انواع المكثفات المختلفة

       انواع المكثفات المختلفة :

تصنع المكثفات بأشكال وأحجام مختلفة ، فبعض المكثفات كبيرة وضخمة جدا حتى أنها تملأ غرفة كاملة ، ويمكنها تخزين شحنات تكفي لإحداث برق صناعي ، أو تشغيل ليزرات عملاقة قادرة على اطلاق آلاف الجولات من الطاقة خلال بضعة أجزاء من المليون من الثانية.

       A27/P57: مكثف كهربائي سعته 27µF وفرق الجهد الكهربائي بين لوحيه 45v ما مقدار شحنة المكثف؟

       A28/P57: مكثفان سعة الأول C1 = 3.3 µF والثاني C2= 6.8 µF إذا وصل كل منهما

بفرق جهد 24v فأي المكثفين له شحنة أكبر ؟ وما مقدارها ؟

       A32/P59: ما الفرق بين طاقة الوضع الكهربائية وفرق الجهد الكهربائي؟

       ويسمى تدفق الشحنات الموجبة بالتيار الاصطلاحي ، ويتوقف التدفق عندما يصبح فرق الجهد بين A 

و B و C مساوي للصفر ، وتُقاس شدة التيار الكهربائي بجهاز (.....................................)

       البطارية الجافة:

       الدوائر الكهربائية :

         أي حلقة مغلقة أو مسار موصل يسمح بتدفق الشحنات الكهربائية تسمى بالدائرة الكهربائية ، وتحتوي        الدائرة على مضخة للشحنات تعمل على زيادة طاقة الوضع الكهربائية للشحنات المتدفقة من B إلى A.

       تعريف القدرة :

       مثال (1)P76/ : ولدت بطارية جهدها  6.0v تيارا مقداره 0.50A في محرك كهربائي عند وصله بطرفيها ، أحسبي مقدار:

تمارين و مسائل

       A2/P77: إذا مر تيار كهربائي مقداره  2Aفي مصباح كهربائي فرق الجهد بين طرفيه 12v فما المعدل الزمني لتحويل الطاقة الكهربائية الى طاقة ضوئية ؟ افترض ان كفاءة المصباح 100%

       A3/P77: ما مقدار التيار الكهربائي المار في مصباح قدرته 75w متصل بمصدر جهد مقداره 125v ؟

       قانون أوم :

درس العالم أوم العلاقة بين التيار وفرق الجهد وتوصل الى أن التيار الكهربائي يتناسب طرديا مع فرق الجهد

       تعريف الأوم :

                 العوامل المؤثرة في المقاومة الكهربائية :

العامل

كيفية تغير المقاومة

                 

       يحقق الموصل قانون أوم إذا كانت مقاومته ثابتة لا تعتمد على فرق الجهد بين طرفيه.

       يمكن التجكم في شدة التيار I عن طريق تغيير المقاومة R أو فرق الجهد V  أو كليهما.

       تستخدم المقاومات للتحكم في التيار المار في الدائرة الكهربائية.

       جسم الإنسان :

يؤثر جسم الإنسان بوصفه مقاوما متغيرا ، حيث تكون مقاومة الجلد الجاف كبيرة بقدر كاف لجعل التيارات الناتجة عن الجهود الصغيرة والمعتدلة قليلة ، أما إذا أصبح الجلد رطبا فستكون مقاومته أقل.

       تمثيل الدوائر الكهربائية :

       مقارنة بين التوصيل على التوالي والتوصيل على التوازي :

وجه المقارنة   

التوصيل على التوالي  

التوصيل على التوازي

التعريف        

        

الرسم  

        

حالة I و V     

        

       تحولات الطاقة في الدوائر الكهربائية :

           يمكن استخدام الطاقة التي تدخل في دائرة كهربائية بطرائق مختلفة ، فالمحرك الكهربائي يحول الطاقة       الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية (حركية ).

