التيار الكهربائي والمقاومة الكهربائية Electric Current and Electric Resistance

Σχετικά έγγραφα
حقل التحريض المغناطيسي Magnetic Field

أسئلة استرشادية لنهاية الفصل الدراسي الثاني في مادة الميكانيكا للصف الثاني الثانوي العلمي للعام الدراسي

المجاالت المغناطيسية Magnetic fields

الفصل الثالث عناصر تخزين الطاقة الكهربائية

أولا: ضع إشارة ) ( أمام اإلجابة األنسب فيما يلي:

تصحيح تمارين تطبيقات توازن جسم صلب خاضع لقوتين

الوحدة المستوى: 3 المجال : 03 التطورات + ر+ رقم ملخص 2 : : : RC U AC U AB U BC + U U EF U CD. u AC I 1. u AB I 2 I = I1 + I R 2 R 1 B + A

أ.محمد السرحان التيار الكهربائي ودارات التيار الكهربائي

الكتاب الثاني الوحدة 07. q q (t) dq R dq q الدرس الثاني : الاهتزازات الكهرباي ية الدرس حالة تفريغ المكث فة. (2) عند. t = 0 اللحظة.

المحاضرة السادسة. Electric Current فى هذا المحاضرة سوف نناقش : - ٥ قوانين آيرشوف. dq dt. q I = = t ووحدته هى امبير = آولوم/ثانية S) (1 A = 1 C/ 1

بحيث ان فانه عندما x x 0 < δ لدينا فان

اعداد االستاذ محمد عثمان االستاذ محمد عثمان المجال المغناطيسي

( ) [ ] الدوران. M يحول r B و A ABC. 0 2 α فان C ABC ABC. r O α دورانا أو بالرمز. بالدوران r نكتب -* النقطة ' M إلى مثال لتكن أنشي 'A الجواب و 'B

قانون فارداي والمجال الكهربائي الحثي Faraday's Law and Induced - Electric Field

تمارين توازن جسم خاضع لقوتين الحل

للمرحلة الثانوية العامة الفرع العلمي

التيار الحراري= التيار الحراري α K معمل التوصيل الحراري

يط... األعداد المركبة هذه التمارين مقترحة من دورات البكالوريا من 8002 إلى التمرين 0: دورة جوان 8009 الموضوع األول التمرين 8: دورة جوان

الوحدة الثانية : الكهرباء والمغناطيسية الفصل الا ول : الحث الكهرومغناطيسي الدرس ) 1-1 ( الحث الكهرومغناطيسي

- سلسلة -2. f ( x)= 2+ln x ثم اعط تأويل هندسيا لهاتين النتيجتين. ) 2 ثم استنتج تغيرات الدالة مع محور الفاصيل. ) 0,5

: : 03 التطورات . ( u BD. 5 τ u ( V ) t ( s ) t ( s ) C ) 0.2. t ( ms )

مبادئ الفيزياء الذرية Principles of the Atomic Physics

Le travail et l'énergie potentielle.

V - a - - b - الشكل (4-10): الداي رة الكهرباي ية المغلقة.

انجذاب ريش الطيور والخيوط الصوفية أو القطنية إلى قطعة الكهرمان عند دلكه بقطعة قماش

du R d uc L dt إذن: u L duc d u dt dt d q q o O 2 tc

Tronc CS Calcul trigonométrique Cours complet : Cr1A Page : 1/6

( ) / ( ) ( ) على. لتكن F دالة أصلية للدالة f على. I الدالة الا صلية للدالة f على I والتي تنعدم في I a حيث و G دالة أصلية للدالة حيث F ملاحظات ملاحظات

2,9 3,5 اختبار الثلاثي الثاني في مادة مدینة علي منجلي - قسنطینة I- دراسة عملیة الشحن :

الحركة والتحريك أهم األسئلة النظرية:

( ) ( ) ( ) ( ) v n ( ) ( ) ( ) = 2. 1 فان p. + r بحيث r = 2 M بحيث. n n u M. m بحيث. n n u = u q. 1 un A- تذآير. حسابية خاصية r

