ملزمة الوحدة الخامسة التيار والمقاومة فيزياء صف ثاني عشر متقدم فصل ثاني
ملزمة الوحدة الخامسة التيار والمقاومة فيزياء صف ثاني عشر متقدم فصل ثاني
[ المقاومة النوعية والمقاومة ]
- تتميز بعض المواد بتوصيلها الجيد للكهرباء عن غيرها ، ينتج عن استخدام فرق جهد معين عبر موصل جيد تيار كبير نسبيا .
- في حين اننا لو استخدمنا فرق الجهد نفسه لمادة عازلة ينتج عن ذلك تيار ضئيل جدا
يرجع هذا الاختلاف إلى ما يسمى بالمقاومة
1- المقاومة النوعية p :
هي قياس مدى مقاومة المادة التدفق التيار الكهربائي .
- حيث p مقدار ثابت وهي خاصية مميزة للمادة المصنوع منها السلك .
- تعتمد على التركيب الذري للموصل وتقاس بوحدة (
) .
يمكن تعريف المقاومة النوعية بدلالة المجال الكهربائي وكثافة التيار .
- في بعض الأحيان تصنف المواد بدلالة قدرتها على التوصيل ( الموصلية )
2- في المقاومة R :
هي مقاومة الموصل لتدفق التيار الكهربائي .
- سببها : تصادم الإلكترونات مع ذرات الموصل.
- هي خاصية كهربائية تمثل فيزيائيا مقدار الصعوبة التي تلاقيها الإلكترونات المارة خلال الموصل عند تطبيق فرق جهد معين كل الأسلاك والأجهزة الكهربائية ( المصابيح ، السخانات ، المكواة ، المكيفات ) تعتبر مقاومات .
- يرمز للمقاومات في الدوائر الكهربائية بالرمز
- كلما قلت مقاومة الموصل زاد توصيلها للتيار الكهربائي مثل ( الفضة ، النحاس والحديد )
قانون أوم
- نص القانون : شدة التيار المار في مقاومة تتناسب طرديا مع فرق الجهد بين طرفيها
- توصف الأجهزة أحيانا من حيث التوصيل G وبعرف كما يلى :
- وحدة القياس المشتقة في النظام الدولي هي السيمنز (S) وهي تكافئ وحدة
- يمكن التعبير عن مقاومة الموصل بدلالة المقاومة النوعية على النحو التالي:
[ القوة الدافعة الكهربائية وقانون أوم ]
هل يضيء مصباح في دائرة كهربائية إذا نزعنا البطارية منها ؟
من دون فرق جهد لا تتحرك الشحنات ولا يسري تيار . فالبطارية عنصر ضروري لأنها مصدر لفرق الجهد والطاقة الكهربائية في الدائرة . وهذا يدل على أن أي جهاز يزيد من طاقة وضع الشحنات المارة في دائرة يعتبر مصدرا لقوة دافعة كهربائية emf .
القوة الدافعة الكهربائية :
هي الطاقة التي يعطيها مصدر التيار لكل شحنة مقدارها واحد کولوم تمر خلاله .
وحدة القياس : الفولت (۷)
الشكل المقابل عبارة عن دائرة بسيطة تحتوي على مصدر لقوة دافعة كهربائية ومقاوم . يوفر جهاز القوة الدافعة فرق الجهد الذي يكون التيار المتدفق عبر المقاوم ولذلك يمكن كتابة قانون أوم
Vem=iR
مقاومة جسم الإنسان :
- يعتبر جسم الإنسان مقاومة متغيرة . فمقاومة الجلد الجاف تكون كبيرة جدا مقارنة بالجلد الرطب التي تكون مقاومته أقل وبالتالي يرتفع التيار الناتج في حالة الجلد الرطب مما يشكل خطرا على الإنسان .
- تأثير التيارات العالية الشدة ( mA 100.0) على جسم الإنسان .
- اضطراب في التنفس
- تعطل النشاط الكهربائي للقلب ( تسبب الوفاة )
- القياس الأكثر ملائمة لمقاومة الجسم البشري هي المقاومة على امتداد مسار يمتد من أطراف الأصابع لإحدى اليدين إلى أطابع اليد الأخرى
- تقع هذه المقاومة في مدي
[ توصيل المقاومات على التوالي ]
جميع أجزاء الدائرة لها نفس شدة التيار (i).
جهد البطارية (emf ) يتوزع على المقاومات بحيث ( المقاومة الأكبر يكون جهدها أكبر).
المقاومة المكافئة (Req ) للمقاومات تحسب من :
تحسب شدة التيار في الدائرة من أحد العلاقات التالية على حسب معطيات السؤال :
لمقارنة سطوع المصابيح ( القدرة ) نستخدم العلاقة (P = 12R ) . ( المصباح ذو المقاومة الأكبر تكون قدرته أكبر وأكثر سطوعاً )
فوائد التوصيل على التوالي :
1) الحصول على مقاومة كبيرة غير متوفرة من مجموعة مقاومات صغيرة .
2) تقليل شدة التيار في جهاز معين .