       عللي:  عند مرور تيار كهربائي في مقاومة فإنها تسخن ؟

       تعريفات اخرى للقدرة:

       الطاقة الحرارية:

       الموصلات فائقة التوصيل:

       نقل الطاقة الكهربائية:

       القدرة الضائعة:

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

يمكن التقليل من مقدار القدرة الضائعة بـ :

1-

       الكيلو واط .ساعة :

تقيس شركات الكهرباء استهلاك الطاقة بوحدة تساوي عددا كبيرا من الجولات ،

 وتسمى هذه الوحدة كيلو واط.ساعة .

والكيلو واط.ساعة يساوي قدرة مقدارها  1000watt

تمارين و مسائل

       A20/P87:

       A26/P91:

       A46/P96:

       التيار و المقاومة في دائرة التوالي:

في الدائرة الكهربائية تكون الزيادة في الجهد الذي يوفره المولد ( V ) مساوية مجموع الهبوط

 (النقصان) في فرق الجهد في كلا المصباحين A و B وتمثل بالمعادلة : ..............................

       لإيجاد الهبوط في الجهد عبر المقاومة :

       المقاومة المكافئة :

المقاومة المكافئة لمجموعة مقاومات موصولة على التوالي هي مجموع المقاومات المفردة.

و يُعبر عنها بالمعادلة : .........................................

المقاومة المكافئة في حالة التوصيل على التوالي تكون اكبر من أي مقاومة مفردة.

       A3/P106 : وصلت مقاومات 5Ω و 15Ω و 10Ω في دائرة توالي كهربائية ببطارية جهدها 90v ما مقدار المقاومة المكافئة للدائرة ؟ وما مقدار التيار المار فيها ؟

A3/P106: وصل طرفا سلك زينة فيه عشرة مصابيح ذات مقاومات متساوية ومتصلة على التوالي بمصدر جهد 120v فإذا كان التيار المار في المصابيح 0.06A فأحسبي مقدار :

A4/P106: احسبي الهبوط في الجهد خلال المقاومات الثلاث الواردة في المسألة 1 ، ثم تحققي أن مجموع

 الهبوط في الجهد عبر المصابيح الثلاثة يساوي جهد البطارية؟

       الهبوط في فرق الجهد في دائرة التوالي :

عند مرور تيار كهربائي في أي دائرة كهربائية يجب أن يكون مجموع التغيرات في الجهد عبر كل عناصر الدائرة

(             ) وذلك لأن مصدر الطاقة الكهربائية للدائرة (البطارية) يعمل على رفع الجهد بمقدار يساوي مجموع الهبوط في الجهد الناتج عند مرور التيار في جميع مقاومات الدائرة الكهربائية.

       تعريف دائرة مجزيء الجهد:

       تستخدم مجزئات الجهد مع المجسات مثل .............................. وتعتمد على         المقاومة في دائرة التوازي :

المقاومة: المكافئة لمجموعة مقاومات موصولة معا على التوازي:

       التيار الكلي في دائرة التوازي الكهربائية مساويا مجموع التيارات التي تمر في كل المسارات

       المقاومة المكافئة في دائرة التوازي تكون أقل من قيمة أي من المقاومات الثلاث .

       ادوات السلامة:

تعمل المنصهرات  و قواطع الدوائر الكهربائية أدوات حماية و سلامة, تمنع حدوث حمل زائد في الدائرة قد ينتج عن تشغيل عدة أجهزة كهربائية في الوقت نفسه .

       المصدر الكهربائي :

       قاطع الدائرة الكهربائية :

       قاطع التفريغ الارضي الخاطيء:

التطبيقات المنزلية :

توفر المنصهرات و القواطع الكهربائية الحماية من التيارات الكهربائية الكبيرة , و بخاصة تلك

 التيارات الناتجة عن حدوث دوائر القصر و في حال عدم استعمال منصهر او قاطع فانه يمكن

 للتيار الناتج عن حدوث دائرة قصر أن يحدث حريقا.

       الدوائر الكهربائية المركبة

تسمى الدائر ة التي تحتوي على نوعي التوصيل التوالي و التوازي معا دائرة كهربائية مركبة.

       الاميترات و الفولتمترات :

الأميتر : جهاز يستخدم لقياس .......................

