخطوط المجال المغناطيضي.

124

لقد درضنا في الفضل الثالث ان التيار الكهربائي في دائرة كهربائية مقفلة ينضاأ من ربطها ببطارية )او اي مضدر للفولطية(.

والضوؤال الذي يطرح هنا ما ضبب تولد تيار محتث في النضاط الضابق على الرغم من عدم وجود بطارية ؟ للاجابة على هذا الضوؤال، نجري النضاط الآتي:

دوت لنسط: ضاق مغناطيضية ، ملف اضطواني ، كلفانوميتر.

لخطوت:اربط طرفي الملف بطرفي الكلفانوميتر لحظ الضكل )24(. -الملف - طول بموازاة الملف من بتقريبه المغناطيض نحرك

ولحظ انحراف موؤضر الكلفانوميتر الذي يضير الى انضياب . )25 a( التيار المحتث فيه. لحظ الضكل

نثبت المغناطيض بالقرب من الملف ولحظ، هل ينحرف موؤضر -. )25 b( الكلفانوميتر ؟ لحظ الضكل

الضكل لحظ الضفر عند الكلفانوميتر موؤضر اضتقرار لحظ )c 25(. وهذا يعني عدم تولد تيار محتث.

نضحب ضاق المغناطيض من داخل الملف الى الخارج نلاحظ -انحراف موؤضر الكلفانوميتر الذي يكون باأتجاه معاكض للحالة

الولى .

نضتنتج من ذلك ان:التيار المحتث في الدائرة الكهربائية المقفلة ينضاأ عندما يتحرك المغناطيض او الملف مضببا تغيرا في خطوط المجال المغناطيضي، بينما ل ينضاأ التيار المحتث اإذا لم يتحرك اي منهما لعدم حضول

تغير في خطوط المجال المغناطيضي.بضبب هو المقفلة الدائرة في المحتث التيار تولد وتفضير تولد فرق جهد محتث على طرفي الموضل يضمى بالقوة الدافعة الفولط بوحدة وتقاض .)induce emf( المحتثة الكهربائية

)volt(. وتم ذلك على يد العالم فراداي عام 1831م.

Induced emf نشاط )5( لقوة لدفعة لكهربئية لمحتثة

الضكل )25(

الضكل )24(

a

b

c

125

ومن خلال ما تقدم يعرف الحث الكهرومغناطيضي بانه ظاهرة توليد فولطية محتثة عبر موضل كهربائي يقع في مجال مغناطيضي متغير او عن طريق حركة نضبية بين الموضل والمجال المغناطيضي يحدث فيها تغير في المجال المولد اهمها الكهربائية الجهزة من العديد عمل اضاض الكهرومغناطيضي الحث ظاهرة وتعتبر المغناطيضي.

الكهربائي.

لقد ادى اكتضاف ظاهرة الحث الكهرومغناطيضي الى تطور كبير في وضائل انتاج الطاقة الكهربائية ونقلها وتوزيعها خلال ضبكات

النقل التي تعتبر اضاض التكنولوجيا الحديثة. Electric Generator لمولد لكهربئي للتير لمتنوب -

الى )الحركية( الميكانيكية الطاقة تحويل على يعمل هو جهاز الرئيض المضدر ويعد مغناطيضي مجال بوجود كهربائية طاقة الحث مبداأ على ويعمل الكهربائية الطاقة انتاج في المضتعمل

الكهرومغناطيضي.يتركب المولد في ابضط اضكاله من:

الحديد - من قلب حول ملفوف معزول موضل ضلك من ملف المطاوع.

حلقتين معدنيتين معزولتين عن بعضهما. -فرضتان من الكاربون )الفحمات(. -مغناطيض دائمي اأو مغناطيض كهربائي بضكل حرف U. لحظ -

الضكل )26(.ماذا يحدث اثناء دوران الملف بين قطبي المغناطيضي ؟

عند دوران الملف داخل مجال مغناطيضي منتظم قاطعا خطوط المغناطيضية القوة خطوط في تغيرا ضيحدث المغناطيضية القوة فتتولد قوة دافعة كهربائية محتثة )induce emf( مضببة انضياب الحلقتين عبر ينتقل النواة. ملف في متناوب كهربائي محتث تيار الكهربائية الدائرة الى لهما الملامضتين والفرضاتين المعدنيتين

الخارجية ويضمى بالتيار المتناوب لحظ الضكل )27(.

6-7 تطبيقات ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي

ضكل )27( التيار الخارج من مولد بضيط للتيار المتناوب.

الضكل )26(

126

لمولد لبسيط للتير لمستمر:التيار لمولد نفضها الجزاء من المضتمر التيار مولد يتركب معزولتين معدنية حلقة نضفي باضتعمال يكمن والختلاف المتناوب المبادل تضمى النواة ملف بطرفي ومتضلتين بعضهما عن كهربائيا

لحظ الضكل )28(.واحد باتجاه يكـون الحالة هذه في عليه نحضل الذي التيار ان

يضمى تيار مضتمر )DC(، لحظ الضكل )29(.

ضكل )29( التيار الخارج من مولد بضيط للتيار المضتمر.

الضكل )28(

الضكل )30(

هل تعلم

في مولدات التيار المضتمر المضتعملة في الحياة العملية:

- تضتعمل عدة ملفات وليض ملفا واحدا. - تدور المغانط بينما يبقى الملف ثابتا.

ومن لتطبيقت لهمة للتير لكهربئي:

لمحرك لكهربئي:

مجال بوجود ميكانيكية طاقة اإلى الكهربائية الطاقة يحول جهاز مغناطيضي، اأي انه يعمل عكض عمل المولد الكهربائي، لحظ الضكل )30(.

الضكل )31(

المغناطيضية القوة مبداأ على الكهربائي المحرك عمل ويعتمد الموؤثرة في ضلك ينضاب فيه تيار كهربائي مضتمر موضوع في مجال

مغناطيضي لحظ الضكل )31(.

127

وتضتعمل المحركات الكهربائية لتضغيل عدة اأجهزة كهربائية مثل )المكنضة الكهربائية ، المثقاب الكهربائي ، الخلاط الكهربائي ، المروحة الكهربائية وغيرها(.لحظ الضكل )32(.

الضكل )32(

لحظ الكهربائية المحركات وضعة حجم ويختلف الخلاطات فيه تحتاج الذي الوقت ففي .)33( الضكل ومعظم ادوات المطبخ الخرى لمحركات كهربائية ضغيرة القطارات تتطلب لضتعمالها، بضيطة لقدرة تحتاج لنها

اضتعمال محركات اأضخم واكثر تعقيدا.

بالتيار يعمل الذي الكهربائي المحرك ويتكون المضتمر من الجزاء الآتية:

النحاض - من ضلك من ملف عن عبارة المحرك: نواة المطاوع الحديد معزول يحوي داخله على قطعة من

لحظ الضكل )34(.مغناطيض دائمي قوي يوضع الملف بين قطبيه. -المبادل: وهو عبارة عن نضفي حلقة معدنية معزولين -

ملف ضلك بطرفي ويتضلان بعضها عن كهربائيا النواة يدوران مع ملف النواة.

المبادل - نضفي تلامضان الكاربون من فرضتان متضلتان بقطبي مضدر للتيار الكهربائي المضتمر.

الكهربائيةالخلاط الكهربائيالمثقاب الكهربائيالمكنضة الكهربائية المروحة

الضكل )33(

الضكل )34(

128

تيار ينضاب الكهربائية الدائرة اغلاق فعند ملف الى الخارجية الدائرة من مضتمر كهربائي النواة. ويمر في طرفي الملف باتجاهين متعاكضين. ملف في المار للتيار المغناطيضي المجال وبتاأثير الدائم المغناطيض عن الناضىء والمجال النواة ومتضاويتان التجاه في متعاكضتان قوتان تتولد تدوير على تعملان الملف جانبي على المقدار في الملف حول محوره داخل مجال مغناطيضي ويضتمر الملف بالدوران باتجاه واحد بضبب وجود المبادل.

الضكل )35( لحظ الضكل )35(.

هل تعلم

من التطبيقات الحديثة للمجال المغناطيضي هو اضتعماله الرنين بوضاطة الطبية التضوير اجهزة بعض في

MRI المغناطيضي)Magnetic Resonance Imaging(

129

اإختر العبارة الضحيحة لكل مما ياأتي: س1

أسئلة الفصل السادس

1- القوة الدافعة الكهربائيةالمحتثة )emf( تتولد من تغير:

a -.المجال الكهربائي

b -.المجال المغناطيضي

c -.فرق الجهد الكهربائي

d -.القوة الميكانيكية

2- يزداد مقدار التيار المحتث المتولد في دائرة ملف ضلكي اإذا:

a -.تحرك المغناطيض ببطء داخل الملف

b -.تحرك المغناطيض بضرعة داخل الملف

c -.يكون المغناطيض ضاكنا نضبة للملف

d -.ضحب الملف ببطء بعيدا عن المغناطيض

وربط منه، الزلق حلقتي برفع وذلك المضتمر، للتيار مولد اإلى المتناوب للتيار مولد تحويل يمكن -3طرفي الملف بـ :

a - .مبادل

b -.مضباح كهربائي

c -.ضلك غليظ

d -.فولطميتر

130

طاقة: الى الميكانيكية الطاقة يحول الكهربائي المولد -4كيميائية. -a

كهربائية. -b

مغناطيضية. -c

ضوئية. -d

لملف: الكهربائي المغناطيض قوة تزيد ل التالية العوامل اأي -6الملف. جوف داخل نحاض ضاق اإدخال -a

الملف. جوف داخل حديد ضاق اإدخال -b

الطول. لوحدة الملف لفات عدد زيادة -c

الملف. في المنضاب التيار مقدار زيادة -d

طاقة: اإلى الكهربائية الطاقة تحويل على الكهربائي المحرك يعمل -5a -.ميكانيكيةb -.كيميائيةc -.مغناطيضيةd -.ضوئية

فولطيتها ببطارية الضلك طرفي وربط مطاوع، حديد من مضمار حول معزول موضل ضلك لف -7مناضبة. اأي من العبارات الآتية غير ضحيحة لهذه الحالة:كهربائيا. مغناطيضا يكون المطاوع الحديد من مضمار -a

جنوبيا. قطبا والآخر ضماليا قطبا يضير المضمار طرفي اأحد -b

حوله. المحيط في مغناطيضيا مجال المضمار يولد -c

التيار. اإنقطاع من زمنية فترة بعد للمضمار المغناطيضي المجال يزول -d

131

س2

س3

س4

تولد: المتحركة الكهربائيية الضحنات -8

فقط. كهربائي مجال -a

فقط. مغناطيضي مجال -b

مغناطيضي. ومجال كهربائي مجال -c

بم يتميز المغناطيض الكهربائي عن المغناطيض الدائمي ؟

في الضكل المجاور، تتحرك ضاق مغناطيضية داخل جوف الملف:

a -ما ضبب اإنضياب تيار كهربائي في جهاز الملي اأميتر المربوط بين طرفي الملفb -.ما مضدر الطاقة الكهربائية المتولدة في الدائرة

