00971504825082
التيار والمقاومة |

التيار الكهربائي
التيار الكهربائي
هو عبارة عن تدفق من الشحنات الكهربائية في موصل كهربائي والشحنة الكهربية قد تكون إما إلكترونات أو أيونات
طبقًا للنظام الدولي للوحدات تقاس شدة التيار الكهربي بـوحدة الأمبير
بينما يقاس التيار الكهربي بجهاز يدعى الأميتر
في هذه المحاكاة أغلق الدائرة ولاحظ حركة الشحنات الكهربائية وكيفية فقدانها الطاقة في المقاوم
في هذه المحاكاة تمثل حركة الإلكترونات في دائرة بسيطة من الجهد الأدنى إلى الأعلى مع العلم كلمة تيار كهربائي تعني حركة شحنات موجبة من الجهد الأعلى إلى الجهد الأدنى
كثافة التيار الكهربائي
هو عبارة عن التيار المتدفق خلال وحدة المساحة في سلك موصل عند نقطة معينة
يرمز لكثافة التيار بالرمز j
وهو كمية متجهه اتجاهه باتجاه حركة الشحنات الموجبة (عكس حركة الالكترونات)
\[j=\frac{i}{A}\] وتقدر بوحدة قياس \[\frac{A}{m^2}\]
سرعة الانسياق وهي سرعة الالكترونات الموجهة في الدائرة الكهربائية
أي سلك موصل يحتوي على الكترونات تتحرك بشكل عشوائي وبسرعة عالية عند تطبيق فرق في الجهد بين طرفي السلك تصبح حركة الالكترونات سرعة عشوائية موجهه تدعى سرعة الانسياق وتكون السرعة بطيئة جدا من رتبة
\[𝜗_d =10^{-4}\frac {m}{s}\]
(A) لدينا موصل مساحة مقطعه
(𝜗𝑑) وطبق علية مجال كهربائي تتحرك الالكترونات عكس المجال بسرعة انسياق
(d t) وخلال فترة زمنية قدرها
تقطع مسافة قدرها \[𝜗𝑑 . dt\] وبالتالي حجم الالكترونات التي تمر عبر المقطع تعادل
\[A. 𝜗𝑑 . dt\] فيكون عدد الالكترونات في هذا الحجم تعادل
\[n . A. 𝜗𝑑 . dt\]
(-e) وكل إلكترون مشحون بشحنة مقدارها
إذا الشحنة المتدفقة عبر هذه المساحة
\[dq = - e. n . A. 𝜗𝑑 . dt\]
فنحصل على شدة التيار
\[i =\frac{ dq }{ dt }= - e. n . A. 𝜗𝑑\]
وكثافة التيار
\[j = \frac{i}{A} = - e. n . 𝜗𝑑\]
قانون أوم
في هذه المحاكاة درس العالم أوم العلاقة بين شدة التيار وفرق الجهد بين طرفي مقاوم أومي لذلك أختر قيمة لمقاومة أومية وقم بتغير فرق الجهد في كل مرة لاحظ ماذا يحدث لشدة التيار كرر التجربة مع مقاومة أخرى
تجربة قانون أوم أكمل بيانات الجدول التالي
رقم التجربة | فرق الجهد (فولت) | شدة التيار (أمبير) | المقاومة (أوم) |
---|---|---|---|
1 | |||
2 | |||
3 | |||
4 | |||
5 |
قانون أوم
قانون أوم هو مبدأ أساسي في الكهرباء، أطلق عليه هذا الاسم نسبة إلى واضعه الفيزيائي الألماني "جورج سيمون أوم". وينص على أن فرق الجهد الكهربائي بين طرفي ناقل معدني يتناسب طرديا مع شدة التيار الكهربائي المار فيه.
