التيار الكهربائي والدوائر الكهربائية - فيزياء2-3 - ثالث ثانوي

ليم الفصل الكهرباء التيارية Current Electricity 4 ما الذي ستتعلمه في هذا الفصل ؟ . توضيح تحولات الطاقة في الدوائر الكهربائية. . حل مسائل تتضمن التيار الكهربائي وفرق الجهد والمقاومة. . رسم دوائر كهربائية بسيطة. الأهمية يعتمد مبدأ عمل الأدوات والأجهزة الكهربائية التي تستعملها على مقدرة الدوائر الكهربائية فيها على نقل الطاقة الناتجة عن فرق الجهد، ومن ثم إنجاز شغل. أسلاك نقل القدرة تنتشر شبكة أسلاك نقل الطاقة الكهربائية في طول البلاد وعرضها لنقل الطاقة إلى الأماكن التي تحتاج إليها، وتتم عملية النقل هذه عند فروق جهد كبيرة، تصل غالبا إلى .500,000 V فكر تكون فروق الجهد (الفولتيات) في أسلاك نقل الطاقة الكهربائية كبيرة جدًّا، بحيث لا يمكن استخدامها بصورة آمنة في المنازل والشركات. فلماذا تستخدم مثل هذه الفولتيات الكبيرة في أسلاك نقل الطاقة؟ 316

تجربة استهلالية ) هل يمكنك إنارة مصباح كهربائي؟ التحليل سؤال التجربة إذا أُعطيت سلكًا وبطارية ومصباحًا، فهل كيف يمكنك معرفة ما إذا كان التيار الكهربائي يسري في يمكنك إنارة المصباح؟ الخطوات 2 الدائرة أم لا ؟ وما العلاقة المشتركة بين رسومك الخاصة والمصباح المضيء؟ وما العلاقة المشتركة بين رسومك الخاصة والمصباح غير المضيء؟ وفقا لملاحظاتك، ما 1. احصل من معلمك على مصباح كهربائي وسلك الشروط التي يجب توافرها لكي يضيء المصباح؟ وبطارية، ثم حاول إيجاد الطرائق الممكنة لإنارة المصباح. تحذير السلك حاد، وقد يجرح الجلد، كما التفكير الناقد ما الذي يؤدي إلى سريان الكهرباء في المصباح ؟ أنه يسخن إذا وصلت نهايتاه بقطبي بطارية. 2. أنشئ رسما تخطيطيا لطريقتين يُمكنك بهما إنارة المصباح. تأكد من كتابة أسماء الأجزاء؛ البطارية والسلك والمصباح على الرسم. 3. أنشئ رسما تخطيطيا لثلاث طرائق على الأقل لا يُمكنك استعمالها في إنارة المصباح. 4-1 التيار الكهربائي والدوائر الكهربائية Current and Circuits لا يمكن الاستغناء عن الطاقة الكهربائية في حياتنا اليومية؛ وهي لا تفنى بل - الأهداف تتحول إلى أشكال أخرى بسهولة. فهناك أمثلة كثيرة على ذلك؛ ففي منزلك تساعدك الأنوار على القراءة، كما يعتمد عمل الحواسيب على الكهرباء. أما خارج المنزل فمصابيح إنارة الشوارع والإشارات الضوئية تستخدم تدفق الشحنات الكهربائية. وستتعلم في هذا الفصل كيف يرتبط فرق الجهد، والمقاومة، والتيار معا، وستتعرّف أيضا القدرة الكهربائية وتحولات الطاقة. تعلم أن للماء المتدفق من أعلى شلال طاقة وضع وطاقة حركية. ورغم توافر كمية كبيرة من طاقتي الوضع والحركة الطبيعيتين في بعض المصادر الطبيعية كما في الشلالات وموجات البحر مثلا، وبسبب بعد هذه المصادر عن مناطق السكن والمصانع فنضطر إلى نقلها بكفاءة. وتعدّ الطاقة الكهربائية الوسيلة الأمثل لنقل كميات كبيرة من الطاقة مسافات كبيرة دون فقد جزء كبير منها. وتتم عملية النقل هذه عادة عند فروق جهد كبيرة