عللي : يصمم الأميتر بحيث تكون مقامته أقل ما يمكن؟

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

الفولتميتر : جهاز يستخدم لقياس .........................

عللي : يصمم الفولتميتر بحيث تكون مقاومته كبيرة جدا؟

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

تمارين و مسائل

A29/p124: أكملي خريطة المفاهيم أدناه.

  

                                                              نوع الدائرة

                                                                   المبدأ

                                                                   المقاومة

A46/P125 :أكتبي نوع الدائرة المستخدمة (توال أم توازي ) فيما يلي؟

a: التيار متساو في جميع أجزاء الدائرة الكهربائية ؟

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

b. المقاومة المكافئة تساوي مجموع المقاومات المفردة؟

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

c. الهبوط في الجهد عبر كل مقاومة في الدائرة الكهربائية متساو؟

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

d. الهبوط في الجهد في الدائرة الكهربائية يتناسب طرديا مع المقاومة؟

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

A18/P127:

       المولدات الكهربائية , و المحركات الكهربائية البسيطة , و أجهزة التلفاز , و أجهزة العرض التي تعمل بواسطة الاشعة المهبطية , و أشرطة التسجيل , و مشغلات الاقراص الصلبة الموجودة داخل الحاسوب , جميعها تعتمد على الاثار المغناطيسية للتيارات الكهربائية .

       الخصائص العامة للمغانط :

       كيف تؤثر المغانط  في المواد الأخرى ؟

       المغناطيس الدائم :

       المجالات المغناطيسية حول المغانط الدائمة :

       خطوط المجال المغناطيسي :

       القوى المؤثرة في الاجسام الموضوعة في مجالات مغناطيسية:

A3/P137:

       الكهرومغناطيسية :

أجرى الفيزيائي الدنماركي هانز اورستد عام 1820م تجارب على التيارات الكهربائية المارة بالأسلاك ,فوضع سلكا فوق محور بوصلة صغيرة , و أوصل نهايتي السلك بدائرة كهربائية مغلقة.

       اشكال و اتجاه المجال المغناطيسي:

وجه المقارنة    السلك المستقيم  الملف الدائري  الملف اللولبي

شكل خطوط المجال المغناطيسي       

                   اتجاه المجال المغناطيسي       

رسم توضيحي 

       المغناطيس الكهربائي:

       عللي : يوضع قضيب حديدي (قلب) داخل الملف اللولبي؟

A6/P140: ماشدة المجال المغناطيسي على بعد1cm من سلك يسري فيه تيار , مقارنة بما يلي :

a.  شدة المجال المغناطيسي على بعد 2cm من السلك.

b. شدة المجال المغناطيسي على بعد  3cm  من السلك .

A7/P140: عمل طالب مغناطيس بلف سلك حول مسمار ,ثم

وصل طرفي السلك ببطارية ,كما في الشكل المقابل , أي من طرفي

المسمار (المدبب أم المسطح) سيكون قطبا شماليا ؟

       الصورة المجهرية للمواد المغناطيسية :

تتصرف العناصر الثلاثة ( الحديد و النيكل و الكوبالت) كمغانط كهربائية بطرائق عديدة , فلها خاصية تسمى الفرومغناطيسية.

       المناطق المغناطيسية :

       المواد الفرومغناطيسية:

       وسيطة التسجيل :

       التاريخ المغناطيسي للأرض :

    

            A10/P142: هل المجال المغناطيسي حقيقي أم مجرد وسيلة من النمذجة العلمية؟

           

           A12/P142 : صفي قاعدة اليد اليمنى الأولى المستخدمة لتحديد اتجاه المجال المغناطيسي حول سلك                   مستقيم يمر فيه تيار كهربائي.

          

       القوى المؤثرة في التيارات الكهربائية المارة في مجالات مغناطيسية:

يمكن توضيح القوة المؤثرة في سلك يحمل تيارا وضع في مجال مغناطيسي

باستخدام الترتيب في الشكل المقابل , فالبطارية تنتج تيارا كهربائيا يسري

 في السلك الموضوع بين قضيبين مغناطيسيين .