اإرضم ضكلا توضح فيه خطوط القوة المغناطيضية لمجال مغناطيضي ناتج عن اإنضياب تيار كهربائي مضتمر في:

مضتقيم. موضل ضلك -1موضلة. حلقة -2

الضكل. محلزن ضلكي ملف -3

132

س5

س6

a -.اإذا كان طول الضلك عموديا على خطوط المجال المغناطيضي

b -.اإذا كان طول الضلك موازيا لخطوط المجال المغناطيضي

وضح )مع ذكر الضبب( في اأي من الحالتين الآتيتين يتاأثر ضلك موضل مضتقيم ينضاب فيه تيار كهربائي بقوة مغناطيضية عند وضعه داخل مجال مغناطيضي منتظم:

يزداد المجال المغناطيضي لملف ينضاب فيه تيار كهربائي مضتمر عند وضع قطعة حديد في جوفه.علل ذلك؟

س7

س8

س9

ما المكونات الضاضية:

للمولد الكهربائي.- 1

للمحرك الكهربائي.- 2

ما مبداأ عمل كل من :

الكهربائي. المحرك -aالكهربائي. المولد -b

ما الفرق بين مولد التيار المتناوب ومولد التيار المضتمر من حيث:

منها. يتاألف التي الأجزاء -aمنها. كل من الخارج التيار -b

الفصلالسابع7

Electric Transformer المحولة الكهربائية

مفردات الفصل

المقدمة

المحتث 7-1 التيار

الكهربائية وانواعها 7-2 المحولة

الكهربائية المحولة في القدرة 7-3 خضائر

133

134

السلوكية الأهداف

بعد درسة هذ لفسل ينبغي أن يكون لطلب قدر على أن:

يعرف المحولة الكهربائية. -يذكر اأجزاء المحولة الكهربائية. -يطبق قانون حفظ الطاقة على المحولة الكهربائية المثالية. -يطبق قانون كفاءة المحولة في حل مضائل رياضية. -يقارن بين المحولة الرافعة والمحولة الخافضة. -يعدد خضائر القدرة في المحولة الكهربائية. -

العلمية المصطلحات الكهربائية Electrical Transformerالمحولة

الرافعة Step-up Transformer المحولة

الخافضة Step- down Transformer المحولة

القدرة Power stationsمحطات

Loadحمل

الإبتدائي Primary coil الملف

الثانوي Secondary coilالملف

العالية High voltageالفولطية

المتناوبة الفولطية Source of AC voltageمضدر

Soft iron coreقلب من الحديد المطاوع

135

Introduction مقدمة

تعد الطاقة الكهربائية من اأكثر اأنواع الطاقة ضيوعا واضتثمارا في المنازل حيث تضتعمل في الإضاءة والتدفئة وفي تضغيل جميع الأجهزة الكهربائية وكذلك في تضغيل الأجهزة الكهربائية في المضتضفيات والمضانع.

لقد درضت في الفضل الضادض كيفية توليد تيار محتث في موضل، وكما علمت يتولد التيار المحتث، من تغير خطوط المجال المغناطيضي خلال الموضل في وحدة الزمن، اأو نتيجة حضول حركة نضبية بين الموضل والمجال

المغناطيضي الواضج للموضل مقترنة بحدوث تغير في الفيض المغناطيضي الواضج.

الضكل )1( مخطط للمحولة الكهربائية

يتطلب في بعض الأحيان تغير مقدار الفولطية المتناوبة ، اإما رفعها الى مقدار اأكبر اأو خفضها الى مقدار اأضغر. ولتغيير مقدار الفولطية الخارجة من اأي مضدر متناوب، تضتعمل بعض المحولت الكهربائية الضكل )1( لرفع مقدار

الفولطية كما في جهاز التلفاز. ويضتعمل البعض الآخر لخفض مقدار الفولطية كما في اأجهزة المذياع والمضجل وغيرها.

7-1 التيار المحتث

نشاط توليد تير محتث في ملف

أدوت لنسط: ملف بضكل اضطوانة مجوفة )الملف عبارة عن ضلك معزول ملفوف يحتوي عدة لفات( ، ملف حلقي الضكل ، مضباح

كهربائي يعمل بفولطية مناضبة، مضدرا للفولطية المتناوبة، مفتاح ، ضاق من الحديد المطاوع طويل نضبيا.

136

خطوت لعمل:

نضع داخل الملف الإضطواني ضاق حديد مطاوع طويل -نضبيا كما في الضكل )2(.

نربط مضدر الفولطية المتناوبة والمفتاح على التوالي -الدائرة هذه )فتدعى الإضطواني الملف طرفي بين

بدائرة الملف الإبتدائي(. نربط المضباح الكهربائي بالملف الحلقي )فيدعى هذا -

الملف بالملف الثانوي(.الإضطواني(، - )الملف الإبتدائي الملف دائرة نغلق

نلاحظ توهج المضباح المربوط مع الملف الثانوي.

نضتنتج من هذا النضاط ما ياأتي: تولد تيار محتث في الملف الثانوي نتيجة لتغير خطوط الملف في المتولد الزمن وحدة في المغناطيضي المجال

الإبتدائي والذي ضببه انضياب التيار المتناوب فيه.الضكل )2(

7-2 المحولة الكهربائية وانواعها

ولمحولة لكهربئية تتألف من:ملفوفة معزولة نحاضية اضلاك من مضنوعين ملفين

حول قلب مغلق من الحديد المطاوع. لحظ الضكل )3(.فعند انضياب تيار متناوب في الملف الإبتدائي للمحولة، يولد مجال مغناطيضيا متغيرا داخل القلب الحديد. فيضج

هذ المجال الملف الثانوي كما يضج الملف البتدائي. اأجهزة من جهازا تعد الكهربائية المحولة فان لذا وذلك المضتمر، التيار على تعمل ل فهي المتناوب التيار لعدم تولد تيار محتث في الملف الثانوي لعدم حدوث تغير

في المجال المغناطيضي داخل القلب الحديد.

الضكل )3(

المحولة الكهربائية هي جهاز يعمل على رفع الفولطية المتناوبة اأو خفضها )اأي تعمل على تغير مقدار الفولطية

المتناوبة الى مقدار اآخر(، فيقل التيار اأو يزداد.

137

وان الملف المربوط مع مضدر الفولطية المتناوبة )الفولطية المجهزة للمحولة( والذي عدد لفاته )N1( يدعى بالملف البتدائي.

بالملف يدعى )N2( لفاته عدد الذي المحولة( على يضتغل الذي )الجهاز الحمل مع يربط الذي الملف اما الثانوي.

• بما اأن القدرة الكهربائية )P( تضاوي حاضل ضرب الفولطية )V( والتيار )I( وتقاض بـ )Watt(. اأي ان:

P = I × V

.)V1( فولطية الملف الإبتدائي × )I1(تيار الملف الإبتدائي = )P1( القدرة الداخلة في الملف الإبتدائي

P1 = I1 × V1

.)V2( فولطية الملف الثانوي × )I2( تيار الملف الثانـوي = )P2( والقدرة الخارجة من الملف الثانوي

P2 = I2 × V2

وطبقا لقانون حفظ الطاقة، نجد ان مقدار القدرة المجهزة لدائرة الملف الإبتدائي يضاوي مقدار القدرة الخارجة في دائرة الملف الثانوي )على فرض ان المحولة مثالية( وهذا يعني اإهمال الضياع الحاضل في الطاقة خلال اضلاك

الملفين وخلال القلب الحديد للمحولة اأثناء اإضتغالها. فيمكن عندئذ تطبيق المعادلة التالية:

القدرة المجهزة لدائرة الملف الإبتدائي = القدرة الخارجة من دائرة الملف الثانوي

اأي اأن : P1 = P2

وعندئذ تكون :

I1 ×V1 = I2 ×V2

138

الداخلة. القدرة من اقل الخارجة القدرة فتكون عملها اثناء في قدرة ضياع فيها يحضل المحولت جميع ويمكن حضاب كفاءة المحولة العملية من العلاقة التية:

)P2( القدرة الخارجة من ملفها الثانوي %100 × = )η( كفاءة المحولة

)P1( القدرة الداخلة في ملفها الإبتدائي

P2 η = × 100% P1

)N2( عدد لفات ملفها الثانوي )V2( الفولطية الخارجة من الملف الثانوي =

)N1( عدد لفات ملفها الإبتدائي )V1( الفولطية الداخلة في الملف الإبتدائي

N2 V2 = N1 V1

: بنضبة التحويل في المحولة، اأو نضبة عدد اللفات. N2

N1 * تدعى النضبة

من الجدير بالذكر: عند نقل الطاقة الكهربائية الى مضافات بعيدة خلال اضلاك توضيل طويلة، فاإنها تنقل بفولطية عالية وتيار واطئ وذلك لتقليل الخضارة التي تحضل بضبب المقاومة الكبيرة لهذه الأضلا ك.

المحولت الكهربائية تكون بنوعين:

اأقل )N2( الثانوي ملفها لفات عدد يكون لحظ )N1( الإبتدائي ملفها لفات عدد من من الخارجة الفولطية فاإن لذا )4( الضكل ملفها الثانوي )V2( اأقل من الفولطية الداخلة

.)V1( في ملفها الإبتدائي

الضكل )4(

Step- down Transformer لنوع لاأول: محولة خفسة

وتكون :

139

هناك اضتعمالت عدة لهذا النوع من المحولت اذ ان معظم المحولت الكهربائية المضتعملة في الفولطية الداخلة اإلى المنازل من هذا النوع وكذلك المحولة المضتعملة في مناطق اضتلام القدرة المجهزة الى المدن لحظ الضكل a-5( والمحولة المضتعملة في جهاز اللحام الكهربائي لحظ الضكل )b-5( والمحولة المضتعملة في ضاحنة (

.)5-c( الموبايل لحظ الضكل

الضكل )5(

)b( المحولة الخافضة المضتعملة في جهاز اللحام الكهربائي.

مناطق في المضتعملة الخافضة المحولة )a(اضتلام القدرة الكهربائية المجهزة الى المدن.

)c( المحولة الخافضة المضتعملة في ضاحنة الموبايل.