عبر أسلاك نقل القدرة، كتلك الموضحة في الصفحة السابقة. وعندما تصل هذه الطاقة إلى المستهلك يُمكن تحويلها بسهولة إلى شكل آخر، أو مجموعة أشكال أخرى، منها: الطاقة الصوتية، والطاقة الضوئية، والطاقة الحرارية، والطاقة الحركية . تصف الشروط اللازمة لسريان تيار كهربائي في دائرة كهربائية. • توضح قانون أوم. . تصمم دوائر كهربائية مغلقة. . تفرق بين القدرة والطاقة في دائرة كهربائية. المفردات التيار الكهربائي البطارية حفظ الشحنة المقاومة الكهربائية التوصيل على التوالي التيار الاصطلاحي الدائرة الكهربائية الأمبير التوصيل على التوازي وزارة التعليم Minist317ucation 2023-1445

توليد التيار الكهربائي Producing Electric Current تعلمت سابقا أنه عند تلامس كرتين موصلتين تتدفق الشحنات من الكرة ذات الجهد الأعلى إلى الكرة ذات الجهد المنخفض، ويستمر التدفق حتى يتلاشى فرق الجهد بينهما. ويسمى المعدل الزمني لتدفق الشحنة الكهربائية التيار الكهربائي. ويوضح الشكل 1-4 لوحين موصلين A و B تم توصيلها بسلك موصل C. ولأن جهد B أكبر من جهد A فإن الشحنات تتدفق من B إلى A عبر السلك .C. ويسمّى تدفق الشحنات الموجبة التيار الاصطلاحي ويتوقف التدفق عندما يصبح فرق الجهد يسين A و B و C صفرا ويمكنك المحافظة أو الإبقاء على وجود فرق جهد كهربائي بين A و B عن طريق ضخ جسيمات مشحونة من اللوح A لتعود إلى اللوح ،B ، كما هو موضح في الشكل 16-4. ولأن المضخة (مصدر الجهد) تعمل على زيادة طاقة الوضع الكهربائية للشحنات فإنها تحتاج إلى مصدر طاقة خارجي حتى تعمل. ولهذه الطاقة مصادر متنوعة؛ فمثلا تعد الخلية الفولتية، أو الخلية الجلفانية (البطارية الجافة الشائعة)، أحد هذه المصادر المألوفة؛ إذ تقوم بتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. وعند وصل عدة خلايا جلفانية معا يتشكل ما يسمى البطارية. وهناك مصدر آخر للطاقة الكهربائية، وهو خلية الفولتية الضوئية أو الخلية الشمسية، حيث تعمل هذه الخلية على تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية. B ++++++ A C H H شحنات موجبة + ++ وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 لا يسري تيار B ++++++ ++ A يسري تيار بطارية ( مضخة شحنات) + الشكل 1-4 يُعرف التيار الاصطلاحي بأنه تدفق الشحنات الموجبة من اللوح الموجب إلى اللوح السالب (2) ويضخ المولد الشحنات الموجبة لتعود إلى اللوح الموجب مما يؤدي إلى استمرار سريان التيار (b). وفي أغلب الفلزات تتدفق الإلكترونات ذات الشحنة السالبة من اللوح السالب إلى اللوح الموجب، مما يجعل الشحنات الموجبة تبدو وكأنها تتحرك في الاتجاه المعاكس. 318