       القوة المؤثرة في سلك يحمل تيارا كهربائي و موضوع في مجال مغناطيسي :

       تحديد اتجاه القوة :

يمكن تحديد اتجاه القوة المؤثرة في سلك يسري فيه تيار و موضوع في مجال مغناطيسي باستخدام .......................................

       القوة المتبادلة بين سلكين متوازيين :

       مكبرات الصوت:

تعد مكبرات الصوت أحدى التطبيقات العملية على القوة المؤثرة في سلك يحمل تيار كهربائي

و يمر في مجال مغناطيسي.

مثال(1): P145/

يسري تيار كهربائي مقدراه 5A في سلك مستقيم موضوع عموديا في مجال مغناطيسي منتظم , فاذا كانت القوة المؤثرة في جزء طوله 0.10m من سلك تساوي 0.20N فأحسبي شدة المجال المغناطيسي B.

A16/P146:

          

        الواجب :

A17/P146         :

       الجلفانومترات

تعريف الجلفانومتر:

       تركيبه:

       مبدأ عمله:

       مميزاته:

       عيوبه:

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

       مقارنة بين الأميتر و الفولتميتر:

وجه المقارنة    الأميتر الفولتميتر

الوظيفة         

طريقة التوصيل                  

الرسم  

       المحرك الكهربائي :

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

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

       تركيب المحرك الكهربائي :

       القوة المؤثرة في جسيم مشحون:

لا يقتصر وجود الجسيمات المشحونة في الأسلاك فقط , لكنها تتحرك ايضا في ...............حيث

 يتم ازالة جزيئات الهواء لمنع حدوث التصادمات.

       قانون القوة التي يؤثر بها المجال المغناطيسي في جسيم مشحون متحرك :

       مثال (2)/ P151:

       A20/P152:

       A21/P152:

       تخزين المعلومات عن طريق الوسائط المغناطيسية :

       عللي : لا ينصح بوضع أقراص الحاسوب المرنة أو أشرطة التسجيل بالقرب من مغناطيس؟

تمارين و مسائل

       A31/P158:اكملي خريطة المفاهيم ادناه باستخدام المصطلحات التالية :

قاعدة اليد اليمنى ,  F=q v B    , F= I L B

      

                                                  تؤثر في

                      لها                                   لها                  لها                                  لها

                            يعطى بالعلاقة                                    يحدد بـ                يعطى بالعلاقة

       A32/P158: صفي كيف يختلف المغناطيس الدائم عن المغناطيس المؤقت.

       A34/P158:سمي العناصر المغناطيسية الاكثر شيوعا.

       A39/P158:اذا جعل سلك يسري فيه تيار في صورة حلقة فلماذا يكون المجال المغناطيسي داخل الحلقة

 اكبر من خارجها ؟

       A40/P158: صفي كيفية استخدام القاعدة الثانية لليد اليمنى لتحديد قطبي مغناطيس كهربائي .

       A57/P159: انظري خطوط المجال المغناطيسي الارضي الموضحة في الشكل 5-23  أين يكون اتجاه

المجال المغناطيسي أكبر : عند القطبين أم عند خط الاستواء ؟ وضحي أجابتك.

       A58/P159: عند تقريب المغناطيس الموضح في الشكل 5-24 من المغناطيس المعلق ماذا يحدث للمغناطيس المعلق بالخيط ؟

       A59/P159: عند تقريب المغناطيس الموضح في الشكل 5-24 من المغناطيس المعلق ماذا يحدث للمغناطيس المعلق بالخيط ؟

       A60/P160: ارجعي الى الشكل 5-26 للاجابة عن الاسئلة التالية :

a . أين يقع القطبان ؟

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

b . أين يقع القطب الشمالي؟

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

c. أين يقع القطب الجنوبي ؟

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

       A62/P160:



       A68/P161:

       A69/P161:

       A72/P161:

       A90/P163:

       مقدمة :

في الفصل السابق تم دراسة ان التيار الكهربائي يولد مجالا مغناطيسيا , و وجد العالم مايكل فاراداي ان العكس يجب ان يكون صحيح فالمجال المغناطيسي يولد تيار كهربائي.