)N2( الثانوي ملفها لفات عدد يكون )N1( الإبتدائي ملفها لفات عدد من اأكبر

لحظ الضكل )6(.ملفهــا من الخارجة الفولطية فاإن لذا الداخـــلة الفولطية من اأكبر )V2( الثانوي

.)V1( في ملفها الإبتدائي

Step-up Transformer لنوع لثني: محولة رفعة

الضكل )6(

140

مثل المحولة المضتعملة في جهاز التلفاز لتجهيز الفولطية العالية للقاذف الإلكتروني للضاضة لحظ الضكل )7 .)7-b( او المحولت المضتعملة في محطات توليد الطاقة الكهربائية عند اإرضالها الى المدن لحظ الضكل )-a

الضكل )7(

الجهزة بعض في تضتعمل رافعة محولة )a(الكهربائية

الطاقة تجهيز محطات في رافعة محولة )b(الكهربائية الى المدن.

والعلاقة التالية تربط بين عدد اللفات والفولطية :

)N2( عدد لفات ملفهـــا الثانــــــوي )V2( الفولطية الخارجة من الملف الثانوي =

)N1( عدد لفات ملفهــا الإبتدائي )V1( الفولطية الداخلة في الملف الإبتدائي

اأي ان:

N2 V2 = N1 V1

من الخارجة والقدرة مثالية المحولة تدعى عندئذ الكهربائية، المحولة في القدرة خضائر اهمال فرض وعلى المحولة تضاوي القدرة الداخلة اليها اي ان:

P2 = P1

I2V2 = I1V1

V2 I1 = V1 I2

141

تتناضب فالفولطية نفضه، الوقت للتيار في للفولطية تكون خافضة الرافعة الكهربائية المحولة ان يعني وهذا عكضيا مع التيار.

توجد علاقة بين عدد اللفات والتيار في المحولة الكهربائية المثالية. N2 I1

= N1 I2

V2 N2 =

V1 N1

N2 اأكبر من الواحد، فالمحولة تكون رافعة للفولطية وبذلك -

N1

اإذا كانت نضبة التحويل في المحولة تضير:

I1 اأضغرمن I2 وخافضة للتيار )V1( اأكبر من )V2(

اأضغر من الواحد، فالمحولة تكون خافضة للفولطية -N2

N1

واإذا كانت نضبة التحويل في المحولة وبذلك تضير:

I1 اأكبر من I2 ورافعة للتيار )V1( اأضغر من )V2(

تذكر

ان المحولة الرافعة للفولطية )Step-up Transformer( تكون خافضة للتيار في الوقت نفضه.

في للتيار رافعة تكون )Step-down Transformer( للفولطية الخافضة فالمحولة وبالعكض الوقت نفضه.

142

ومن نوع هذه لخسئر:

لملفين: أسلاك مقومة عن نتجة خسرة -1

وتظهر بضكل طاقة حرارية في اضلاك الملفين الإبتدائي والثانوي في اأثناء اإضتغال المحولة وهي ناتجة عن المقاومة

الأومية لضلاك الملفين.

ذات مادة من الملفين اضلاك تضنع الخضارة هذه لتقليل *مقاومة ضغيرة المقدار )من النحاض( لحظ الضكل )8(.

لدومة: لتيرت خسرة -2

للمحولة الحديد القلب في حرارية طاقة بضكل وتظهر المجال خطوط في الحاضل التغير بضبب اإضتغالها، اأثناء محتثة تيارات يولد والذي الحديد، قلب خلال المغناطيضي

داخل القلب الحديد تضمى بالتيارات الدوامة.

* لتقليل هذه الخضارة يضنع قلب المحولة بضكل ضفائح من بعض كهربائيا بعضها عن رقيقة ومعزولة المطاوع الحديد ومكبوضة كبضا ضديدا ومضتواها مواز للمجال المغناطيضي.

لحظ الضكل )9(.

7-3 خسائر القدرة في المحولة الكهربائية

الضكل )8(

بعضها عن المعزولة الحديد ضفائح ترتيب )9( الضكل في قلب المحولة

143

الكهربائي والجهاز )240V(المتناوبة للفولطية مضدر مع البتدائي ملفها ربط كهربائية محولة ملفهــــا لفــــات عــــدد وكان )12V( متناوبة فولطيــــــة علــــــى يضتغل الثانوي ملفها مع المربوط )الحمل(

.)500 turn( الإبتدائي

)1( ما نوع هذه المحولة ؟ )2( احضب عدد لفات ملفها الثانوي.لحل :

البتدائي ملفها فولطية من اأضغر )V2 = 12V( الثانوي ملفها فولطية لأن خافضة. المحولة -1 .)V1= 240V(

V1=240V ، N1= 500 turn -2 V2=12V ، N2 = ?

نطبق العلاقة التية:

)11W( وخضائر القدرة فيها )220W( اإذا كانت القدرة الداخلة في الملف البتدائي لمحولة كهربائيةجد كفاءة المحولة ؟

لحل: خضائر القدرة في المحولة = القدرة الداخلة –القدرة الخارجة

كفاءة المحولة

مثال )1(

مثال )2(

عدد لفات ملفها الثانوي

فتكون:

%

%

%

P P P

P

P W

PP

WW

11 220

209

100

220209 100

95

lost 1 2

2

2

1

2 #

#

h

h

= -

= -

=

=

=

=

VV

NN

1

2

1

2=

VV N

turnN turn24012

5002 25

2=

=

144

اإختر العبارة الضحيحة لكل مما ياأتي: س1

أسئلة الفصل السابع

1- التيار المتناوب المنضاب في الملف الثانوي لمحولة كهربائية هو تيار محتث يتولد بوضاطة:متغير. كهربائي مجال -a

الحديد. قلب متغيرخلال مغناطيضي b– مجال للمحولة. حديد قلب -c

الملف. حركة -d

فولطية الملف الثانوي وفولطية الملف البتدائي في المحولة الكهربائية ل يعتمد على: بين النضبة -2الملفين. في اللفات عدد نضبة -aالملفين اضلاك – مقاومة b

. البتدائي الملف من الخارجة الفولطية -c. الثانوي الملف من الخارجة الفولطية -d

.)6000 turn( وعــدد لفات ملفها البتدائي )300 turn( 4- محولة كهربائية عدد لفات ملفها الثانـويفاذا كانت الفولطية المتناوبة المطبقة على ملفها البتدائي )240V( فاأن الفولطية الخارجة من ملفها

الثانوي تكون:

12V -a 24V -b

4800V -c80V -d

وكان )200 turn( وللثانوي )800 turn( مثالية لمحولة البتدائي الملف لفات عدد كان اذا -3التيارالمنضاب في الملف الثانوي )40A( فاأن التيار المنضاب في الملف الأبتدائي :

10A -a80 A -b160A -c

8000A -d

145

)خضائرها مهملة(،عدد لفات ملفها الأبتدائي )600turn(، وعدد لفات ملفها الثانوي مثالية محولة -5)1800turn( وكانت القدرة المتناوبة الداخلة في ملفها البتدائي )720W( بفولطية )240V( فاأن

تيار ملفها الثانوي يضاوي: 1A -a3A -b

0.1A -c0.3A -d

من اأنواع اأربع يبين التالي الضكل -6للمعلومات وطبقا الكهربائية، المحولت منها اأي بين ضكل، كل اأضفل في المعطاة

تكون محولة رافعة ؟

بماذا تختلف المحولة الرافعة عن المحولة الخافضة؟س2

ماهو اضاض عمل المحولة الكهربائية؟س3

وضح كيف تعمل المحولة الكهربائية على تغير مقدار الفولطية ؟س4

في اأي المجالت تضتعمل المحولة الكهربائية ؟س5

الخافضة -2 الرافعة -1

س6وضح الفائدة الإقتضادية من نقل القدرة الكهربائية الى مضافات بعيدة بفولطية عالية وتيار

واطىء؟

لماذا تحتاج المحولة الكهربائية لإضتغالها الى تيار متناوب ؟س7

هل تعمل المحولة الكهربائية لو وضعت بطارية بين طرفي ملفها البتدائي وضح ذلك؟س8

146

س9

س1

س2

س3

س4

لتجهيز القدرة الكهربائية من محطة توليدها الى مضنع كبير يبعد عنها ببعد معين .ما نوع المحولة الكهربائية المضتعملة:

الرضال. محطة عند القدرة نقل خطوط بداية في -1المضنع. دخولها قبل القدرة نقل خطوط نهاية في -2

المسائل

1- فولطية الملف الثانوي. 2- تيار الملف البتدائي.

)220V( تعمل على فولطية متناوبة ) ( ونضبة التحويل فيها )محولة )كفاءتها %100والتيار المنضاب في ملفها الثانوي )1.1A( اأحضب:

110V :ج0.55A

القدرة 4.8(، ما مقدار kW( والقدرة الخارجة منها )محولة كهربائية كفاءتها)%80الداخلة في المحولة.

6kW :ج

محولة كهربائية كفاءتها )%95(، اإذا كانت القدرة الداخلة فيها )kW 9.5(. ما مقدار القدرة الخارجة منها ؟

9.025kW :ج

مضباح كهربائي مكتوب عليه فولطية )6V( وقدرة )12W(. ربط هذا المضباح مع الملف )240V( الثانوي لمحولة كهربائية ، وربط ملفها الأبتدائي مع مضدر للفولطية المتناوبةاأعتياديا. )اأعتبر وكان عدد لفات ملفها الإبتدائي )8000turn(. فتوهج المضباح توهجا

المحولة مثالية( اأحضب:الثانوي ملفها لفات عدد -1المضباح. في المنضاب التيار -2

البتدائي. الملف في المنضاب التيار -3

200 turn :ج 2A 0.05 A

12

1-2-

1-2-3-

الفصلالثامن8

Energy Sources technology تكنولوجيا مصادر الطاقة

مفردات الفصل8-1 الطاقة في حياتنا

8-2 المضادر الحالية للطاقة

الحفورية الطاقة 8-2-1 مضادر المائية الطاقة 8-2-2 مضادر

النووية الطاقة 8-2-3 مضادر

)مضادر الطاقة المتجددة( للطاقة البديلة 8-3 المضادر

الضمضية الطاقة 8-3-1 تكنولوجيا - اضتثمار الطاقة الضمضية في توليد الكهرباء

- التطبيقات الحرارية للطاقة الضمضية- كفاءة تحويل الطاقة للخلية الضمضية

8-3-2 تكنولوجيا طاقة الرياح )اأو الطاقة الهوائية(طاقة الوقود الحيوي 8-3-3 تكنولوجيا

والجزر المد طاقة 8-3-4 تكنولوجيا

147

148

السلوكية الأهداف

بعد درسة هذ لفسل ينبغي ن يكون لطلب قدر ن:

يوضح مدى اهمية الطاقة في حياتنا. -يعرف مفهوم الطاقة. -يحدد انواع الطاقات التي يضتثمرها النضان. -يعدد انواع الطاقات غير المتجددة. -يعدد انواع الطاقات المتجددة. -يوضح الفرق بين الطاقات المتجددة وغير المتجددة. -يحدد فوائد تطبيقات الطاقات المتجددة. -يذكر اهمية اضتعمال انواع مختلفة من الطاقة المتجددة. -يضرح فوائد تطبيقات الطاقة الضمضية. -يذكر فوائد الخلايا الضمضية وتطبيقاتها. -

العلمية المصطلحات Energyالطاقة

للطاقة المائية Hydropower energy sourcesالمضادر

Nuclear energy sourcesمضادر الطاقة النووية

Non-Renewable energy sourcesمضادر الطاقة غير المتجددة

المتجددة الطاقة Renewable energy sourcesمضادر

الضمضية Solar cellالخلية

Wind energyطاقة الرياح

Biofuel energyطاقة الوقود الحيوي

Tidal energyطاقة المد والجزر

المتناوب )Alternating current )ACالتيار المضتمر )Direct current )DCالتيار

149

وكما هو معروف ان هناك ضور متعددة للطاقة لحظ الضكل )2( كالضوء والحرارة والضوت والطاقة الميكانيكية التي تحرك الآلت والطاقة الكيميائية المخزونة في اأواضر الذرات والجزيئات والطاقة النووية والتي يمكن تحويلها

اإلى طاقة كهربائية.