الدوائر الكهربائية Electric Circuits تتحرك الشحنات الموضحة في الشكل 1-4 في مسار مغلق، بحيث تتحرك في دورة تبدأ من البطارية (المضخة)، ثم تصل إلى اللوح B من خلال الموصل ، وتصل بعد ذلك إلى اللوح A لتعود إلى المضخة مرة أخرى. وتسمى أي حلقة مغلقة أو مسار موصل يسمح بتدفق الشحنات الكهربائية الدائرة الكهربائية. وتحتوي الدائرة على بطارية مضخة للشحنات)، تعمل على زيادة طاقة الوضع الكهربائية للشحنات المتدفقة من A إلى B كما تحتوي أيضا على أداة تقلل من طاقة الوضع الكهربائية للشحنات المتدفقة من B إلى .A وتتحول عادة طاقة الوضع التي تفقدها الشحنات المتحركة (qV) بهذه الأداة إلى أشكال أخرى للطاقة. فمثلاً يعمل المحرك على تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية، ويحوّل المصباح الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية، وتحوّل المدفأة الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية. فدور البطارية هو تزويد الشحنات الكهربائية بطاقة تمكنها من التدفق في الدائرة مشكلة تيارا كهربائيا. حفظ الشحنة الشحنات لا تفنى ولا تستحدث، ولكن يمكن فصلها؛ لذا فإن الكمية الكلية للشحنة - عدد الإلكترونات السالبة والأيونات الموجبة - في الدائرة لا تتغير. فإذا تدفق كولوم واحد من الشحنات الكهربائية خلال ثانية واحدة في جزء من الدائرة الكهربائية المغلقة فسيتدفق المقدار نفسه من الشحنات في جميع أجزاء الدائرة نفسها، لذا تكون كمية الشحنة محفوظة. كما تكون الطاقة محفوظة أيضًا؛ حيث إن التغير في الطاقة الكهربائية AE يساوي qV. ولأن q محفوظة فإن التغير الكلي في طاقة الوضع للشحنات التي تحركت دورة كاملة في الدائرة الكهربائية يساوي صفرًا. وتكون الزيادة في فرق الجهد في جزء من دائرة كهربائية مساوية للنقصان في فرق الجهد خلال الأجزاء الأخرى منها. معدل تدفق الشحنة ومعدل تحول الطاقة Rates of Charge Flow and Energy Transfers تمثل القدرة المعدل الزمني لتحوّل الطاقة، وتُقاس بوحدة الواط W، فإذا حول مولد كهربائي 11 من الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية في كل ثانية فعندئذ يمكننا القول إن المولد يحول الطاقة بمعدل 11/5 أو 1W وتعتمد الطاقة التي يحملها التيار الكهربائي على كمية الشحنات المنقولة ، كما تعتمد أيضًا على فرق الجهد V بين طرفي المسار الذي يتحرك فيه التيار؛ أي أن E = V. ويسمّى معدل تدفق الشحنة الكهربائية q/t شدة التيار الكهربائي، ويقاس بوحدة كولوم لكل ثانية؛ حيث وحدة قياس كمية الشحنة الكهربائية هي الكولوم، كما درست سابقا. ويُرمز إلى التيار الكهربائي بالرمز 1، لذا فإن qt = 1 ويسمى تدفق 1C/s الأمبير ويرمز له بالرمز .A وهي الوحدة المعيارية لشدة التيار الكهربائي في النظام الدولي للوحدات SI وزارة التعليم Minist 319ucation 2023-1445

ترتبط الطاقة التي يحملها التيار الكهربائي مع الجهد الكهربائي من خلال العلاقة qV = . وحيث إن التيار gt = 1 يمثل المعدل الزمني لتدفق الشحنة فإنه يمكن تحديد القدرة ، لجهاز كهربائي بضرب الجهد في التيار. ولاشتقاق هذه الصورة المألوفة لمعادلة القدرة الكهربائية الواصلة إلى جهاز كهربائي يمكنك استخدام العلاقة P = E /t، ثم تعوّض فيها العلاقتين الآتيتين E = qV و q = It. القدرة P = IV القدرة تساوي شدة التيار مضروبا في فرق الجهد. إذا كان التيار المار في محرك كهربائي يساوي 3.0A ، وفرق الجهد 120V فإن قدرة المحرك تحسب كما يأتي : 5 / 360 = (P = (3.0 C /s) (120) C والتي تساوي 360W. مثال 1 القدرة الكهربائية والطاقة ولدت بطارية جهدها 6.0V تيارًا مقداره 0.50 في محرك كهربائي عند وصله بطرفيها. احسب مقدار a. القدرة الواصلة إلى المحرك. b. الطاقة الكهربائية الواصلة إلى المحرك، إذا تم تشغيله مدة min 5.0 تحليل المسألة ورسمها . ارسم دائرة تبين فيها الطرف الموجب لبطارية موصول بمحرك والسلك الراجع من المحرك موصول بالطرف السالب للبطارية. . وضح اتجاه التيار الاصطلاحي. المعلوم المجهول محرك كهربائي بطارية دليل الرياضيات الأرقام المعنوية P= IV = (0.50 A)(6.0 V) = 3.0 W وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 P = ? E = ? V= 6.0 V I = 0.50 A t = 5.0 min إيجاد الكمية المجهولة a. استخدم المعادلة P = IV لإيجاد القدرة. بالتعويض عن 0.50 = V = 6.0VI 320

. تعلمت سابقا أن P = Et حل هذه المعادلة بالنسبة لـ E لإيجاد الطاقة الكهربائية الواصلة إلى المحرك. بالتعويض عن t = 5.0 min ،P = 3.0W تقويم الجواب E = Pt 60 = (3.0 J/s)(5.0 min)(min) = 9.0×102 J • هل الوحدات صحيحة ؟ تم قياس القدرة بالواط، والطاقة بالجول. • هل الجواب منطقي ؟ مقدار التيار والجهد قليلان نسبيا، لذا يكون المقدار القليل للقدرة منطقياً. مسائل تدريبية 1. إذا مر تيار كهربائي مقداره 0.50A في مصباح كهربائي فرق الجهد بين طرفيه V 125، فما المعدل الزمني لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية؟ افترض أن كفاءة المصباح %100. 2 تولد تيار مقداره 2.0 في مصباح متصل ببطارية سيارة. ما مقدار القدرة المستهلكة في المصباح إذا كان فرق الجهد عليه 12V؟ 3. ما مقدار التيار الكهربائي المار في مصباح قدرته 75W متصل بمصدر جهد مقداره V 125؟ 4 يمر تيار كهربائي مقداره 210A في جهاز بدء التشغيل في محرك سيارة. فإذا كان فرق الجهد بين قطبي البطارية 12V فما مقدار الطاقة الكهربائية التي تصل إلى جهاز بدء التشغيل خلال 10.05؟ 5. مصباح كهربائي كُتب عليه 0.90W. إذا كان فرق الجهد بين طرفيه 3.0V فما مقدار شدة التيار المار فيه؟ وزارة التعليم Minist 321 2023-1445 fucation

322 322 المقاومة الكهربائية وقانون أوم Resistance and Ohm's Law درس العالم أوم (1854-1787) العلاقة بين التيار وفرق الجهد، وتوصل إلى أن التيار الكهربائي يتناسب طرديا مع فرق الجهد، وعُرفت هذه النتيجة باسم قانون أوم. افترض أن هناك فرق جهد كهربائي بين موصلين، فإذا وصلا بقضيب نحاسي، فسينتج عن ذلك تيار كهربائي كبير. أما عند وضع قضيب زجاجي بينهما فغالباً لن يسري تيار كهربائي. وتسمى الخاصية التي تحدد مقدار التيار الذي سيمر المقاومة الكهربائية. يحتوي الجدول 1-4 على قائمة لبعض العوامل التي تؤثر في المقاومة، حيث يتم قياس المقاومة بتطبيق فرق جهد على طرفي الموصل، ثم قسمة الجهد على التيار المتولد. وتعرّف