Dipôle RL. u L (V) Allal mahdade Page 1

األستاذ محمد عثمان

المستوى المادة مسلك والكيمياء الفيزياء المو سسة تمارة + + éq 3 éq= xéq. x m. m = CV x. Q r [ RCOOH] RCOOH

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) z : = 4 = 1+ و C. z z a z b z c B ; A و و B ; A B', A' z B ' i 3

بسم اهلل الرمحن الرحيم

أهداف التجربة: األجهزة واألدوات:

**********************************************************************************

- سلسلة -3 ترين : 1 حل التمرين : 1 [ 0,+ [ f ( x)=ln( x+1+ x 2 +2 x) بما يلي : وليكن (C) منحناها في معلم متعامد ممنظم

الفصل الثاني / المجال الكهربائي

********************************************************************************** A B

الفصل األول : 3 المادة التى ال تسمح بانتقال الشحنات خال لها بسهولة مثل البالستيك. 4 عملية شحن الجسم دون مالمسته.

الفصل األول : التيار الكهربائي واملقاومة

بمنحني الهسترة المغناطيسية بمنحني الهسترة المغناطيسية

منتديات علوم الحياة و الأرض بأصيلة


المادة المستوى المو سسة والكيمياء الفيزياء تمارة = C ت.ع : éq éq ] éq ph

التمرين األول: )80 نقاط( - 1 أ- إيجاد الصيغ نصف المفصلة للمركبات:. M 1 D C B A 3,75 B: CH 3 CH 2 CH 3 C CH 3 A: CH 3. C: CH 3 CH CH 3 Cl CH CH CH 3

مادة الرياضيات 3AC أهم فقرات الدرس (1 تعريف : نعتبر لدينا. x y إذن

( D) .( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) الا سقاط M ( ) ( ) M على ( D) النقطة تعريف مع المستقيم الموازي للمستقيم على M ملاحظة: إذا آانت على أ- تعريف المستقيم ) (

() 1. ( t) ( ) U du RC RC dt. t A Be E Ee E e U = E = 12V ن ن = + =A ن 1 RC. τ = RC = ن

تصحيح موضوع العلوم الفيزياي ية : شعبة العلوم التجريبية والعلوم والتكنولوجيات الكيمياء : المحلول الماي ي لحمض الميثامويك العمود قصدير فضة

امتحان الثلاثي الثاني لمادة العلوم الفيزياي ية

التهيج والتأين وتفاعل النترونات مع المادة Atom Ionizations and Interaction between Neutrons and matter

التمرين الثاني )3 2-( نعتبر في المستوى المنسوب إلى معلم متعامد ممنظم التي معادلتها : 3-( بين أن المستوى مماس للفلكة في النقطة.

jamil-rachid.jimdo.com

حركة دوران جسم صلب حول محور ثابت

مقدمة: التحليل الخاص باإلنتاج والتكاليف يجيب عن األسئلة المتعلقة باإلنتاج الكميات المنتجة واألرباح وما إلى ذلك.

ظاهرة دوبلر لحركة المصدر مقتربا أو مبتعدا عن المستمع (.

ثناي ي القطبRL (V ) I (A) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

1-5 -ميكانيك األجسام الصلبة: 2 -ميكانيك األجسام الصلبة القابلة للتشو ه. 3 -ميكانيك الموائع. سيتم دراسة فقط القسم األول ))ميكانيك األجسام الصلبة((.

تقين رياوي الصيغة المجممة لأللسان A الصيغة المجممة هي 6 3 صيغته نصف المفصمة : 2 CH 3 -CH=CH

بسم ا الرحمن الرحيم, الحمد ل رب العالمين والصلة والسلم على خير البرية, نبينا محمد وعلى آله وصحبه أجمعين.

كيف يمكن تعيين اتجاه المجال المغناطيسي في مركز ملف دائري يمر به تيار كهربائي :

مبادئ أساسية في الفيزياء الذرية والفيزياء النووية Fundamental principles in the atomic physics, and the nuclear physics

وزارة الرتبية التوجيه الفني العام للعلوم موجه فىن

[ ] [ ] ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) I و O B بالنسبة ل AC) ( IO) ( بالنسبة C و S M M 1 -أنشطة: ليكن ABCD معين مرآزه O و I و J منتصفي

عرض المنشأة في األجل القصير الفصل العاشر

Allal mahdade Page 16

انكسار الضوء Refraction of light

6 الباب السادس Chapter Six

الفصل الكهرباء ال ساكنة

حاالت املادة The States of Matter

فيزياء نووية 481 فيز

الوحدة 04 الدرس الشكل - 2. E pp. E : Energie, p : potentielle, p : (de) pesanteur. P r. F r. r P. z A إلى. z B. cb ca AB AB

طرق القياسات الفيزيائية Physical measurements المحاضرة 3

ق ارءة ارفدة في نظرية القياس ( أ )

مرونات الطلب والعرض. العراق- الجامعة المستنصرية

( ) ( ) ( ) = ( 1)( 2)( 3)( 4) ( ) C f. f x = x+ A الا نشطة تمرين 1 تمرين تمرين = f x x x د - تمرين 4. نعتبر f x x x x x تعريف.

"إضاءات على التفسير الكمي لمنحنيات السبر الكهربائي الشاقولي"

-1 المعادلة x. cosx. x = 2 M. و π. π π. π π. π π. حيث π. cos x = إذن حيث. 5π π π 5π. ] [ 0;π حيث { } { }

الموافقة : v = 100m v(t)

فرض محروس رقم 1 الدورة 2

األستاذ: بنموسى محمد ثانوية: عمر بن عبد العزيز المستوى: 1 علوم رياضية

M = A g/mol. M 1 ( 63 Cu) = A 1 = 63 g/mol M 2 ( 65 Cu) = A 2 = 65 g/mol.

التا ثیر البینیة المیكانیكیة

OH H O CH 3 CH 2 O C 2 H a = - 2 m/s 2. 2 gr(1 cos θ) max 1/5

States of Matter العناوين الرئيسية: 1. مقدمة. 2.الحالة الغازية. 3. الحالة السائلة. 4. الحالة الصلبة.

الكيمياء الالعضوية المرحلة االولى 2017

نصيحة لك أخي الطالب كما يمكنك تحميل النسخة بدون حلول "اضغط هنا" ملاحظة هامة

المفاهيم األساسية في الديناميكا الحرارية

( ) ( ) ( ) - I أنشطة تمرين 4. و لتكن f تمرين 2 لتكن 1- زوجية دالة لكل تمرين 3 لتكن. g g. = x+ x مصغورة بالعدد 2 على I تذآير و اضافات دالة زوجية

المادة المستوى رياضية علوم والكيمياء الفيزياء = 1+ x f. V ph .10 COOH. C V x C. V

دئارلا óï M. R D T V M + Ä i e ö f R Ä g

ω α = =

التطورات الرتيبة الوحدة 05 التمرين 27 : النظام الانتقالي : النظام الداي م. 10 m/s. من البيان τ = 1 s. t (s) التمرين 28 P= = 44, , 445 Π= ρ = =

االستنتاج...:......:...

نصيحة لك أخي الطالب كما يمكنك تحميل النسخة بدون حلول "اضغط هنا" ملاحظة هامة

( ) ( ) Circuit (R,L,C)en série en régime sinusoïdal forcé. i t I t I = u t U t. I m 2. Allal mahdade Page 1.

Transcript:

الرابع الفصل التيار الكهربائي والمقاومة الكهربائية Electric Current and Electric Resistance 4.1. شدة التيار الكهربائي Electric Current من المعلوم أن اإللكترونات في الطبقة الخارجية لذرات المعادن مثل النحاس واأللمنيوم تكون ضعيفة االرتباط بذراتها لذلك تنفصل بسهولة عنها وتتحرك عشوائيا بين ذرات المعدن. وعندما يخضع المعدن لحقل كهربائي E تنتقل اإللكترونات باتجاه تزايد الكمون أي من نقطة الكمون المنخفض نحو النقطة التي يكون فيها الكمون مرتفعا ( E F (. =.q نسمي الشحنات الكهربائية المتحركة حامالت الشحنة وينتج عن حركة حامالت الشحنة التيار الكهربائي. نعرف شدة التيار الكهربائي بأنها كمية الكهرباء التي تعبر مقطعا عرضيا من الناقل خالل ثانية واحدة ونعبر عنها بالصيغة اآلتية: I = Q t )1( كمية الكهرباء التي تعبر المقطع خالل الزمن t. تقاس I باألمبير عندما نقيس Q بالكولون حيث Q والزمن t بالثانية الشكل )1(. l I s الشكل )1(. حساب شدة التيار الكهربائي المار في سلك معدني 39