الضكل )1( اجهزة مختلفة مضتهلكة للطاقة تضتعمل في حياتنا اليومية

الضكل )2( انواع الطاقات

8-1 الطاقة في حياتنا

الرئيضة المقومــات احـــدى هي الطاقة في اليها ونحتاج المتحضرة للمجتمعات تضيير حياتنا اليومية حيث تضتعمل الطاقة في تضغيل كثير من المضانع وفي تحريك وضائط المنزلية الدوات تضغيل وفي المختلفة النقل

وغير ذلك من الغراض.

150

وقد تعرفنا في فضول ضابقة انه يمكن تحويل الطاقة من ضورة اإلى اخرى وان الطاقة هي المقدرة على انجاز ضغل. ونضتعمل وحدات متعددة لقياض مقدار الطاقة وحضب نوع الطاقة المضتعملة واهم وحدات الطاقة هي:

)Joule( الجول 1 جول = 1 نيوتن × 1 متر

)1 Joule( = )1 Newton( × )1 meter(وهناك وحدات اخرى مثلا:

1 )Kilowatt - hour( = 3.6 × 106 Joule

1 )Horse power - hour( = 2.68 × 106 Joule

اما الوحدات الخرى للطاقة والتي تضتعمل فـي حالت الجضيمات الأولية كالجزئيات والذرات ومكوناتها هي )اللكترون - فولـط( )electron volt( ومختضرها eV وان:

1 e V = 1.6 ×10-19 joule

لم يدخر النضان جهدا منذ فجر التاريخ في اضتثمار كافة مضادر الطاقة المحيطة به والتي تزوده بالجزء الضاض والكبر من احتياجاته من الطاقة مثل الحضول على الطاقة من مضاقط المياه اأو من حركة الرياح وكذلك اضتثمار الناض يضتعملون اخضاب الضجار في تلبية جزء من متطلباتهم من الطاقة الضمضية، وحتى الن ومايزال بعض

الطاقة.ويمكن تقضيم مضادر الطاقة الحالية في العالم اإلى ثلاثة اقضام رئيضة وهي:

الحفورية. المضادر -1المائية. الطاقة مضادر -2

النووية. الطاقة مضادر -3

8-2 المصادر الحالية للطاقة

مسدر لطقة لحلية

لغز لطبيعيلفحم لنفط

مسدر لطقة لمئية

مسدر لطقة لنووية

مسدر لطقة لاحفورية

ويمكن وضفها حضب المخطط التي:

151

8-2-1 مسدر لطقة لاحفورية

المواد اأي والهيدروجين، الكاربون عنضري من تتكون انها في تضترك الحفورية الطاقة مضادر ان الهيدروكاربونية اضافة اإلى نضب مختلفة من الماء والكبريت والأوكضجين والنتروجين واكاضيد الكاربون. وتعد مضادر الطاقة الحفورية من مضادر الطاقة غير المتجددة بمعنى اخر ان احتياطي العالم منها يتناقض بضكل مضتمر لن معدل تكونها اقل بكثير من معدل اضتهلاكها. ومضادر هذه الطاقة هي النفط والفحم والغاز الطبيعي، لحظ الضكل

.)3(

الضكل )3(

ومن أهم ستعملات لوقود لاحفوري هي:

في تضخين الماء لنتاج البخار الذي يضتعمل الوقود حرق من الناتجة الحرارة تضتعمل حيث الكهرباء توليد -a

في اإدارة التوربينات الموضلة بمولدات الكهرباء.المختلفة. النقل وضائل تضغيل -b

كوقود مباضر لغراض الطهي والتضخين. يضتعمل -c

152

ان مفهوم مضادر الطاقة المائية يعتمـد الوضـع طاقة تحويل مبداأ على بالضاض المختزنــــة )Potential energy(خلف المحفوظة المياه في )الكامنة( الضدود اأو في اماكن مرتفعة وتحولها اإلى ضقوط اثناء في )حركية( ميكانيكية طاقة الماء اذ يتدفق الماء خلال مجرى اأو انبوب هايدروليكي، توربين اأو مائي توربين اإلى لحظ الضكل )4( وعندما يندفع الماء خلال التوربين يدور محور التوربين الذي بدوره الكبيرة الكهربائية المولدات بتدوير يقوم

ضكل )4( يوضح مكونات احدى المحطات الكهرومائية لتوليد الطاقة الكهربائية )الضكل المرتبطة به فتنتج الطاقة الكهربائية.للاطلاع فقط(

الكهربائية وهي تعمل بالوقود حيث يحرق الوقود، والحرارة هناك محطات بخارية )حرارية( تولد الطاقة المتولدة تحول بدورها الماء اإلى بخار في غلايات )مراجل( ضخمة وبعدها يضتعمل البخارالناتج عالي الضغط

لدارة توربينات ضخمة التي بدورها تقوم بتدوير مولدات كبيرة تعمل على توليد الكهرباء. لحظ الضكل.

8-2-2 مسدر لطقة لمئية

هل تعلم

مخطط يوضح مكونات احد المحطات البخارية )المحطات الحرارية لتوليد الطاقة الكهربائية( )الضكل للاطلاع فقط(

153

الكهربائية الطاقة النووية الطاقة محطات تنتج البخارية المحطات في نفضه المتبع بالضلوب المفاعل تضمى منظومة تضتعمل ولكنها )الحرارية( النووي )nuclear reactor( بدل من غرفة احتراق هائلة حرارية طاقة النووي المفاعل ينتج اذ الوقود. جدا عن طريق انضطار )fission( نوى ذرات عنضر يضتعمل والذي )235( اليورانيوم عنضر مثل ثقيل كوقود نووي للمفاعل ويضتفاد من الحرارة الناجمة عن النضطار النووي لتحويل الماء اإلى بخار ويدور البخار التوربين البخاري لحظ الضكل )5( الذي بدوره يقوم

بتدوير المولد الكهربائي الذي يولد الكهرباء.

ضكل )5( يوضح توليد الطاقة الكهربائية من الطاقة النووية )الضكل للاطلاع فقط(

U الكيميائي رمزه مضع عنضر اليورانيوم U-238 يتكون في الطبيعة من ثلاثة نظائر هي: و U-235 و U-234. ونظير U-238 يتواجد من %99.3 تقارب بنضبة الطبيعة في بكثرة U-235 فهو النظير المهم خام اليورانيوم، اما من اقل هي ونضبته للانضطار والقابل والفعال 1%، وتتم عملية فضله وتجميعه في عملية يطلق عليها التخضيب ويتم بطرائق عدة منها، الليزر او

النتضار الغازي او جهاز الطرد المركزي.

هل تعلم

8-2-3 مسدر لطقة لنووية

154

نعيض الن مرحلة العد التنازلي لمضادر الطاقة الحفورية من فحم وغاز ونفط وهذه المضادر التي اضهمت بضكل المرافقة لضتعمالها التلوث مضكلات فان المضادر هذه الحالية فضلا عن محدودية نمط حياتنا تضكيل في فعال تتزايد يوما بعد يوم، وقد بذلت وما زالت تبذل محاولت كثيرة للبحث عن مضادر بديله للطاقة تكون اكثر ديمومة من مضادر الطاقة الحفورية القابلة للنفاذ، والضباب التية جعلت اضتعمال الطاقة المتجددة تفضل على انواع من

الطاقة غير المتجددة:

لنها طاقة ل تضتنفذ.- 1لنها طاقة نظيفة )غير ملوثة( على عكض انواع الوقود الحفوري الذي ينبعث منه عند احتراقه مواد هيدروكاربونية - 2

توؤثر في البيئة.يمكن ان تكون متاحة محليا خلافا للوقود الحفوري.- 3قلة تكاليف انتاج الطاقة منها.- 4

اأن اهم مضادر الطاقة المتجددة )الطاقة البديلة( موضحة في المخطط الآتي:

مضادر الطاقة المتجددةRenewable energy sources

الطاقة الضمضيةSolar energy

طاقة الرياحWind energy

طاقة الوقود الحيويBiofuel energy

طاقة المد والجزرTidal energy

)1))2))3))4)

8-3 المصادر البديلة للطاقة )مصادر الطاقة المتجددة( Renewable energy sources

155

الطاقة الضمضية التي تضتقبلها الرض هي مضدر الحياة على ضطحها والمضدر المباضر وغير المباضر لمختلف انواع الطاقات المتوافرة عليها، لحظ الضكل )6(.

وتعد تكنولوجيا الطاقة الضمضية اأحد اهم الضاليب المتبعة علميا لتوفير بعض الطلب العالمي على مضادر الطاقة التي يحتاجها النضان في حياته اليومية.

وقد ضهد هذا القطاع تطورات تقنية وتضاميم هامة جدا اهلته ان يكون في طليعة مضادر الطاقة المتجددة.تتميز الطاقة الضمضية بضهولة توفرها في الكثير من بقاع العالم وخلوها من اأي تاثيرات ضلبية على البيئة حيث

لتتضبب في انطلاق غازات اأو مواد كيميائية ضارة بالبيئة اأو النضان.ويمكن توضيح مجالت اضتثمار الطاقة الضمضية في حياتنا اليومية من خلال المخطط الآتي:

الضكل )6(

استعمالات الطاقة الشمسية

تقنية التطبيقات الحراريةتقنية توليد الكهرباء

تقنية تسخين المياه والتدفئة تقنية تحلية المياه المالحة

8-3-1 تكنولوجي لطقة لسمسية

156

Solar cell لخلية لسمسية

بخلايا ايضا تضمى التي الضمضية الخلايا ان وكلمـــــــة )photovoltaic cells( الفوتوفــــولطيـــــك فوتوفولطيك هو اضم مضتق من طبيعة عمل الخلية الضمضية، )voltaic( تعني ضوء وفولطيك )photo( فكلمة فوتو

تعني فرق جهد كهربائي. وعلى هذا الضاض فان مبداأ عمل الخلية الضمضية يقوم لحظ كهربائية طاقة اإلى الضمض ضوء طاقة تحويل على

الضكل )7(.وتضنع الخلية الضمضية )خلية الفوتوفولطيك( من طبقة )semiconductors( رقيقة من المواد ضبه الموضلةالضوائب بعض اليه مضافا )silicon( الضيليكون مثل )boron( البورون اأو )phosphorous( كالفضفور بنضب معينة للحضول على تركيبة معينة تحول الضوء الى

طاقة كهربائية.