المقاومة R بأنها نسبة فرق الجهد الكهربائي V إلى التيار الكهربائي 1. المقاومة R = Y المقاومة تساوي فرق الجهد الكهربائي مقسوما على شدة التيار. تقاس مقاومة موصل R بوحدة الأوم، ويعرف الأوم الواحد (112) بأنه مقاومة موصل العامل الطول مساحة المقطع العرضي الجدول 1-4 كيفية تغير المقاومة تغير المقاومة تزداد المقاومة الكهربائية بزيادة الطول. تزداد المقاومة الكهربائية بنقصان مساحة المقطع العرضي. تزداد المقاومة بزيادة درجة درجة الحرارة الحرارة. عند تثبيت كل من الطول ومساحة المقطع العرضي نوع المادة ودرجة الحرارة، تتغير المقاومة الكهربائية وفق نوع - المادة المستخدمة. تزداد R T2 L مثال L Ru> Re RAI > RAZ Ay T₁ البلاتين الحديد الألومنيوم الذهب النحاس الفضة RTI > RT2 وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445

الشكل 2-4 يعزف الأوم الواحد (152) بأنه 1V/A. يمر تيار كهربائي مقداره 44 في دائرة كهربائية تحوي مقاومة كهربائية مقدارها 12 3 عند وصلها ببطارية فرق الجهد بين قطبيها .12V 12 V ΒΩ 4A R= V I 12 V 4A = 32 يمر فيه تيار شدته 1A عندما يكون فرق الجهد بين طرفيه 1V. ويوضح الشكل 2-4 دائرة كهربائية بسيطة تربط بين المقاومة والتيار والجهد. وقد أكملت الدائرة الكهربائية بتوصيل أميتر بها؛ وهو جهاز يقيس شدة التيار الكهربائي. وقد سُمّيت وحدة المقاومة الأوم نسبة إلى العالم الألماني جورج سيمون أوم، الذي وجد أن النسبة بين فرق الجهد بين طرفي موصل وشدة التيار المار فيه ثابتة للموصل الواحد. ولا تتغير مقاومة معظم الموصلات بتغير مقدار أو اتجاه الجهد المطبق عليها. ويُقال عن الموصل إنه يُحقق قانون أوم إذا كانت مقاومته ثابتة لا تعتمد على فرق الجهد بين طرفيه. وتحقق معظم الموصلات الفلزية قانون أوم ضمن حدود معينة لفروق الجهد، وتعتمد مقاومة تلك الموصلات على طول الموصل ومساحة مقطعه العرضي ونوع مادته إضافة إلى درجة حرارته. إلا أن هناك العديد من الأجهزة المهمة لا تحقق قانون أوم. فالمذياع والآلة الحاسبة يحتويان عددًا من الترانزستورات والصمامات الثنائية (الدايودات)، وحتى تطبيق الفيزياء المصباح الكهربائي له أيضًا مقاومة تعتمد على درجة حرارته، كما أنه لا يُحقق قانون أوم. المقاومة الكهربائية تبلغ إن مقاومة الأسلاك المستخدمة في توصيل الأجهزة الكهربائية قليلة. فمقاومة سلك مقاومة مصباح كهربائي مضاء قدرته مثالي طوله 1m من النوع المستخدم في مختبرات الفيزياء تساوي 2 0.03، أما الأسلاك الكهربائية W 100 حوالي 1402 المستخدمة في التمديدات المنزلية فتكون مقاومتها صغيرة وتساوي 0.0042 تقريبا لكل أما عند إطفائه وتركه حتى تصبح درجة متر من طولها ولأن مقاومة هذه الأسلاك قليلة جدا فإنه لا يحدث – غالبا – نقصان حرارته مساوية درجة حرارة الغرفة أو هبوط للجهد خلالها. ولإنتاج هبوط أكبر في الجهد يلزم وجود مقاومة كبيرة متركزة فتنخفض مقاومته إلى 12 10 فقط. ويرجع سبب هذا الاختلاف في المقاومة في حجم صغير. ويمكن صنع المقاومات من الجرافيت أو أشباه الموصلات أو باستعمال إلى الاختلاف الكبير بين درجة حرارة أسلاك طويلة ورفيعة. الغرفة ودرجة حرارة المصباح المضاء. وزارة التعليم Minist 323ucation 2023-1445

