التيار والمقاومة Current and resistance (12A)

on
 

<<< 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 \[ j = \frac{i}{A} = - e. n . 𝜗𝑑\]

1

سلكان من النحاس لهما نفس الطول ومن نفس المادة و بنفس درجة الحرارة ، تم وصلها على التوالي ، نصف قطر الأول يعادل ضعف نصف قطر الثاني ، فإن النسبة بين كثافة التيار للسلك الأول إلى السلك الثاني تعادل

  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل

    • أختر الإجابة الصحيحة


    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

    \[\frac{∆𝑉}{I}\]

    فرق الجهد \[∆𝑉 (V)\]

    شدة التيار \[I(A)\]

    رقم التجربة

    \[\frac{∆𝑉}{I}=..............\]

    \[∆𝑉=..............\]

    \[I=..............\]

    1

    \[\frac{∆𝑉}{I}=..............\]

    \[∆𝑉=..............\]

    \[I=..............\]

    2

    \[\frac{∆𝑉}{I}=..............\]

    \[∆𝑉=..............\]

    \[I=..............\]

    3

    \[\frac{∆𝑉}{I}=..............\]

    \[∆𝑉=..............\]

    \[I=..............\]

    4

    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

    في هذه المحاكاة حرك المنزلقة لكل من الجهد والمقاومة ولاحظ العلاقة مع شدة التيار


    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
    2

    اربع أسلاك من نفس النوع وبنفس درجة الحرارة أحد الاسلاك التالية لها أقل مقاومة

  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل

    • أختر الإجابة الصحيحة

    3

    سلكان من نفس المادة وبنفس درجة الحرارة فإذا كانت \[\frac{R_1}{R_2}= \frac{2}{3}\] فإن أحد الإجابات التالية تحقق ذلك

  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل

    • أختر الإجابة الصحيحة


    هناك عامل أخر وهو درجة الحرارة نلاحظ أثر ارتفاع درجة الحرارة على المقاومة النوعية

    \[ρ_T= ρ_0[1 +𝛼 (T–T_0)]\]\[R_T= R_0[1 + 𝛼 (T–T_0)]\]

    4

    سلك من النحاس مقاومته النوعية
    1.7 × 10–8

  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل

    • أختر الإجابة الصحيحة

    رموز ومفتاح خطوط المقاومات :( أربع خطوط ) قراءة المقاومات من خلال الخطوط الملونة يمكن أن يحتوي المقاوم المكون من الكربون على 4 إلى 6 خطوط يمثل الخط الأول هو العشرات والخط الثاني هو الاحاد لقيمة المقاومة أما الخط الثالث يمثل قوة مرفوع إلى الرقم 10 أما الخط الرابع يمثل نسبة الخطأ في القراءة

    القوة الدافعة الكهربائية

    البطارية : تبذل شغل 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 وتوجة 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 ذات قيمة ثابتة بينما لا توفر تيار ثابت ما هو السبب
  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل
    • مثال 2) بطارية قابلة للشحن كتب عليها
    2500 mAh
    ما مقدار الشحنة التي توفرها

  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل
    •  

     

    قام أحد الطلاب بقياس فرق الجهد بين طرفي بطارية

    والدائرة مفتوحة ومرة ثانية والدائرة مغلقة

     فكانت القياسات الموضح بالشكل

    لتحديد السبب أجري التجربة التالية هناك دائرتين أحد الدائرتين مغلقة والثانية مفتوحة

    قارن بين قراءة جهاز الفولتوميتر 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

    قم بحساب قيمة المقاومة الداخلية للبطارية من خلال الجهد الذي فقد وقيمة التيار المار في الدائرة

    \[ r = \frac{V_r}{I}\]

    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
    \[V_R=....................\] الجهد المصروف بين طرفي المقاومة الداخلية 2 أوم \[V_r=....................\] القوة المحركة للبطارية تعادل \[V_{emf}=....................\]


    عند قياس فرق الجهد بين طرفي البطارية والدائرة مفتوحة يدعى القوة المحركة الدافعة
    \[V_{emf}\]
    لم تظهر قيمة المقاومة الداخلية إلا إذا مر تيار بها
    أما عند القياس والدائرة مغلقة فهذا يدعى فرق الجهد وهو أصغر دوما من القوة المحركة الدافعة
  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل
    • مثال 4) قام أحد الطلاب بقياس القوة المحركة الكهربائية بين طرفي بطارية فكانت
    10 v
    تم وصلها بمقاوم مقاومته
    20Ω
    في دائرة كما في الشكل وتم قياس فرق الجهد والدائرة مغلفة للبطارية فكانت
    9.6 V
    فإن المقاومة الداخلية للبطارية تعادل



    0.62 Ω -A
    0.19 Ω- B
    0.4 Ω- C
    0.83 Ω -D
  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل

    • 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

    اكمل بيانات الجدول التالي
    \[R_{eq}=?Ω\] \[R_{3}=-- Ω\] \[R_{2}=-- Ω\] \[R_{1}=-- Ω\]
    \[I_{tot}=....A\] \[I_{3}=....A\] \[I_{2}=....A\] \[I_{1}=....A\]
    \[𝑉_{ 𝑡𝑜𝑡 }=....V\] \[𝑉_{ 3 }=....V\] \[𝑉_{ 2 }=....V\] \[𝑉_{ 1}=....V\]
    \[R_{eq} = \frac{ 𝑉_{ 𝑡𝑜𝑡 }} {I_ {𝑡𝑜𝑡 }}\]\[R_{eq} = ........\] \[R_{eq} = R_1 + R_2 + R_3 \]\[R_{eq} = ........\] قارن النتائج التي حصلت عليها ماذا تستنتج\[............\]


    إلعب وقيم نفسك



    التوصيل على التوالي :يسير التيار الكهربائي في مسار واحد ويمر بجميع مكونات الدارة
    ميزات التوصيل على التوالي :

    <<<نتائج مهمة >>>


    التيار ثابت في جميع أجزاء الدائرة

    \[I_1=I_2=I_3=I_{total}\]

    يتوزع جهد المصدر على المقاومات كلا حسب مقاومتة المقاوم الأكبر يأخذ جهد أكبر

    \[ V_{total} = V_1+V_2+V_3 \]

    المقاومة المكافئة تساوي حاصل مجموع المقاومات

    \[R_{eq}= R_1+R_2+R_3=\frac{ V_{total}}{ I_{total }}\]



    مثال 1)ثلاث مقاومات على التوالي \[ R_1 = 10 Ω , R_2 = 5 Ω , R_3 = ? \] تم توصيلهم ببطارية فرق جهدها \[V= 20 V\] مر تيار شدتة \[I=0.5 A\] فإن قيمة المقاوم \[ R_3 =....\]

  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل
    • مثال 1) في الدائرة أدناه قراءة جهاز الاميتر تعادل

  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل

    • 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

    اكمل بيانات الجدول التالي
    \[R_{eq}=?Ω\] \[R_{3}=-- Ω\] \[R_{2}=-- Ω\] \[R_{1}=-- Ω\]
    \[I_{tot}=....A\] \[I_{3}=....A\] \[I_{2}=....A\] \[I_{1}=....A\]
    \[𝑉_{ 𝑡𝑜𝑡 }=....V\] \[𝑉_{ 3 }=....V\] \[𝑉_{ 2 }=....V\] \[𝑉_{ 1}=....V\]
    \[R_{eq} = \frac{ 𝑉_{ 𝑡𝑜𝑡 }} {I_ {𝑡𝑜𝑡 }}\]\[R_{eq} = ......\] \[R_{eq} = (\frac{1}{R_1} +\frac{1}{ R_2} +\frac{1} {R_3})^{-1} \]\[R_{eq} = ......\] قارن النتائج التي حصلت عليها ماذا تستنتج\[........\]


    إلعب وقيم نفسك



    التوصيل على التوازي :يسير التيار الكهربائي ضمن أكثر من مسار واحد حتى يكمل دورته
    ميزات التوصيل على التوازي :

    <<<نتائج مهمة >>>


    التيار يتوزع على المقاومات المقاوم الأكبر يمر به تيار أقل

    \[I_{total} = I_1+I_2+I_3 \]

    الجهد متساوي ويعادل جهد المصدر

    \[ V_{total} = V_1=V_2=V_3 \]

    مقلوب لمقاومة المكافئة يساوي حاصل مجموع مقاوب المقاومات

    \[R_{eq}=(\frac{1}{ R_1}+\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_3})^{-1}=\frac{ V_{total}}{ I_{total }}\]




    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

    مثال 3)ثلاث مقاومات على التوازي \[ R_1 = 3 Ω , R_2 = 9 Ω , R_3 = ? \] تم توصيلهم ببطارية فرق جهدها \[V= 10 V \] فمر تيار كلي شدتة \[I= 5 A\] فإن قيمة المقاوم \[ R3 =.....\]
  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل

    • مثال :4

    في الدائرة المجاورة قراءة جهاز الاميتر للتيار الكلي تعادل

  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل

    • مثال :5

    مقاومان الأول \[R_1=50 Ω\]والثاني مجهول المقاومة تم توصيلهما فكانت المقاومة المكافئة \[R_{eq}=80 Ω\]التوصيل كان ( على التوالي – على التوازي )
  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل

    • مثال :6
    مقاومان متساويان تم توصيلهم لوحظ أن فرق الجهد للأول يساوي فرق الجهد للثاني ويعادل مجموع جهد المقاومان جهد المصدر فإن التوصيل كان
    ( على التوالي – على التوازي )
  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل

    • مثال :7
    مقاومان غير متساويان تم توصيلهم لوحظ أن فرق الجهد للأول يساوي فرق الجهد للثاني فإن التوصيل كان
    ( على التوالي – على التوازي )
  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل

    • الدوائر الكهربائية المركبة >>>

    خطوات حساب المقاومة المكافئة لدائرة
    نحدد من هي المقاومات على التوالي ومن على التوازي

    مثال 1 ) مجموعة من المقاومات متصلة كما في الشكل والبطارية تحتوي على مقاومة داخلية أوجد المقاومة المكافئة


  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل

    • في هذه المحاكاة مجموعة من المقاومات متصلة على التوالي والتوازي نستطيع التحكم بمقاديرها ويتم إضهار قيمة التيار وفرق الجهد في كل مقاوم


    مثال 2 ) مجموعة من المقاومات متصلة كما في الشكل فإن شدة التيار المار في المقاوم

    R1 = ?

  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل

    • مثال 3 ) مجموعة من المقاومات متصلة كما في الشكل فإن فرق الجهد بين طرفي المقاوم

    R4 = ?

  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل



    • الطاقة والقدرة
      
    عند تطبيق فرق جهد في دائرة فإن القوة المحركة الكهربائية للبطارية تعمل على بذل شغل على الشحنات وتعطيها طاقة كهربائية
    \[ dU = dq . ∆𝑉 \]
    ونحن نعلم أن
    \[dq = I . dt\]
    \[dU = I . dt .∆𝑉 \]
    \[\frac{𝑑𝑈}{dt}\] وهي معدل الطاقة الصروفة وتدعى القدرة ويرمز لها بالرمز \[P\] \[P = I . ∆𝑉\]
    وتقدر بوحدة الوات في النظام الدولي
    وحسب قانون أوم \[R = \frac{∆𝑉}{I}\] يمكن كتابة القدرة \[𝑃= I^2. 𝑅\]\[𝑃= \frac{∆𝑉^2}{𝑅}\]



    في هذة المحاكاة دائرة تحتوي على مقاومة أومية تعمل على استهلاك طاقة البطارية

    القدرة المصروفة في دائرة مقاومات على التوالي

    القدرة المصروفة في دائرة مقاومات على التوازي

    القدرة المصروفة في دائرة مقاومات على التوالي و التوازي

    1

    تتكون الدائرة المبسطة ، من بطارية 9 فولت بدون مقاومة داخلية وثلاث مقاومات كما هو موضح في الشكل أدناه.

    فإن القدرة الكلية للدائرة تعادل


  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل

    • أختر الإجابة الصحيحة


    سطوع المصابيح
    عندما نتكلم عن سطوع المصابيح علينا أن نبحث عن القدرة كلما كانت قدرة المصباح أكبر كان سطوعه أكبر \[P = V.I = I^2.R =\frac{V^2}{R}\] \[P=\frac{W}{t}\]
    هذه محاكاة عدة مصابيح متصلة ببعضها البعض قارن بين سطوع هذه المصابيح


    هذه محاكاة لدائرة مركبة مع مصدر طاقة وأربعة مصابيح كهربائية متطابقة وثلاثة مفاتيح. افتح المفاتيح وأغلقها وقم بعمل تنبؤات حول كميات الجهد عبر المصابيح ، والتيارات عبر المصابيح ، وسطوع المصابيح (التي ترتبط بالطاقة التي يتبدد كل منها كحرارة وضوء). استخدم مربعات الاختيار لإظهار الفولتية والتيارات أو إخفائها.

    2

    في الدائرة المجاورة تم وصل 4 مصابيح كما في الشكل أحد الإجابات التالية تحقق انخفاض في قراءة الاميتر الموجود في الدائرة

  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل

    • أختر الإجابة الصحيحة

    3

    في الشكل المجاور 4 مصابيح متماثله في المقاومة وصلت ببطارية أحد المصابيح التالية لها أشد سطوع

  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل

    • أختر الإجابة الصحيحة

    4

    في الشكل إدناه القدرة المبددة في الدائرة تعادل

  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل

    • أختر الإجابة الصحيحة

    5

    مصباح كتب علية
    ( 60 w , 220 v)
    فإن مقاومة المصباح والطاقة المستهلكة خلال
    10 minutes

  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل

    • أختر الإجابة الصحيحة


    المصدر https://www.vascak.cz/?page_id=2355&language=it#demo اكتب تعليقا واذا كان هناك خطأ اكتبه وحدد مكانه Write a comment, and if there is mistake, write and specify its location

    Comments

    Post a Comment