الضكل )7(

الضكل )8(

من الضكل )8( نلاحظ ان الطبقة العليا من الخلية الضمضية تتكون من الضيليكون المضوب بالفضفور )يضمى نوع N اأي الضيليكون من هي منها الضفلى والطبقة الكترونات( يوفر الكترونات( يكتضب اأي p نوع )يضمى بالبورون المضوب لتمنع الضمضية الخلية ثم توضع طبقة رقيقة جدا على وجه زجاجي بلوح الضمضية الخلية وتغطى الضوء انعكاض

لحمايتها من التاثيرات الجوية.

ستثمرت لطقة لسمسية في توليد لكهربء

157

كما توجد نقطتان للتوضيل الخارجي بالدائرة الخارجية. من الجدير بالذكر ان الخلايا الضمضية تجهزنا بالقدرة الكهربائية المضتمرة، )تيار كهربائي مضتمر DC( كما البطارية المضتمــر ولكن اختلافهما يكمــــن في ان التيار التي تعطينا الجافة البطاريات هوالحال عند اضتعمال الجافة تعمل على وفق طاقة التفاعل الكيميائي الكهربائي )Electro-chemical reaction( حيث تتحول اإلى تيار كهربائي في حين تعمل الخلية الضمضية على طاقة اضعة الضمض للحضول على تيار كهربائي، لحظ الضكل

.)9-a ، b(

الضكل )10(

ضكل )b-9( بطارية جافةضكل)a-9( خلية ضمضية بضيطة

من المتولد الكهربائي والجهد التيار ان خلية واحدة ل يكفي للتغذية بالقدرة الكهربائية بين ما تولد الواحدة الخلية ان اذ اللازمة، يضتعمل لذلك قليلة، قدرة وهي )1-2 watt(عدد من هذه الخلايا توضل فيما بينها على ضكل الواح ضمضية )panles( لحظ الضكل )10(.

الضكل )9(

158

الضكل )11(

تربط عادة اما على التوالي مع بعضها لغرض زيادة الفولطية الناتجة من المنظومة اأو على التوازي لزيادة التيار .)11-a ، b( الناتج لحظ الضكل

كما ان الفولطية التي يجهزها اللوح الضمضي تتغير مع تغيرمقاومة الحمل المضتعمل مثل مضباح كهربائي اأو بها تجهزنا التي المضتمرة القدرة ان القول نضتطيع ذلك وغيرها. ومن المضتمر بالتيار يعملان كهربائي محرك

الخلية الضمضية تعطى بالعلاقة التية:

)Volt( الفولطية × )Ampere( التيار = )Watt( القدرة المضتمرة

DC Power )Watt( = Current )Ampere( × Voltage )Volt(

P = I × V

توازي توالي(b) ربط (a) ربط

159

يمكن والتي )rechargable batteries( البطاريات ضحـن لعــادة الضمضية الخلايا اضتعمــال يمكن العاكـــــض يضمــــى جهاز من الدائرة تتالف اذ )12( الضكل لحظ الكهـــرباء، نحتاج وقت اأي في اضتعمالها )Inverter( يقوم بتحويل التيار المضتمر DC المجهز من البطارية المضحونة اإلى تيار متناوب AC لتضغيل

البيوت. الجهزة الكهربائية المختلفة في

ضكل )12( اضتعمال الخلايا الضمضية في البيوت

الألواح قدرة على البطارية ضحن ويعتمد زمن لحظ ومضاحتها خلاياها عدد حيث من الضمضية

الضكل )13(.

ضكل )13( الواح الخلايا الضمضية

160

وان انتاج الطاقة الكهربائية في الخلايا الضمضية يتناضب وبحدود عليها الضاقط الضمضي الضعاع ضدة مع طرديا معينة. وليجاد القدرة القادمة من الضمض والتي تضقـط على الضمضية الخليـــة يتم بضـــرب مضاحـــة خليـة ضمضية معينة الضاقط الضمضي الضعاع ضدة في )m2( بوحدات Aلحظ .1400 Watt

m2بحدود هي والتي الخلية تلك على

الضكل)14(.

اي ان :

القدرة الضمضية القادمة من الضمض )القدرة الداخلة( = ضدة الضعاع الضمضي الضاقط × المضاحة الضطحية للخلية الضمضية

Input solar power = incident radiation intensity × solar cell surface area

كفءة تحويل لطقة للخلية لسمسية The Conversion Efficiency of Solar Cell Energy

ان كفاءة تحويل الطاقة للخلية الضمضية هي النضبة بين القدرة الخارجة اإلى القدرة الداخلة، اي ان: القدرة الخارجة

كفاءة تحويل الطاقة للخلية الضمضية = ×100 % القدرة الداخلة

القدرة الخارجة % 100 × =

ضدة الضعاع الضاقط × المضاحة الضطحية للخلية الضمضية

الشكل (14)

%PP 100

in

out #h =

Solar Cell convertion efficiency Input PowerOutput Power

100%#=

161

مثالاإذا علمت ان ابعاد خلية ضمضية )4cm × 6cm( لحظ الضكل التالي. احضب القدرة المضتلمة من قبل الخلية

.1400 Watt

m2الضمضية )القدرة الداخلة( اإذا كانت ضدة الضعاع الضمضي الضاقط على الخلية تضاوي

لحل:

Area = المضاحة

Area = 4 cm × 6 cm = 0.04 m × 0.06 m

= 0.0024 m2

القدرة المضتلمة)الداخلة( = ضدة الضعاع الضمضي الضاقط × المضاحة الكلية للخلية الضمضية

Input Power = 0.0024 m2 × 1400 Watt m2

= 3.36 watt مقدار القدرة الداخلة

162

خلية ضمضية بضكل مربع ابعادها )0.2m × 0.2m( فاذا كان مقدارضدة الضعاع الضمضي الضاقط على A 0.16 وبفرق جهد مقداره الضمضية الخليـة المتولد من قبل التيار 1400 وان Watt

m2يضاوي الخلية

12V لحظ الضكل التالي. احضب كفاءة الخلية الضمضية لتحويل الطاقة الضمضية اإلى طاقة كهربائية ؟

لحل:القدرة الكهربائية الخارجة = التيار × الفولطية

Output power = current × voltage

= 0.16A × 12 V= 1.92 watt

القدرة الخارجة القدرة الداخلة كفاءة تحويل الطاقة للخلية الضمضية = × %100

=3.42 × 10-2 × 100% = 0.0342× 100%

η= 3.4%

مثال

كفاءة الخلية الشمسية

. .. %1400 0 2 0 21 92 100# # #=

. %1 92 10056 #=

%PP 100

in

out #h =

163

مثال

اإذا كانت كفاءة تحويل خلية ضمضية هـي 0.12 )اأي %12( وبمضاحة ضطحية للخلية الضمضية بحدود 0.01m2 احضب القدرة الخارجة علما ان مقدار ضدة الضعاع الضمضي الضاقط على هذه الخلية تضاوي

. 1400 Watt

m2

لحل:

القدرة الخـارجة كفاءة تحويل الطاقة للخلية الضمضية = × 100 %

القدرة الداخلة

Pout = 1.68 watt مقدار القدرة الخارجة

h %PP 100out

in#=

..m

Watt mP0 12

1400 0 01out

22#

=

164

لتطبيقت لحررية للطقة لسمسية

متكاملة منظومة عن عبارة الضمضي الضخان اإن تتكون من اجزاء عدة تضتعمل في تجميع الضعة الضمضية الضاقطة واضتثمار طاقتها الحرارية حيث يضتفاد منها في الضكل لحظ الضمض ضطوع فترة خلال المياه تضخين

)15( وكذلك في تدفئة المنازل والبيوت. وتضتعمل معادن معينة في هذه المنظومات وهي عبارة لغرض الضود باللون مطلية للضداأ قابلة غير معادن عن مثل الضمضية الضعة من ممكنة كمية اكبر امتضاض

اكاضيد الكروم والكوبلت.

بضكل قطع المرايا فيها تضتعمل اخرى انواع وهناك الضكل لحظ التضخين. حرارة على للحضول مكافئ

.)16(

ضكل )15( الضخان الضمضي

تكنولوجي تسخين لمء ولتدفئة )لسخن لسمسي(

الضكل )16(

تضكل الطاقة الحرارية جزءا كبيرا من اضتعمالت الإنضان للطاقة لذلك ضاعت التطبيقات الحرارية المبنية على مبداأ اضتثمار الطاقة الضمضية ومن هذه التطبيقات:

165

لطريقة غير لمبسرة لتحلية لميه بلطقة لسمسية: -

لوحدات اللازمة الطاقة توفير على الطريقة هذه وتعتمد بوضاطتها اذ الضمضية الخــــلايا باضتعمال وتضغيلها التحلية يمكن الحضول على طاقة حرارية اأو طاقة كهربائية اأو ميكانيكية،

لحظ الضكل )17(.

لطريقة لمبسرة لتحلية لميه بلطقة لسمسية: -

حراري كمضدر الضمض اضعة تضتعمل الطريقة هذه وفي لرفع درجة حرارة الماء غير النقي ومن ثم تبخيره وتحويله اإلى

ماء نقي باضتعمال المقطر الضمضي. لحظ الضكل )18(.

تكنولوجي تحلية لميه بستعمل لطقة لسمسيةWater Purification by Solar Technology

الضكل )17(

الضكل )18(

المالح الماء دخول :Aالمراة :B

غطاء زجاجي :Cالمقطر الماء خروج :D

مالح ماء :Eخاضة طبقة :F

G: ضفيحة ضوداء

ان من اهم الوضائل المضتعملة حاليا لتحلية المياه بالطاقة الضمضية هي:

تضتعمل الخلايا الضمضية لتوليد الطاقة الكهربائية وتضتثمر الطاقة المتولدة لرفع

مياه البار لحظ الضكل الآتي.

هل تعلم

166

اأن مبداأ عمل تقنية الرياح يعتمد على اضتثمار قوة الرياح توؤثر اذ الهوائية المروحة تدوير في الرياح وتتضل تدور، وتجعلها المراوح ريض وتحرك بقوة المروحة مع مولد كهربائي فتدور نواة المولد وتتولد نتيجة لذلك الطاقة الكهربائية لحظ الضكل )19( علما ان حركة الهواء متغيرة حضب المواقع فتكون ضريعة

في المناطق الضاحلية والمناطق الضحراوية.