لحساب شدة التيار الكهربائي نأخذ مقطعا S من الناقل وبفرن أن v السرعة الوسطية لإللكترونات )السرعة الجرية( و n تركيز اإللكترونات في الناقل عندئذ عدد اإللكترونات N التي تجتاز المقطع S خالل الزمن t هي تلك اإللكترونات الموجودة في الحجم S. l أي: N = n. s. l )2( = n. s. v. t وبفرن شحنة اإللكترون e تكون الشحنة اإلجمالية لإللكترونات التي تعبر المقطع S خالل الزمن العنصري Q = e. N = e. n. s. v. t t مساوية إلى: وبالتالي شدة التيار الكهربائي: I = Q t = e. n. s. v I = s. e. v. n )3( 4.2. كثافة التيارDensity Current كثافة التيار هي مقدار متجه جهته من جهة التيار وقيمته العددية تساوي شدة التيار الذي يجتاز واحدة المساحة من مقطع عمودي للناقل. فإذا كانت شدة التيار منتظمة خالل الناقل فإن كثافة التيار تعطى وفق الصيغة اآلتية: J = I S )4( حيث S مساحة مقطع عمودي على منحى التيار. بالعودة إلى العالقة )3( يمكن كتابة صيغة كثافة التيار كما يأتي: J = e. n. v )5( في الحالة العامة عندما ال يكون التيار منتظما في جميع نقاط الناقل فإن كثافة التيار تعطى وفق الصيغة اآلتية: J = dl ds 40 )6(

حيث ds مساحة عنصرية من المقطع القائم للناقل يكون التيار المار فيها dl وحيد القيمة. الشكل )2(. من جهة أخرى يمكن كتابة شدة التيار بداللة الكثافة على النحو اآلتي: عندما يكون المقطعقائما I = s J. ds )7( = I عندما يكون المقطع مائال s J. ds. cos θ الشكل )2(. حساب كثافة التيار الكهربائي المار في سلك معدني. يمكن كتابة العالقتين السابقتين شعاعيا على النحو اآلتي: I = s J. ds )8(.4.3 قانونا أوم Ohm Laws لنأخذ سلك معدني مستقيم طوله وسطح مقطعه S الشكل )3(. ولنطبق بين طرفيه فرق كمون V فيمر داخله تيارا كهربائيا شدته I ويتشكل فيه حقال كهربائيا E. وبفرن أن الحقل الكهربائي منتظم داخل السلك يمكننا أن نكتب: E = V )9( يرتبط الحقل الكهربائي بكثافة التيار وفق العالقة اآلتية: J = σ. E حيث σ الناقلية الكهربائية وتتناسب مع تركيز اإللكترونات المتحركة )المشاركة في التيار الكهربائي( وتقاس ب- 1 m) (Ω. 41

إذا استبدلنا كثافة التيار من العالقة السابقة بقيمتها في العالقة I =.J S لوجدنا: I = σes )10( S V الشكل )3(. مقاومة ناقل بداللة أبعاده ومقاومته النوعية. ولكن إذا يمكن كتابة العالقة )10( على النحو اآلتي: V I = 1 σ S I = σsv )11( نعيد كتابة العالقة بالشكل: E = V نسمي مقلوب الناقلية المقاومة النوعية resistivity ونرمز لها بالرمز ρ واحدتها.Ω m 1 σ كما نسمى النسبة بين فرق الكمون المطبق على السلك وشدة التيار المارة فيه المقاومة resistance R = V )12( I وتقاس كما هو معروف باألوم Ω. وتدعى هذه العالقة قانون أوم األول. وبالتالي يمكننا كتابة العالقة )11( على النحو اآلتي: R = ρ S )13 ( نسمى العالقة )13( كما هو معلوم قانون اوم الثاني. 42