يتم تعريف النسبة الثابتة بين فرق الجهد وشدة التيار بالمقاومة الكهربائية ويلاحظ أن المقاومة لناقل ما، هي قيمة ثابتة ولا تتغير بتغير فرق الجهد بين طرفيه،
يمكن التعبير عن المعادلة بصيغة التالية
\[ V = I . R \]
قيم نفسك
المقاومة النوعية والمقاومة
المقاومة الكهربائية :وهي مدى ممانعة المادة لمرور التيار الكهربائي
عند تطبيق فرق جهد بين طرفي سلك \[∆V\] ويمر به تيار شدته \[i\]
فإن ممانعة السلك لمرور التيار تعطى بالعلاقة حسب قانون أوم \[R=\frac {∆V}{i}\] وحدة قياس المقاومه الكهربائية هي أوم وهي تعادل \[𝝮=\frac{V}{A}\]
توصف بعض الأجهزة من حيث مقدرتها على التوصيل وليس بمقدرتها على ممانعة التيار
\[G\] وهي تقدر بوجدة السيمنس \[G=\frac {i}{∆V}=\frac {1}{R}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;S=\frac {A}{V}=\frac {1}{𝝮}\]
أن ممانعة أي سلك لمرور التيار تعتمد على المادة المصنوع منها السلك والشكل الهندسي له ودرجة الحرارة
ولكل سلك مقاومة خاصة به تدعى المقاومة النوعية \[𝜌\] وهي عبارة عن النسبة بين شدة المجال الكهربائي إلى كثافة التيار
\[𝜌=\frac {E}{J}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;𝜌=\frac {\frac {V}{m}}{\frac {A}{m^2}}=\frac {V.m}{A}=𝝮.m\]
المقاومة النوعية ومعامل درجة الحرارة للمقاومة النوعية لبعض الموصلات
\[∝\] معامل درجة الحرارارة عند الدرجة حرارة \[20^0c\] \[×10^{-3}\;\;K^{-1}\] |
\[ 𝜌\] المقاومة النوعية عند درجة حرارة \[20^0c\] \[×10^{-8}\;\;𝝮.m\] |
اسم المادة |
3.8 |
1.6 |
الفضة |
3.9 |
1.72 |
النحاس |
3.4 |
2.44 |
الذهب |
3.9 |
2.82 |
الالمنيوم |
2 |
3.9 |
النحاس الأصفر |
4.5 |
5.51 |
التنجستن |
5 |
9.7 |
الحديد |
نحن نعلم أن
\[E=\frac{∆V}{L}\;\;\;\;\;\;\;\;\;J=\frac{i}{A}\]
\[𝜌=\frac {E}{J}=\frac {\frac{∆V}{L}}{\frac{i}{A}}=\frac{∆V.A}{i.L}=\frac{iR.A}{i.L}=\frac{R.A}{L}\]
\[R= 𝜌.\frac{A}{L}\]
العوامل المؤثرة على المقاومة الأومية
في هذه المحاكاة نلاحظ قيمة المقاومة تتغير بتغير طول المقاوم ومساحة المقطع ونوع المادة المصنوع منها المقاوم
القوة الدافعة الكهربائية
البطارية: تبذل شغلًا على الشحنات الكهربائية في الدائرة وتعطيها طاقة كهربائية وتدفعها في الدائرة لذلك تدعى القوة الدافعة الكهربائية.

عند وصل البطارية في دائرة تحتوي على أسلاك موصلة يتكون مجال كهربائي يعمل على إعطاء طاقة للشحنات الخارجة منها التي تصطدم مع الشحنات الموجودة في الأسلاك الموصلة وتوجه حركتها وتدفعها في أجزاء الدائرة.
البطارية تبذل قوة على الشحنات \[f\] وتعطيها طاقة كهربائية \[e\] وتدفعها وتحركها في الدائرة \[m\] لذلك يرمز لفرق الجهد الناتج عن البطارية:
\[V_{emf}\]
مثال 1) البطارية توفر فرق جهد ذا قيمة ثابتة بينما لا توفر تيارًا ثابتًا. ما هو السبب؟

مثال 2) بطارية قابلة للشحن كتب عليها \[ 2500 mAh\] ما مقدار الشحنة التي توفرها؟
قام أحد الطلاب بقياس فرق الجهد بين طرفي بطارية:
- والدائرة مفتوحة
- ومرة ثانية والدائرة مغلقة
فكانت القياسات الموضحة بالشكل:

لتحديد السبب أجري التجربة التالية: هناك دائرتين إحداهما مغلقة والثانية مفتوحة.
قارن بين قراءة جهاز الفولتميتر لكلا الدائرتين. إن الدائرة المغلقة حدث بها ضياع في جهد المصدر. السبب في ذلك يوجد داخل البطارية مقاومة تدعى المقاومة الداخلية يرمز لها بالرمز (r) وتقدر بوحدة أوم (Ω).
قم بحساب قيمة المقاومة الداخلية للبطارية من خلال الجهد الذي فقد وقيمة التيار المار في الدائرة:
r = Vr / I
عند قياس فرق الجهد بين طرفي البطارية والدائرة مفتوحة يدعى القوة المحركة الدافعة \[(emf).\]
لم تظهر قيمة المقاومة الداخلية إلا إذا مر تيار بها. أما عند القياس والدائرة مغلقة فهذا يدعى فرق الجهد وهو أصغر دائمًا من القوة المحركة الدافعة.
إذا أهملت المقاومة الداخلية، عندها تعادل القوة المحركة الدافعة فرق الجهد.
مثال 3) في الشكل المقاومة الخارجية 10 أوم والمقاومة الداخلية للبطارية 2 أوم. عند إغلاق الدائرة حدد قيم البيانات التالية:
الجهد المصروف بين طرفي المقاومة الخارجية 10 أوم يعادل:
VR = ....................
الجهد المصروف بين طرفي المقاومة الداخلية 2 أوم يعادل:
Vr = ....................
القوة المحركة للبطارية تعادل:
Vemf = ....................
توصيل المقاومات على التوالي
التوصيل على التوالي يسير التيار الكهربائي في مسار واحد ويمر بجميع مكونات الدارة
التوصيل على التوالي يكون مقدار التيار المار في كل مكون من مكونات الدارة متساوياً والجهد للمصدر يتوزع على المقاومات وترتفع قيمة المقاومة المكافئة
في هذه المحاكاة وصل ثلاث مقاومات على التوالي وقم بقياس شدة التيار الكلي وشدة التيار المار في كل مقاوم وايضا قم بقياس قرق الجهد الكلي وفرق الجهد بين طرفي كل مقاوم سجل النتائج
تجربة : دائرة المقاومات على التوالي
تعليمات:
1. قم بإدخال قيم المقاومات (R1, R2, R3) في الحقول المخصصة
2. أدخل قيمة الجهد الكلي (V_tot) أو التيار الكلي (I_tot)
3. قم بحساب القيم الأخرى بناءً على قوانين دوائر التوالي
4. اضغط على زر "تصحيح الإجابات" للتحقق من صحة إجاباتك
\[R_{eq}\]=?Ω | \[R_{3}\]= Ω | \[R_{2}\]= Ω | \[R_{1}\]= Ω |
\[I_{tot}\]=A | \[I_{3}\]=A | \[I_{2}\]=A | \[I_{1}=\]A |
\[V_{tot}\]=V\] | \[V_{3}\]=V | \[V_{2}\]=V | \[V_{1}\]=V |
\[R_{eq} = \frac{V_{tot}}{I_{tot}}\] \[R_{eq}\] = ........ |
\[R_{eq} = R_1 + R_2 + R_3\] \[R_{eq} \]= ........ |
ماذا تستنتج في التيار المار في المقاومات |
ماذا تستنتج في فرق الجهد بين طرفي كل مقاوم |
ميزات التوصيل على التوالي :
نتائج مهمة
توصيل المقاومات على التوازي
التوصيل على التوازي عندما يسير التيار الكهربائي بأكثر من مسار واحد ويمر بجميع مكونات الدارة
في حالة التوصيل على التوازي يتوزع التيار المار في مكونات الدارة كلا حسب مقاومتة والجهد للمصدر يعادل الجهد لكل فرع من أفرع التوازي
في هذه المحاكاة وصل ثلاث مقاومات على التوازي وقم بقياس شدة التيار الكلي وشدة التيار المار في كل مقاوم وايضا قم بقياس قرق الجهد الكلي وفرق الجهد بين طرفي كل مقاوم سجل النتائج في الجدول االموجود أسفل التجربة
تجربة : دائرة المقاومات على التوازي
تعليمات:
1. قم بإدخال قيم المقاومات (R1, R2, R3) في الحقول المخصصة
2. أدخل قيمة الجهد الكلي (V_tot)
3. قم بحساب القيم الأخرى بناءً على قوانين دوائر التوازي
4. اضغط على زر "تصحيح الإجابات" للتحقق من صحة إجاباتك
\[R_{eq}\]=?Ω | \[R_{3}\]= Ω | \[R_{2}\]= Ω | \[R_{1}\]= Ω |
\[I_{tot}\]=A\] | \[I_{3}\]=A | \[I_{2}\]=A | \[I_{1}\]=A |
\[V_{tot}\]=V\] | \[V_{3}\]=V | \[V_{2}\]=V | \[V_{1}\]=V |
\[R_{eq} = \frac{V_{tot}}{I_{tot}}\] \[R_{eq} \]= ........ |
\[\frac{1}{R_{eq}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3}\] \[R_{eq}\] = ........ |
ماذا تستنتج في التيار المار في المقاومات |
ماذا تستنتج في فرق الجهد بين طرفي كل مقاوم |
التوصيل على التوازي :يسير التيار الكهربائي ضمن أكثر من مسار واحد حتى يكمل دورته
ميزات التوصيل على التوازي :
نتائج مهمة
في هذه المحاكاة دائرة يتم قياس شدة التيار وفرق الجهد في كل مقاوم من خلال جهاز الأميتر والفولتميتر
يمكن أن نغير مقدار المقاومات من خلال الايقونة الموجودة أسفل كل مقاوم
من افضل المنصات اذا لم تكن الافضل
ReplyDeleteدرس ممتاز شكرا
ReplyDeleteافضل موقع تعليمي
ReplyDeleteشكراً على توضيح الدرس بطريقه مبتكره
ReplyDeleteدرس ممتاز
ReplyDelete