مضدر طاقة الرياح يعتمد على ضرعة الرياح والتي m 5.4 وعلى

sيجب ان تكون بمعدلت لتقل عن

لحظ اليوم، خلال طويلة لضاعات هبوبها يجري ان الضكل )20(.

Wind Energy Technology )8-3-2 تكنولوجي طقة لريح )أو لطقة لهوئية

الضكل )19( مبداأ عمل تكنولوجيا طاقة الرياح

الضكل )20( طاقة الرياح لطواحين هوائية.

Biofuel Energy 8-3-3 تكنولوجي طقة لوقود لحيوي

اأو الحيوانية منها. وهو اهم مضادر النباتية الحية ضواء الكائنات المضتثمرة من الطاقة الوقود الحيوي هو الوقود الطاقة. وينتج النوع من انتاج هذا اهم مضادر ليكون الضائل الحيوي الوقود المتجددة. ويتضدر الطاقة

الضائل بنوعين هما:

167

وقود لايثنول لسئل Ethanol fuel: حيث يضتخرج من قضب الضكر، البطاطا الحلوة، الذرة والتمر، . 1هذا ويضتعمل .)21( الضكل لحظ عدة مجالت في للاضتعمال محددة وبنضب بعمليات معالجته يتم بعدها

الوقود ايضا في تضغيل بعض اأنواع الضيارات.

الضكل )21( انتاج وقود اليثانول الضائل

الضويا، . 2 الزيوت مثل فول الحاوية على النباتات يضتخرج من :Biodiesel fuel لحيوي لديزل وقود وزيت النخيل وعباد الضمض وغيرها، بعد معالجتها كيميائيا لحظ الضكل )22(.

الضكل )22( انتاج وقود الديزل الحيوي

هل تعلم

من الميثان( غاز ( الغازي الحيوي الوقود على الحضول يمكن التحلل الكيميائي للمزروعات والفضلات ومخلفات الحيوانات وتحلل

النفايات والمجاري ومخلفات الغذية عن طريق الهضم اللاهوائي.

168

هي عملية اضتثمار حركة المد والجزر في توليد الطاقة الكهربائية وتقوم الفكرة على ان منضوب الماء يرتفع وقت المد لحظ ضكل )a-23( وينخفض وقت الجزر لحظ الضكل )b-23( في البحار والمحيطات وفي ضوء ذلك يضكل فارق ارتفاع وانخفاض منضوب المياه وحركته مضدرا كبيرا للطاقة اإذا اخذنا بنظر العتبار ملايين المتار المكعبة

التي تتعرض لهذه الحركة حيث يمكن الفادة منها في تضغيل التوربينات لتوليد الطاقة الكهربائية.

Tidal energy 8-3-4 تكنولوجي طقة لمد ولجزر

الشكل (b) حالة الجزر. الشكل (a) حالة المد.

الضكل )23(

169

اإختر العبارة الضحيحة لكل مما ياأتي: س/1

أسئلة الفصل الثامن

هي: المتجددة غير الطاقة مضادر من -1

والجزر. المد طاقة -a

الرياح. طاقة -b

الحجري. الفحم طاقة -c

الهيدروجين. طاقة -d

المتجددة: الطاقة مضادر من هو الآتية المثلة اأي -2

الطبيعي. الغاز -a

b-النفط.

الضمضية. الخلايا طاقة -c

النووية. الطاقة -d

من: تضنع الضمضية الخلية -3

التيتانيوم. -a

اللمنيوم. -b

الكاربون. -c

الضيليكون. -d

170

الطاقة: تحول الضمضية الخلية -4

كهربائية طاقة الى الحرارية -a

ضوئية طاقة الى الحرارية -b

ضوئية طاقة الى الضمضية -c

كهربائية طاقة الى الضوئية -d

توليد: لغرض البحر في تضتعمل الطافية المولدات -5

الهيدروجين طاقة -a

والجزر المد طاقة -b

الرياح طاقة -c

الضمضية الطاقة -d

6- الوقود المضتعمل في المفاعلات النووية هو:

الكادميوم -a

الراديوم -b

الثوريوم -c

اليورانيوم -d

7- الطاقة المتولدة من حركة اأو ضقوط المياه تدعى:

الحيوية الطاقة -a

المائية الطاقة -b

الضمضية الطاقة -c

النووية الطاقة -d

171

العظمى المضتلمة في الثانية الواحدة لكل متر مربع )ضدة الضعاع الضمضي( على ضطح الطاقة معدل -8الخلية الضمضية تضاوي :

9- خلية ضمضية كفاءة تحويلها )0.17( وبمضاحة ضطحية )0.01m2( وكانت ضدة الأضعاع الضمضي

1400 ( فالقدرة الناتجة هي: Watt

m2الضاقط عليها )

2.2Watt -a

1.8 Watt -b

2.38 Watt -c

2 Watt -d

10-اذا كان مقدارالتيار الذي ولده لوح ضمضي )0.5A( بفرق جهد )10V( فاأن مقدار القدرة الخارجة هي:

6Watt -a

5Watt -b

8Watt -c

4Watt -d

172

س2

س5

كفاءة فاأن )32 Watt( الداخلة والقدرة )4 Watt( ضمضية لخلية الخارجة القدرة كانت اذا -11تحويل الطاقة للخلية الضمضية هي:

a -4.5%

b -12.5%

c -5%

d -5.5%

اذا اإزداد عدد الخلايا الضمضية المربوطة على التوالي مع بعضها. وضح كيف يتغير مقدار الفولطية الخارجة منها ؟

س3

س4

توضع طبقة من الزجاج على لوح الخلية الضمضية عند ضناعتها ؟ ما الفائدة من ذلك ؟

تفضل الطاقة المتجددة على اأنواع الطاقة غير المتجددة ؟ وضح ذلك ؟

الضمضية. الخلايا تكنولوجيا -1الرياح. طاقة تكنولوجيا -2

اذكر مبداأ عمل كل من:

الفصلالتاسع9

فيزياء الجو وتقنية الاتصالات الحديثة Physics of Atomosphere and Modren Communication Technology

مفردات الفصل

9-1 جو الأرض ومكوناته.

9-2 طبقات الغلاف الجوي.

9-3 تقنية التضالت الحديثة.

9-4 انتضار الموجات األلاضلكية.

9-5 الهاتف النقال.

9-6 الأقمار الضناعية.

173

174

السلوكية الأهداف

بعد درسة هذ لفسل ينبغي ن يكون لطلب قدر على أن:

يضرح مكونات جو الأرض. -يذكر طبقات الغلاف الجوي. -يعرف طبقة الأوزون. -يعدد اأنواع قنوات الرضال الضلكية. -يذكر مكونات الليف البضري. -يميز بين الموجات الأرضية والموجات الضماوية. -يعدد مكونات الهاتف النقال. -يحدد اأضتعمالت القمار الضناعية. -

العلمية المصطلحات Atmosphere and its Contentsجو الأرض ومكوناته

Atmospheric Layersطبقات الغلاف الجوي

الحديثة التضالت Modern Communications Technologyتقنية

الضلكية التضال Wired Channelsقنوات

األلاضلكية التضال Wireless Channelsقنوات

األلاضلكية الموجات Wireless Waves Propagationانتضار

النقال Mobile phone الهاتف

الضناعية Satellitesالأقمار

175

الهواء غلاف على الأرض جو عبارة تطلق وضمك تامة، اإحاطة الأرضية بالكرة المحيط بقطر مقارنة جدا ضغيرا يعد الجوي الغلاف من رقيقة طبقة كاأنه الفضاء من فيرى الأرض. الضوء الأزرق الغامق في الأفق لحظ الضكل )1(.الغلاف الجوي عبارة عن طبقة مكونة من خليط من الغازات التي تحيط بالكرة الرضية مرتبط بها من خليط من ويتاألف الأرضية. الجاذبية بفعل الهواء مثل ثابتة بنضب بعضها موجود الغازات الأرض ضطح على مكوناته تكون الذي الجاف

بنضبة مئوية ثابتة المبينة في الجدول رقم )1(.المتوازن غير البضري النضاط عن وينتج النضب هذه بتغيير وذلك الجوي، للغلاف اإفضادا عن حالتها الطبيعية، مما ادى الى تزايد الحتباض تغيرات مناخية وفيضانات الحراري. فترتب عنه واأعاضير القطبين الجليد في نضب من وانضهار

غير ماألوفة، لحظ الضكل )2(.

الضكل )1(

العنصر (الغاز)

الصيغة

الكيميائية

النسب المئوية (%) لتواجد

الغازات في الغلاف الجوي

(للاطلاع)

N278.08النتروجينO220.94اوكسجين

Ar0.9325أركونCO20.036ثنائي أكسيد الكاربون

Ne0.0018نيونHe0.0005هليوم

Kr0.0001كريبتونCH40.00017ميثان

H20.00005هيدروجينN2O0.00003ثنائي أوكسيد النتروجين

O30.000004الأوزونXe0.000009زينون

جدول )1(

ضكل )2( فياضانات وذوبان الجليد نتيجة لتزايد الحتباض الحراري

Atmosphere and its Contents 9-1 جو الأرض ومكوناته

هل تعلمجو في الحرارة معدل ازدياد ظاهرة هو العالمي الحترار الأرض اأكثر من المعدل الطبيعي وعدم تضربها اإلى خارج الغلاف الجوي نتيجة امتضاض غاز ثنائي اأوكضيد الكاربون المنبعث من

المضانع والنضطة البضرية المختلفة.

176

.)Troposphere( 1- التروبوضفير.)Stratosphere(2- الضتراتوضفير

.)Mesosphere( 3- الميزوضفير.)Thermosphere( 4- الثرموضفير

.)Exosphere( 5- الإكضوضفير

:)Troposphere( 1- لتروبوسفير

وهي الطبقة الولى من الغلاف الجوي القريبة من ضطح الرض وتمتد الى ارتفاع 14km تقريبا من مضتوى ضطح الرض وتضكل %80 من الغلاف الجوي. وتمتاز بانها اأكثر الطبقات اضطرابا ففيها تحدث جميع الظواهر

المناخية والتغيرات الجوية.درجة تتناقض كما الأرض ضطح عن الرتفاع مع والكثافة الضغط من كل ضريعا يتناقض الطبقة هذه وفي 0C 6.5 لكل كيلو متر واحد. لحظ الحرارة بمعدل ثابت يضمى ثابت التناقض حيث تهبط درجة الحرارة حوالي

الضكل )3(.

ضكل )3( للاطلاع

Atmospheric Layers 9-2 طبقات الغلاف الجوي

الغلاف الجوي للاأرض هو كتلة غير متجانضة حيث يتكون من طبقات بعضها فوق بعض، وتحدد هذه الطبقات حضب ما تحتويه كل طبقة من غازات اعتمادا على ضغطها ودرجة حرارتها، فهي تتغير مع الرتفاع عن ضطح الرض

بضكل يميز كل طبقة عن غيرها، ويتكون الغلاف الجوي من خمض طبقات رئيضة وهي:

177

الضكل )4(

:)Stratosphere( 2- لسترتوسفير

)km 14( حتى ارتفــــــاع من وتمتد ،)4( الضكل لحـــــظ التروبوضفير طبقة فــــوق تقع التي الطبقة وهي )km 50( وتمتاز باحتوائها على طبقة الأوزون )Ozone Layer( ويكون اكبر تركيز للاأوزون على ارتفاع

)km 25( عن ضطح الأرض )%91(. وهي تقريبا عند منتضف طبقة الضتراتوضفير.وتمتاز طبقة الضتراتوضفير بازدياد درجة الحرارة النضبي مع زيادة الرتفاع عن ضطح الرض حيث ترتفع

بمدى )60oC-( عند الحافة الضفلى اإلى )15oC-( عند الحافة العليا لها من هذه الطبقة.

178

Ozone Layer طبقة لاأوزون

التي )Ultraviolet( البنفضجية فوق الأضعة بوضاطة الضتراتوضفير طبقة في الموجود الأوزون يتولد وهــــي اأنواع ثلاثة اإلى البنفضجية فوق الأضعة تضنيـــــف يمكن )5( للضكــل ملاحظتك ومن الضمض. مضدرها )A و B و C(. والتاأثير الضلبي لهذه الأضعة يكمن في النوع C اإذ يوؤثر في الأحياء الموجودة على ضطح الأرض، اإذ تقوم الأرض، لكل كائن حي على ضطح التي تعتبر مظلة واقية الأوزون وقد حبانا الله ضبحانه وتعالى بطبقة فوق الأضعة نوعي اإن حين في الأرض، ضطح اإلى الوضول من )C( نوع الموؤذي الإضعاع بحجب الطبقة هذه B( لها دور في توليد الأوزون )O3( حيث تمتض الأضعة فوق البنفضجية القادمة من الضمض البنفضجية )A و من قبل جزيئة الأوكضجين )O2( الموجودة في الجو وتفككها اإلى ذرتي اوكضجين )O + O( وبعدها تندمج كل

ذرة واحدة مع جزيئة الوكضجين )O2( مولدة جزيئة الأوزون )O3( حضب المعادلة الآتية:

o2 + UV → o + oاأوكضجين جزيئة + )B و A( نوع البنفضجية فوق ذرة اوكضجين + ذرة اوكضجين → اأضعة

O + O2 → O3

اوكضجين ذرة + اوكضجين جزيئة الوزون → جزيئة

الضكل )5(

هل تعلممضطلح ثقب الوزون يدل على انخفاض انخفاض )اأو الوزون تركيز في نضبته(، ويتضح )الثقب( في المنطقة والقطب الجنوبي بالقطب المحيطة الرضية للكرة الجغرافيين الضمالي

بمضاحات كبيرة لهذين القطبين.

)B( نوع البنفضجية فوق للاأضعة التعرض اإن بالذكر الجدير ومن وبعض للجلد حروق تضبب قد ضلبية تاأثيرات اإلى يوؤدي طويلة لفترة

الأحيان قد يضبب ضرطان الجلد.

179

: )Mesosphere( لميزوسفير -3

ارتفـاع وحتى )50 km( ارتفاع من وتمتد الجوي الغلاف منتضف في موجودة الميزوضفير طبقه درجه اإن الكثافة، وقليلة منخفض ضغط ذات وهي والهيدروجين( )الهليوم الغازية ومكوناتها )90 km(تنخفض للميزوضفير العليا المنطقة وفي الرض. ضطح عن الرتفاع زيادة مع تقل الميزوضفير في الحرارة

اأقضى ما يمكن، اذ تبلغ حوالي )120oC-(، لحظ الضكل )4(. اإلى درجة الحرارة

:)Thermosphere( لثرموسفير -4

كل طبقة من طبقات الغلاف الجوي لها مردودها ضبيل على اليونوضفير وطبقة البضر على النافع مركز من تبث التي الراديو موجات تعكض المثال الى البث وضول بذلك لتضمح الرض الى معين

مضافات بعيدة.

الميزوضفير فوق ضاخنة طبقة عن عبارة هي وتعرف بالطبقة الحرارية وترتفع من )km 90( حتى حرة الكترونات على وتحتوي .)500 km( ارتفاع اليونوضفير المتاأينة بالطبقة اأيضا وتعرف وايونات درجة بزيادة الطبقة هذه وتتضف )Ionosphere(اإلى تضل حتى الرض ضطح عن الرتفاع مع الحرارة حوالي )1000oC( عند حافتها العليا لحظ ضكل )4(، الراديوية الموجات عكض بخاضية الطبقة هذه وتمتاز لحـــــظ )300 KHz( مــن الأقـــل الـترددات ذوات

الضكل )6(.

الضكل )6(

:)Exosphere( لاإكسوسفير -5

اأعلى طبقة من طبقات جو الأرض وتقع على ارتفاع يزيد على )km 500( عن ضطح الأرض وتمثل الغلاف الغازي الخارجي، لحظ الضكل )7( وجزيئات الغاز فيها تتحرك بضرعة كبيرة جدا بحيث تمتلك طاقة حركية كافية الفضاء اإلى والهروب الرض جذب قوة من للاإفلات

الضكل )7( الخارجي.

180

9-3 تقنية لاتسلات لحديثة منظومات التضالت الحديثة تمتد عبر اأرجاء العالم كافة وتنقل اإضارات الضوت والبيانات والضور مع العديد من المعلومات المختلفة، وقد اأدى التطور الضريع في ضناعة الحواضيب والإلكترونيات الدقيقة اإلى تطورهذه التضالت حيث ضار تبادل المعلومات بضورة تلقائية اأمر ميضر وضهل جدا كما في النترنيت )الضبكة الدولية للمعلومات(

لحظ ضكل )8(.

الضكل )8(

تتكون منظومة التضالت من ثلاث وحدات اأضاضية لحظ الضكل )9(، وهي كما ياتي:المعلومات - 1 مضدر من الإضارة تحويل عن المضوؤولة الوحدة :)Transmitting Unit( لاإرسل وحدة

)ضوت ، ضورة ، بيانات...( اإلى اإضارة كهربائية اأو ضوئية )موجات كهرومغناطيضية( لتكون مناضبة للاإرضال عبر قناة التضال المضتعملة.

الضكل )9(

Communication System Units 9-3-1 وحدت منظومة لاتسلات

Modern Communications Technology

181

والمضتقبل - 2 المرضل بين الربط وضيلة بها المقضود :)Communication Channel( التضال قناة ويمكن اأن تكون ضلكية اأو لضلكية.

من - 3 الواردة المعلومات اإضارة اضتخلاض عن المضوؤولة الوحدة :)Receiving Unit( الضتقبال وحدة المرضل وتعيدها اإلى ضكلها الأضلي الذي كانت عليه قبل الإرضال.

Types of Communications Channels 9-3-2 أنوع قنوت لاتسل

مخطط )2(

قنوات التضال التي تضتعمل لنقل المعلومات بين المرضل والمضتقبل ويمكن اأن تكون على نوعين:

1 - :)Wired Channels( قنوت لاتسل لسلكيةتعد قنوات الإرضال الضلكية الوضيلة المادية بين طرفي التضال وهما المضدر )المرضل( والجهة المقضودة )المضتقبل(، وتتكون

من:a - ضلكيين :)Twisted Pairs( زوج من الأضلاك الكهربائية

بنقل يقومان كهربائيا عزل بعضهما عن معزولين متوازيين الإضارة لحظ الضكل )10(.

b - من تتاألف :)Coaxial Cables( المحـــــــورية القابلوات الأولى الضطوانة المركز، متحدتي معدنيتين اضطوانتين عبارة عن ضلك مرن مخضض لنقل المعلومات تحيط به مادة عازلة وتحاط المادة العازلة بالضطوانة الثانية والتي هي عبارة عن ضبكة معدنية تمثل الأرضي واخيرا يغلف القابلو المحوري ويضتعمل الضكل )11(. الحماية. لحظ لغرض عازلة بمادة

هذا النوع في نقل الإضارات ذات الترددات العالية نضبيا.

الضكل )10(

الضكل )11(

قنوت لاتسلCommunication Channels

لقنوت لاسلكيةWireless Channels

لموجت لسمويةSky Waves

لموجت لارسيةGround Waves

لاليف لبسريةOptical Fibers

لقبلوت لمحوريةCoaxial Cables

زوج من لاسلاك لكهربئيةTwisted Pair

لقنوت لسلكيةWired Channels

182

c - الضوء لتوجيه )Optical Fibers(: مضممة البضرية الألياف ليضير خلالها حضب ظاهرة النعكاض الكلي الداخلي للضوء داخل الليف البضري. وتضتعمل على نطاق واضع في التضالت البضرية

التي تتيح نقل الإضارات لمضافات بعيدة. لحظ الضكل )12(.ويتكون الليف البضري من الأجزاء التية لحظ الضكل )13(:

للضوء رفيع - 1 ضفافة لدنة اأو مادة اللب )Core(: عبارة عن زجاج ينتقل فيه الضوء.

على - 2 تعمل الزجاجي باللب تحيط مادة :)Cladding( العاكض عكض الضوء اإلى مركز الليف البضري.

الغطاء الواقي )Coating Buffer(: غلاف يحيط بالليف البضري - 3ليحميه من الأضرار والكضر والرطوبة.

2 - :)Wireless Channels( قنوت لاتسل أللاسلكيةبين الكهرومغناطيضية الموجات على تعتمد التي التضال وضيلة طرفي التضال )المرضل والمضتقبل( وتنتقل بخطوط مضتقيمة وبضرعة

مضاوية لضرعة الضوء.

الضكل )12(

الضكل )13(

بطريقتين الجو تنتضرفي اللاضلكية الموجات هما الموجات الأرضية والموجات الضماوية:

لموجت لاأرسية: موجات راديوية تنتقل قريبة من ضطح الأرض وتكون الضطحية، بالموجات اأحيانا لها يضار لذا قضيرة المدى بضبب انتضارها بخطوط مضتقيمة، اإل التضالت تاأمين على قادرة غير فهي لذا ضطح لتحدب نتيجة نضبيا، قضيرة لمضافات الأرض، وتعتمد على طبيعة الهوائي وتردد الموجات الناقلة وقدرة جهاز الرضال. ويكون ترددها اقل من

.200MHz

)14-a( الضكل

Propagation Waves Wireless 9-4 نتسر لموجت أللاسلكية

183

فهي HF من الأعلــى التردد ذات الموجات اأما تتمكـن من اإذ )microwaves( المايكروية الموجات اختراق طبقة اليونوضفير وتنفذ اإلى الفضاء الخارجي. يعمل حيث الضناعية الأقمار اتضالت في تضتعمل لذا القمر الضناعي على تضلم هذه الموجات وتقويتها واإعادة بثها اإلى الأرض كما في الضكل )b-14( وتضتعمل ايضا

في الهواتف النقالة. )14-b( الضكل

Mobile Phone 9-5 الهاتف النقال

يعد جهاز الهاتف النقال من الأجهزة التقنية المعقدة بضبب تكدض الدوائر اللكترونية على )15(. وهو الضكل مضاحة ضغيرة. لحظ

وضيلة اتضال لضلكية.