4.4. عالقة المقاومة النوعية بدرجة الحرارة Resistivity versus Temperature تتراوح المقاومة النوعية للعناصر المختلفة ضمن المجاالت اآلتية: المواد الناقلة المواد نصف الناقلة المواد العازلة Ω. m10 8 < ρ < 10 4 Ω. m10 4 < ρ < 10 6 Ω. m10 6 < ρ < 10 16 عندددددما تددددزداد درجددددة حددددرارة المعدددددن تكتسددددب إلكترونددددات الناقليددددة طاقددددة حركيددددة زائدددددة قتددددزداد اصدددطداماتها بالشدددبكة البلوريدددة ممدددا يعيدددق حركتهدددا وتدددنخفض بالتدددالي ناقليتهدددا الكهربائيدددة أو يمكنندددا القدددول أن المقاومدة النوعيدة للمعدادن تدزداد بزيدادة درجدة حرارتده. فدي الددرجات المتوسدطة مدن الحدرارة ( 0 0( 200C تعطى المقاومة النوعية للمعادن وفق العالقة اآلتية: حيث ρ = ρ 0 (1 + αt) )14( α = 1 273 عامل المقاومة الحراري و ρ 0 فدددي الددددرجات المنخفضدددة جددددا مدددن الحدددرارة أقدددل مدددن حتددى إذا وصددلت إلددى درجددة محددددة المقاومة النوعية عند درجة الصفر المطلق. 30 K 0 T c تدددنخفض المقاومدددة النوعيدددة بسدددرعة ( تابعددة لنددوع المعدددن ) تنعدددم المقاومددة النوعيددة فجددأة والمعدددن فددي هددذه الحالددة الينشددر حددرارة بفعددل جددول وبالتددالي يمكددن تمريددر تيددارات عاليددة جدددا فددي المعدددن. تدددعى هددذه الحالددة مددن الناقليددة حالددة فددرط الناقليددة الشددكل )4(. علددى سددبيل المثددال تسدداوي للرصدداص T c T c ρ.t c = 3.8 = وللقصدير K0 7.2 K0 T C 30 T )C o ) الشكل )4(. المقاومة النوعية للمعدن بداللة درجة الحرارة من اجل د رجات حرارة مطلقة منخفضة جدا. 43

4.5. السعة الكهربائية لناقل Electric Capacity لنأخذ ناقل معزول شحنته فأصبحت شحنته متساويتان: q 1 وكمونهV1. ولنفرن أننا وصلنا هذا الناقل بمنبع للتيار الكهربائي كمونه V2 Q 2 فإذا حسبنا النسبة بين شحنة الناقل وكمونه في الحالتين السابقتين لوجدنا أنهما Q 1 V 1 = Q 2 V 2 = const )15( هذه النسبة الثابتة تعبر كما هو واضح عن قدرة الناقل على استيعاب الشحنة لذلك سميت النسبة بين شحنة الناقل وكمونه سعة الناقل C: C = Q V )16( عندما تقدر Q بالكولون وV بالفولط. وللفاراد أجزاء تعطى قيمها بالفاراد على تقدر C بالفاراد Farad النحو اآلتي: 1 PF = 10 12 F 1 nf = 10 9 F µf=10 6 F.4.5.1 السعة الكهربائية لناقل كروي Capacitance of a Spherical conductor V = 1 4πε o. Q R إليجاد السعة الكهربائية لناقل كروي مشحون بشحنة سطحية مقدارها Q نكتب العالقة ( التي تعطي الكمون الكهربائي على سطح كرة مشحونة( على النحو اآلتي: Q = 4πε 0. R. V وبتقسيم الطرفين على V نجد أن سعة الكرة: C = 4πε 0. R )17( نالحي من هذه العالقة أن سعة الناقل الكروي تتعلق بنصف قطره فقط وبالتالي السعة تتوقف على مساحة السطح الخارجي للناقل. تبلغ سعة الكرة األرضية على سبيل المثال: C = 4πε 0. R = 4πε 0 (6. 37 X 10 6 ) m = 708 μf 44

.4.5.2 السعة الكهربائية لمكثفة Capacitance of Capacitor تتوزع الشحنة q على لبوسي المكثفة توزعا مستمرا وبكثافة سطحية σ منتظمة. وفي العموم تكون شدة الحقل E الكهربائي بين لبوسيها ثابتة شدة واتجاها. E cte وعند وصل لبوسي مكثفة إلى قوة محركة كهربائية الكهرباء تتوضع على لبوسيها بحيث تكون في VAB q q )مدخرة(, تقوم المدخرة بشحن المكثفة بكمية من, وينشأ حقل كهربائي منتظم E ينطلق من q + q -, ت حسب شدته من العالقة. E V. d تتوقف عملية الشحن عندما يصبح فرق الكمون بين طرفي المكثف مساويا لفرق الكمون بين طرفي المولد VAB حيث تبلغ حينئذ السعة c قيمتها القصوى. وقد رأينا أنه في حال كان الحقل الكهربائي E εo S بالعالقة السابقة. c o حيث d εo للفراغ حيث يستبدل - بε o ليستقر بين لبوسي مكثفة ثابت الشدة واالتجاه فإن سعتها c تعطى السماحية الكهربائية للوسط الفاصل بين اللبوسين )ε للمادة العازلة و ) ε > εo للعازل ويكون ε تمارين محلولة =J 10.5 والمطلددوب حسدداب السددرعة A/mm 2 سددلك نحاسددي يمددر فيدده تيددار كهربددائي كثافتدده الجريدددة لإللكتروندددات علمددددا أن كدددل ذرة نحددداس تشددددارك فدددي التيدددار بددددإلكترون واحدددد وأن الكتلددددة الحجمية للنحاس.m a = 63.6 gr والكتلة الذرية له m v = 8.8 gr cm 3-1 الحل: J = e. n. v تعطى كثافة التيار وفق العالقة: v = J وبالتالي تكون السرعة الجرية e.n لدددذلك عليندددا حسددداب تركيدددز اإللكتروندددات n. مدددن أجدددل ذلدددك نأخدددذ جدددزيء غرامدددي مدددن النحددداس كتلتددده m a ويحتددددددوي علددددددى عدددددددد افوكددددددادرو N A = 6.02 X 10 23 مددددددن الددددددذرات ( اإللكترونات(.عندئددددددذ يكون تركيز اإللكترونات n مساويا : n = N A.m v m a = 6.02 X 1023 X 8.8 X 10 3 63.6 X 10 3 = 0.83 10 29 m 3 45

10.5 X 10 6 v = = 7.87 1.6 X 10 19 X 0.83 X 10 29 10 4 m s = 0.78 mm s إذا السرعة الجرية: سددلك ناقددل طولدده 1 m ونصددف قطددره 1 mm نطبددق بددين طرفيدده فددرق كمددون قدددره 2 volt والمطلوب حساب: -2 1( مقاومة الناقل علما أن المقاومة النوعية لمادة السلك 1.6. X 10 8- Ω.m 2( شدة التيار المار في الناقل. 3( شدة الحقل الكهربائي داخل الناقل والقوة المؤثرة على اإللكترون. الحل: 1 (تحسب مقاومة الناقل من العالقة: R = ρ = ρ = 1.6 X 10 8 X 1 = 5 X 10 3 Ω s πr 2 π10 6 2 (شدة التيار تحسب من العالقة: I = V = 2 = 400 A R 5 X 10 3 E = V = 2 1 = 2 V m 3 (الحقل الكهربائي داخل السلك: القوة المؤثرة على اإللكترون: F = q E = e E = 1.6 X 10 19 X 2 = 3.2 X 10 19 N أما لمزيد من المعلومات: الفيزياء اإللكترونية د. صالح الدين نور الدين منشورات جامعة تشرين 2010 م 2015, P. 808-819 Physics for Sientists and Engineers with Modern Physics 9th edi. 46

إضافات مدرس المقرر 47

48