3) يستخدم في أجهزة الإنذار ضد السرقة حيث تتعطل كل مكونات الدائرة عندما يتعطل أحد مكوناتها .
[ توصيل المقاومات على التوازي ]
تيار البطارية (i) يتوزع على المقاومات. بحيث ( المقاومة الأكبر يكون تيارها أقل ).
جهد البطارية (emf) يساوي جهد المقاومات .
المقاومة المكافئة (Reg) للمقاومات تحسب من العلاقة :
إذا كانت جميع المقاومات متماثلة يكون :
تحسب شدة التيار الكلى الناتج من البطارية من خلال العلاقات التالية :
لحساب شدة التيار المار في كل مقاوم :
فوائد التوصيل على التوازي :
1) الحصول على مقاومة صغيرة غير متوفرة من مجموعة مقاومات كبيرة .
2) إذا احترق أحد الأجهزة تبقى بقية الأجهزة تعمل ولا تتأثر إضاءتها .
3) إذا اضيف أي جهاز آخر على التوازي لا يتأثر تيار ولا جهد أي جهاز .
4) كل الأجهزة تعمل على نفس فرق الجهد الكلي .
[ الطاقة والقدرة في الدوائر الكهربائية ]
- القدرة الكهربائية (P) : هي المعدل الزمني لبذل شغل أو تحول الطاقة من شكل إلى شكل أخر.
- وحدة القياس للقدرة : الواط (W) والتي تكافئ ( J/S).
- تم تصنيف الأجهزة الكهربائية مثل ( المصابيح الكهربائية ) من حيث كمية الطاقة التي تستهلكها .
- تقاس الطاقة بوحدة الكيلو واط ساعة ( KW/h )
- القدرة التي ينتجها المصدر أو البطارية تحسب من العلاقة :
نقل الطاقة الكهربائية عبر التيار المستمر عالي الجهد :
عملية نقل الطاقة الكهربائية من محطات التوليد إلى أماكن الاستهلاك له أهمية كبيرة جدا .
بسبب نقل الطاقة لمسافات طويلة
س : كيف يمكن نقل الطاقة الكهربائية لمسافات كبيرة بأقل خسارة ممكنة على شكل طاقة حرارية ؟
يتم ذلك بطريقتين :
- تقليل المقاومة (R)
- تقليل التيار (i)
- تقليل المقاومة : ويتم ذلك باستخدام أسلاك ذات موصلية كبيرة (الفضة ) ومساحة مقطع كبيرة ، وبنقصان المقاومة تقل القدرة الضائعة بناء على العلاقة ( E =i2Rt )
- تقليل التيار : ويتم ذلك باستخدام المحولات الرافعة للجهد عند محطات التوليد ، ومحولات خافضة للجهد عند المحطات الفرعية بالقرب من أماكن الاستهلاك
[ الثنائي أحادي الاتجاه في الدوائر الكهربائية ]
تعرفنا سابقة على نوعين من المقاومات
- مقاومة أومية ( ينطبق عليها قانون أوم )
- مقاومة غير أومية (لا ينطبق عليها قانون أوم ) مثال ( الصمام الثنائي ) .
الصمام الثنائي ( الثنائي أحادي الاتجاه ):
جهاز إلكتروني يسمح للتيار الكهربائي بالمرور بسهولة في اتجاه واحد فقط.
( يدل السهم على اتجاه التيار الذي يسمح بمروره الصمام الثنائي )
رمزه 
- في الدائرة الموضحة في الشكل (a) المصباح لا يزال مضاء بالشدة نفسها
حتى بعد إضافة ( الصمام الثنائي ) لأن اتجاه التيار في نفس اتجاه الصمام . في - الدائرة الموضحة في الشكل (b) تنعدم إضاءة المصباح بعد إضافة
( الصمام الثنائي ) لأن الثنائي يمنع تدفق التيار عند انعكاس فرق الجهد الذي توفره البطارية .
العلاقة البيانية بين شدة التيار وفرق الجهد في الثنائي :
الشكل المقابل يوضح العلاقة بين التيار والجهد المقاوم أوي مقداره
وثنائي من السيليكون .
لا ينطبق قانون أوم على الثنائي ؟ علل
ج : لأن العلاقة بين الجهد والتيار غير خطية .
- الميل عند أي نقطة يمثل مقلوب المقاومة .
- مقاومة الصمام الثنائي غير ثابتة .
- الوصلات الثنائية مفيدة في تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر.
الثنائي الباعث للضوء (LED)
- أحد أهم أنواع الوصلات الثنائية المفيدة الذي لا يقتصر على تنظيم التيار في الدائرة الكهربائية فحسب بل يبعث الضوء بطول موجي واحد بطريقة محكمة للغاية .
- تم تصنيع مصابيح الثنائية الباعثة للضوء (LED ) بأطوال موجية مختلفة .
- تبعث تلك المصابيح الضوء بفاعلية أكثر من المصابيح التقليدية .
يتم قياس الضوء بوحدة اللومن (). - مصابيح (LED) وصلت إلى قيم تتراوح بين
بينما المصابيح التقليدية تتراوح بين 