لمكونت لاسسية للهتف لنقل:يحتوي الهاتف النقال على الجزاء التالية

كما في الضكل )16(:

المعالج - 1 رقائق تحتوي الكترونية دائرة والذاكرة.

هوائي.- 2ضاضة العرض.- 3لوحة مفاتيح.- 4لقطة الضوت.- 5الضماعة.- 6البطارية.- 7

الضكل )15(

الضكل )16(

لموجت لسموية:التردد عالية فالموجات لتردداتها، تبعا مختلفة اأنمــاط وتضلك المدى بعيدة التضالت في هذه تضتعمل خلال النتقال يمكنها مما اليونوضفير طبقة عن النعكاض على القابلية لها )HF(High Frequency

.)14-b( ، )14-a( مضافات بعيدة لآلف الكيلومترات لحظ الضكلين

184

Satellites 9-6 الأقمار الصناعية

القمر الضناعي تابع يدور حول الرض يحمل اجهزة والغراض التضالت في تضتعمل الكترونية، ومعدات

العلمية. لحظ الضكل )17(.

ومن ستعملاته:

أقمر سنعية للاتسلات: - 1اأقمار مخضضة لإغراض التضالت الهاتفية ، والقنوات الفضائية التلفازية ، ونقل المعلومات وتكون على ارتفاعات )وهي الأرض ضطح عن 36000 km بحدود جدا عالية

اأعلى من بقية الأقمار( كما موضح في الضكل )18(.

علمية: سنعية أقمر -2النضاط ، الجوية الأنواء ، الطقض مراقبة منها الغاية )GPS( الضمضي، واأقمار منظومة تحديد المواقع العالمية

وتكون على ارتفاعات متوضطة لحظ الضكل )19(.

لعسكرية: للاأغرس سنعية أقمر -3تدور في مدارات خاضة وبارتفاعات واطئة نضبيا لمضح

وتضوير المواقع العضكرية لأغراض التجضض وغيرها.

الضكل )17(

الضكل )18(

الضكل )19(

185

اإختر العبارة الضحيحة لكل مما ياأتي: س1

أسئلة الفصل التاسع

1- يتاألف الغلاف الجوي من خليط من عدة غازات موجودة مع بعضها البعض بنضبة:

متغيرة -a

ثابتة -b

متساوية -c

d- متعادلة

2- تضمى طبقه الغلاف الجوي التي تحتوي طبقة الأوزون:

الميزوضفير -a

– الضتراتوضفير b

التروبوضفير -c

الكضوضفير -d

3- اأعلى طبقه من طبقات الغلاف الجوي هي:

الضتراتوضفير -a

– الثرموضفير b

الكضوضفير -c

الميزوضفير -d

186

4- وضيله الربط بين المرضل والمضتقبل تضمى قناة الأتضال ويمكن اأن تكون :

a - ضلكيه فقط

b - لضلكية فقط

c - ضلكيه اأو الياف بضرية

d - لضلكية وضلكية

5- تتاألف القابلوات المحورية من:

عازلة ماده بينهما تفضل معدنيتين اأضطوانتين -a

عازلة ماده بينها تفضل اأضطوانات ثلاث -b

عازلة بمادة محاطة معدنية ضبكه -c

عازلة بمادة محاطة واحدة معدنية اأضطوانة -d

6- يتركب الليف البضري من:

طبقات a– اأربع

طبقات ثلاث -b

اأثنتين طبقتين -c

واحدة d– طبقة

7- تضتعمل الموجات الضماوية للاتضالت:

المدى بعيده -a

المدى قضيرة -b

المدى متوضطة -c

المدى ومتوضطة المدى بعيدة -d

187

8- الغاية من الأقمار الضناعية العلمية:

الرضية المواقع تضوير -a

الجوية والأنواء الطقض مراقبه -b

التضالت لأغراض -c

العضكرية. للاغراض -d

1- يتاألف الغلاف الجوي من خليط من غازات جميعها متغير النضب.

2- الغلاف الجوي للاأرض هو كتلة متجانضة ومن طبقات بعضها فوق بعض.

3- في طبقه التروبوضفير يزداد الضغط والكثافة ودرجه الحرارة مع زيادة الرتفاع عن ضطح الرض.

4- تمتاز طبقه الضتراتوضفير باأحتوائها على الكترونات حرة واأيونات .

5- بتاثير الأضعة فوق البنفضجية من نوع )A ، B( في الوكضجين يتولد الوزون.

6- طبقه الضتراتوضفير توجد في متنضف الغلاف الجوي.

7- تمتاز طبقه الثرموضفير بقابليتها في عكض الموجات الراديوية.

8- تتكون منظومة التضالت من ثلاث وحدات اضاضية.

9- يطلق احيانا على الموجات الراديوية الضطحية بالموجات الضماوية.

10- اإرتفاعات الأقمار الضناعية للاتضالت عالية جدا عن ضطح الرض.

س2

س3

ضحح العبارات التية اأذا كانت خاطئة دون تغير ماتحته خط:

اأذكر اأربعة غازات من مكونات الغلاف الجوي ؟

188

س6

س7

س8

س9

س10

س4

س5

اأذكر طبقات الغلاف الجوي الرئيضة ؟

اذكر ميزات الطبقات الجوية التية:

التروبوضفير -1الضتراتوضفير -2

الميزوضفير -3

ما هو الأوزون؟ و اأين يوجد ؟ وكيف يتكون ؟

مم تتكون منظومة التضالت الحديثة ؟ وما وظيفة كل وحدة اضاضية منها ؟

اذكر اأنواع قنوات التضال الضلكية ؟

ما المكونات الرئيضة للهاتف النقال ؟

اأذكر ثلاث اأضتعمالت للاقمار الضناعية ؟

محتويات الكتاب

الضاكنة 1-1 الكهربائية 1-2 الضحنة الكهربائية

1-3 ضحن المادة بالكهربائية 1-4 الكضاف الكهربائي

الكهربائي الكضاف 1-5 ضحن الضاكنة الكهربائية عن العملية التطبيقات 1-6 بعض

الكهربائي التوضيل حيث من المواد 1-7 اختلاف كولوم 1-8 قانون

الكهربائي 1-9 المجال

71013151618192022

الفصل الأول الكهربائية الساكنة

الفصل الثاني المغناطيسية

الفصل الثالث التيار الكهربائي

المغناطيضية مفهوم 1-2المغناطيضية المواد 2-2المغناطيضي المجال 3-2

المواد تمغنط 4-2

33343942

3-1 حركة الضحنات الكهربائيةالكهربائي 3-2 التيار

3-3 الدائرة الكهربائيةالكهربائي التيار 3-4 قياض

3-5 فرق الجهد الكهربائي3-6 قياض فرق الجهد الكهربائي

3-7 المقاومة الكهربائية ووحدة قياضها3-8 قانون اأوم

3-9 طرائق ربط المقاومات الكهربائية3-10 الدائرة القضيرة

3-11 ربط الخلايا الكهربائية

4949545557575960667273

محتويات الكتاب

189

4-1 مقدمة 4-2 تضنيف البطاريات القوة الدافعة الكهربائية 3-4

818289

الفصل الرابع البطارية والقوة الدافعة الكهربائية

الفصل الخامس الطاقة والقدرة الكهربائية

الفصل السادس الكهربائية والمغناطيسية

5-1 القدرة الكهربائية

الكهربائية وكيفية حضابها 5-2 الطاقة

بيوتنا في 5-3 الكهرباء

الموؤرضة 5-4 الدوائر

الضعقة الكهربائية 5-5 تجنب

95

101

103

104

105

الكهربائي للتيار المغناطيضي 6-1 المجال

مضتمر كهربائي تيار فيه ينضاب موضل مضتقيم بضلك المحيط المغناطيضي 6-2 المجال

دائرية موضلة حلقة في مضتمر كهربائي تيار اإنضياب من الناضيء المغناطيضي 6-3 المجال

الكهربائي 6-4 المغناطيض

الكهربائية المغانط 6-5 اضتعمالت

المحتثة الكهربائية الدافعة والقوة الكهرومغاطيضي 6-6 الحث

الكهرومغناطيضي الحث ظاهرة 6-7 تطبيقات

113

114

117

120

121

122

125

190

الفصل التاسع فيزياء الجو وتقنية الاتصالات الحديثة

الفصل السابع المحولة الكهربائية

الفصل الثامن تكنولوجيا مصادر الطاقة

المحتث 7-1 التيار الكهربائية وانواعها 7-2 المحولة

الكهربائية المحولة في القدرة 7-3 خضائر

135136142

8-1 الطاقة في حياتنا

8-2 المضادر الحالية للطاقة

)مضادر الطاقة المتجددة( للطاقة البديلة 8-3 المضادر

149

150

154

9-1 جو الأرض ومكوناته

9-2 طبقات الغلاف الجوي

9-3 تقنية التضالت الحديثة

9-4 انتضار الموجات األلاضلكية

9-5 الهاتف النقال

9-6 الأقمار الضناعية

175

176

180

182

183

184

191

وحدتهلكمية )بلانكليزي(لكمية )بلعربي(لقوةلطقةلقدرةلسغطلتردد

لسحنة لكهربئيةلجهد لكهربئي

لمقومة لكهربئيةلمتسعة

لمجل لمغنطيسيلفيس لمغنطيسي

ForceEnergyPower

PressureFrequency

Electric chargeElectric potentialElectric resistance

CapacitanceMagnetic fieldMagnetic flux

NewtonJouleWatt

PascalHertz

CoulombVolt

OhmFaradTesla

Weber

NJ

WPaHzCVΩFT

Wb

J/mN.mJ/s

N/m2

cycle/s

J/CV/AC/V

N.s/C.mT.m2

Kg.m/s2

Kg.m2/s2

Kg.m2/s3

Kg/m.s2

s-1

A.sKg.m2/A.s3

Kg.m2/A.s3

A2.s4/Kg.m2

Kg/A.s2

Kg.m2/A.s2

جدول يوسح بعس لكميت لفيزيئية ووحدته:

جدول يوسح بعس لاأدوت ولاجهزة لفيزيئية

192