       الحث الكهرومغناطيسي:

       القاعدة الرابعة لليد اليمنى:

       القوة الدافعة الكهربائية (EMF):

     

       تطبيق على القوة الدافعة الكهربائية الحثية:

       مثال : يتحرك سلك مستقيم طوله 0.30m بسرعة ثابتة مقدارها 10.0m/s عموديا على مجال مغناطيسي مقداره  0.20T ما مقدار:

a. القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة فيه؟

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

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

b. التيار المار في السلك اذا كان جزءا من دائرة مقاومتها 25Ω؟

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

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

       A1/P171:

       المولد الكهربائي  ( الدينامو ):

       تركيبه :

       التيار الناتج عن المولد الكهربائي :

الوضع الافقي   الدوران من الوضع الافقي الى الوضع الراسي  الوضع الراسي

                  

       مولدات التيار المتناوب:

يعمل مصدر الطاقة على تدوير ملف المولد داخل المجال المغناطيسي بعدد ثابت من الدورات في الثانية.

       شكل التيار الناتج في المولد.

        

انتقال التيار المتناوب AC في الملف الى بقية اجزاء الدائرة      يسمح ترتيب مجموعة الفرشاتين و الحلقتين الفلزيتين للملف بالدوران بحرية . مع الاستمرار في السماح ينقل التيار للدائرة الخارجية و يتغير هذا التيار المتناوب بين صفر و قيمة عظمى اثناء دوران الملف

       متوسط القدرة(PAC  ):

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

و لان كلا من التيار و الجهد متغير فستكون القدرة المرافقة للتيار المتناوب متغيرة ايضا.

       متوسط القدرة يمثل نصف القدرة العظمى .

       التيار الفعال و الجهد الفعال :

       A5/P175:

       A8/P175:

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

الواجب :

       A12/P176:

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

       A72/P161:

       A90/P163:

         يتولد تيار في مولد عندما يدور الملف داخل مجال مغناطيسي , و نتيجة لتوليد التيار في الملف تؤثر

         قوة في اسلاكه...و لمعرفة اتجاه القوة المؤثرة في الاسلاك يتم دراسة ( قانون لنز).

       قانون لنز:

       ممانعة التغير:

       المحركات و قانون لنز :

ينطبق قانون لنز ايضا على المحركات , فعندما يتحرك سلك يسري فيه تيار كهربائي داخل مجال مغناطيسي تتولد فيه ..................................................تسمى ...................................................................

ويكون اتجاهها...............................................

   

       عللي : تقليل التيارات الدوامية في الاجهزة الكهربائية ( و منها المحركات و المحولات) مفيدا؟

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

       تطبيق على قانون لنز:

       الحث الذاتي :

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

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

       المحولات الكهربائية :

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

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

       كيفية عمل المحولات:

كما في الشكل التالي يوصل الملف الابتدائي بمصدر جهد متناوب , فيتولد مجال مغناطيسي متغير

ينقل هذا التغير عبر القلب الحديدي الى الملف الثانوي , حيث تتولد فيه قوة دافعة كهربائية حثية

متغيرة بسبب تغير هذا المجال .ويسمى هذا التأثير ..................................

       انواع المحولات:

1-........................................................................

2-........................................................................

       قانون المحول الكهربائي:   

1- في المحول المثالي تكون القدرة الواصلة الى الملف الابتدائي مساوية للقدرة الخارجة

 من الملف الثانوي لانه لا يضيع أي جزء من القدرة.

2- انخفاض الجهد يقابله زيادة في التيار حسب العلاقة : (    P =V I )

       معادلة المحول:

   أي أن :

       مثال(2) P183/:

       الاستعمالات اليومية للمحولات:

تمارين و مسائل

       A19/P185:

       A20/P185:

       A24/P190:

اكملي خريطة المفاهيم باستخدام المصطلحات التالية:

المولد الكهربائي – القوة الدافعة الكهربائية العكسية – قانون لنز.

       A25/P190:

       A26/P190:

       A27/P190:

       A47/P191:

       A60/P192: