الفصل الاول

ملخص وحدة المكثفات فيزياء صف ثاني عشر متقدم فصل أول

ملخص وحدة المكثفات فيزياء صف ثاني عشر متقدم فصل أول

مرفق لكم ملخص وحدة المكثفات فيزياء صف ثاني عشر متقدم فصل أول مناهج الامارات .

معلومات المذكرة :

  • نوع الملف: تلخيص
  • المادة: فيزياء
  • الصف: الثاني عشر متقدم
  • الفصل الدراسي: الفصل الأول
  • صيغة الملف : pdf بي دي اف متاح للتحميل

صندوق تحميل الملف

المكثفات

المكثف ـ أداة بسيطة تعمل على تخزين الطاقة الكهربائية محمولة على شحنات تتواجد على موصلين تفصل بينهما مادة عازلة قد تكون الفراغ أحيانا

اشكال المكثفات ـ للمكثفات اشكال تتبع الهيئة التي يكون عليها الموصلين ومن أكثر الاشكال انتشارا

1 ـ المكثف المستوي او ذو اللوحين المتوازيين وهو عبارة عن لوحين

موصلين متماثلين تفصل بيهما مادة عازلة لاحظ الشكل المجاور

2 ـ المكثف الاسطواني عبارة عن أسطوانة داخلية تحيط بها أسطوانة خارجية بحيث يكون لهما المحور نفسه مع وجود عازل بين السطحين لاحظ الشكل المجاور

3 ـ المكثف الكروي عبارة عن كرتين داخلية وخارجية متحدتين في المركز ويفصل العازل بين سطحيهما لاحظ الشكل المجاور

ـ ملاحظات هامة جدا

1 ـ مهما كان شكل المكثف فاننا نصف موصليه باللوحين

2 ـ لكل مكثف سعة وهي كمية فيزيائية قياسية موجبة دوما تعبر عن مقدرة المكثف على تخزين الشحنة الطاقة ويرمز لها بالرمز C وتمثل نسبة المكثف الى فرق الجهد بين موصليه لوحيه

3 ـ شحنة المكثف q هي القيمة المطلقة لشحنة أحد موصليه لوحيه

4 ـ تقاس السعة بشكل عام من خلال العلاقة التالية

 

C هي السعة وتقاس بوحدة الفاراد F والتي تكافئ

حيث نجد من العلاقة أعلاه ان فرق الجهد بين طرفي المكثف يتناسب طرديا مع مقدار الشحنة على احد لوحيه بحيث يكون ثابت التناسب هو السعة

5 ـ الفاراد وحدة كبيرة جدا ولذلك نستخدم معها بادئات الأجزاء مثل الميكرو والنانو والبيكو

6 ـ الشحنة الكلية على أي مكثف دوما تساوي صفرا سواء كان مشحونا او غير ذلك وعندما يقال شحنة المكثف فيقصد بها القيمة المطلقة لشحنة أحد لوحيه

ـ الرموز التخطيطية الهامة لرسم دوائر المكثفات

الجدول التالي  يبين بعض الرموز التخطيطية الهامة لرسم او تحليل الدوائر الكهربائية التي تتضمن المكثفات وعلى الطالب حفظ الدلالة العلمية لكل رمز منها

الجلفانوميتر                   G           سلك التوصيل

الفولتميتر                     v            المكثف

الأميتر                        A                المقاوم

البطارية                                        المحث

مصدر التيار المتناوب                         المفتاح

دائرة شحن المكثف ـ في الدائرة المقابلة وعند اغلاق المفتاح ينشاء في اسلاك التوصيل مجال كهربائي من القطب الموجب للبطارية الى اللوح a ومن اللوح b الى القطب السالب للبطارية هذا المجال يولد القوة الكهربائية التي تقوم بنقل الالكترونات من اللوح a الى القطب الموجب للبطارية حيث تقوم البطارية ببذل شغلا على هذه الالكترونات لنقلها من قطيها الموجب الى قطيها السالب ويختزن هذا الشغل في الالكترونات على شكل طاقة وضع كهربائية ثم يتابع المجال الناقل سحبها من القطب السالب حتى بلوغها اللوح b حيث تستقر على سطحه وهي محملة بالطاقة ومع استمرار هذه العملية يبدأ المجال الناقل بالتلاشي شيئا فشيئا بسبب تناقص فرق الجهد بين لوحي المكثف وقطبي البطارية وتتوقف عملية نقل الالكترونات تماما عند تساوي فرق الجهد بين لوحي المكثف مع فرق الجهد بين قطبي البطارية ويقال هنا ان المكثف اصبح مشحونا حيث

يحتفض بهذه الشحنة فيما لو تم فصله عن البطارية

ـ دائرة تفريغ المكثف ـ في الدائرة المقابلة وعند غلق المفتاح ينشاء في اسلاك التوصيل مجال كهربائي من اللوح الموجب للمكثف الى اللوح السالبة له يعمل على إعادة نقل الالكترونات من اللوح b الى اللوح a مرورا بالمصباح الكهربائي والذي يعمل على تحويل الطاقة الكهربائية التي تحملها الالكترونات الى طاقة ضوئية وتستمر هذه العملية حتى ينعدم فرق الجهد بين لوحي المكثف حيث يصبح كل لوح متعادل كهربائيا

ـ سعة المكثف متوازي اللوحين

ليكن لدينا متوازي اللوحين ومشحون كما في الشكل المجاور

وبتطبيق قانون جاوس لحساب شدة المجال بين لوحيه وبملاحظة ان الزاوية بين اتجاه المجال واتجاه وحدة المساحة على السطح الجاوسي

صفرا يمكن القول ان         وبما ان الشحنة تستقر على الاسطح الداخلية للوحين وذلك بفعل قوي التجاذب فيمكن حساب فرق الجهد بين اللوحين بدلالة ومن خلال التالي

 

حيث البداية i تمثل اللوح السالب والنهاية f تمثل اللوح الموجب للمكثف وهذا يعني ان 180 = 0

وبالتالي يكون

وهذه يعني

وبما ان

وبالتعويض في القانون العام للسعة

نحصل على علاقة حساب سعة المكثف متوازي اللوحين

حيث يلاحظ ان السعة تتناسب طرديا مع المساحة المشتركة للوحين وعكسيا مع البعد بين اللوحين كما تتغير بتغير المادة العازلة بين اللوحين وهذا يؤكد ان سعة المكثف لا تعتمد على شحنته او فرق الجهد بين طرفيه انما تعتمد فقط على ابعاده الهندسية

ـ ملاحظات هامة جدا

1 ـ المجال بين لوحي المكثف متوازي اللوحين وبعيدا عن طرفيه مجال منتظم

2 ـ السماحية الكهربائية للهواء او الفراغ F\m 12 – 10 × 8.85 =       هي الأقل على الاطلاق وهذا يعنى ان استبدال الهواء او الفراغ بأي مادة عازلة يسبب سعة المكثف

3 ـ أي مكثف يكون متصل مع البطارية يبقى فرق الجهد بين لوحيه ثابت مهما أجرينا من تغيرات على ابعاده الهندسية او على مادة العزل فيه

4 ـ أي مكثف يشحن ثم يفصل عن البطارية تبقي شحنته ثابتة مهما أجرينا من تغيرات على ابعاده الهندسية او على مادة العزل فيه

س 1 ـ مكثف متوازي اللوحين يفصل الهواء بين لوحيه ببعد مقداره 4m – 10 × 2 إذا كانت مساحة كل من لوحيه m2 2- 10 × 6 وقد تم توصيله مع بطارية فرق الجهد بين قطبيها V 6

أجب عن الاتي

1 ـ أحسب شحنة المكثف

 

2 ـ ما مقدار الشحنة الكلية التي يحملها المكثف

 

3 ـ  إذا فصل المكثف عن البطارية ثم زيد البعد بين لوحيه الى المثلين فيسن ما يطرا على كل من

أ ـ سعة المكثف

ب ـ فرق الجهد بين لوحي المكثف

ـ سعة المكثف الاسطواني

ليكن لدينا مكثف اسطواني ومشحون كما في الشكل المجاور ولتطبيق قانون جاوس بهدف حساب المجال بين اسطوانتي المكثف فاننا نفترض سطح جاوسي عبارة عن أسطوانة طولها L ونصف قطرها r وتتشارك المحور مع اسطوانتي المكثف وعلى فرض ان شحنة الأسطوانة الداخلية سالبة

وشحنة الأسطوانة الخارجية موجبة نجد ان السطح الجاوسي يحيط بالشحنة السالبة فقط وهذا يعني ان اتجاه المجال سيكون معاكسا لمتجه المساحة وبالتالي يكون Eds – = [180] Edcos = E.ds

وبما ان مساحة سطح الأسطوانة A= 2rL فنجد ان

 

وهذا يعني ان شدة المجال بين اسطوانتي المكثف حيث r1 < r < r2 تعطى بالعلاقة

وبأجراء التكامل التكامل على المجال يمكن الحصول على فرق الجهد بين اسطوانتي المكثف وكالتالي

وهذا يعني

وبالتعويض في القانون العام للسعة

نحصل على القانون حساب سعة المكثف الاسطواني

 

حيث يلاحظ ان السعة تتناسب طرديا مع الطول المشترك اللاسطوانتين وعكسيا مع نصف قطر الأسطوانة الخارجية الى نصف قطر الأسطوانة الداخلية كما تتغير بتغير المادة العازلة بين اللوحين وهذا يؤكد ان سعة المكثف لا تعتمد على شحنته او فرق الجهد بين طرفيه انما تعتمد فقط على ابعاده الهندسية

تصفح أيضا:
زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق
إغلاق