A 0.2 A 6V3 3052 0.1A 30 2 W 0.1 A 6V 60 2 .(c) الشكل 3-4 يمكن التحكم في التيار وهناك طريقتان للتحكم في شدة التيار المار في دائرة كهربائية؛ حيث يمكن التحكم في المار في الدائرة البسيطة الموضحة في شدة التيار الكهربائي 1 عن طريق تغيير V أو R أو كليهما؛ وذلك لأن I = VR. ويوضح الشكل (a) عن طريق إزالة بعض الخلايا الشكل 3-4 دائرة بسيطة؛ فعندما تكون V تساوي 6V، و R تساوي 30 يكون مقدار الجافة (b) أو بزيادة مقاومة الدائرة التيار 0.24. فكيف يمكن تقليل مقدار التيار ليصبح 0.1A؟ بالرجوع إلى قانون أوم تلاحظ أنه كلما زاد فرق الجهد المطبق على مقاومة زادت شدة التيار الكهربائي المار فيه أما إذا قل فرق الجهد المطبق على المقاومة إلى النصف فسوف تقل شدة التيار المار فيه إلى النصف أيضًا. ويوضح الشكل 4-3b أن الجهد المطبق على طرفي المقاومة قل من V 6 إلى 3؛ وذلك لتقليل التيار ليصبح .0.1A. وهناك طريقة أخرى لتقليل التيار حتى يصبح 0.1A، وذلك بوضع مقاومة 600 بدلاً من المقاومة 2 30، كما هو موضح في الشكل 4-3c. وتُستخدم المقاومات عادة للتحكم في التيار المار في الدائرة الكهربائية، أو في أجزاء منها. و نحتاج أحيانًا في بعض التطبيقات إلى تغيير سلس ومستمر للتيار. فمثلاً تسمح أدوات التحكم في السرعة في بعض المحركات الكهربائية بتغيير دوران المحرك على مدى واسع ومستمر بدلاً من تلك التغييرات التي تكون محدّدة في صورة خطوة خطوة، ولتحقيق هذا النوع من التحكم تُستخدم مقاومة متغيرة. ويوضح الشكل 44 دائرة كهربائية تحتوي على مقاومة متغيرة. وتتكون بعض المقاومات المتغيرة من ملف مصنوع من سلك الشكل 4-4 يمكن استعمال مقاومة متغيرة للتحكم في التيار المار في دائرة كهربائية. محرك كهربائي مفتاح كهربائي مقاومة متغيرة بطارية وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 محرك كهربائي مفتاح كهربائي مقاومة متغيرة بطارية T 324

فلزي ونقطة اتصال منزلقة (متحركة). وبتحريك نقطة الاتصال إلى مواقع مختلفة على الملف يتغير طول السلك الذي يصبح ضمن الدائرة الكهربائية؛ فبزيادة طول الســـلك في الدائرة تزداد مقاومة الدائرة، لذا يتغير التيار وفق المعادلة I = VR. وبهذه الطريقة يمكن تعديل سرعة محرك من دوران سريع عندما يكون طول السلك في الدائرة قصيرا، ليصبح دورانه بطيئًا عند زيادة طول السلك في الدائرة. وهناك أمثلة أخرى على استخدام المقاومات المتغيرة للتحكم في مستويات الطاقة الكهربائية في التلفاز وضبطها، مثل التحكم في الصوت ودرجة سطوع الصورة وتباينها والألوان، وتعدّ جميع أدوات الضبط هذه مقاومات متغيرة. جسم الإنسان يؤثر جسم الإنسان بوصفه مقاومة متغيرة؛ حيث تكون مقاومة الجلد. الجاف كبيرة بقدر كافٍ لجعل التيارات الناتجة عن الجهود الصغيرة والمعتدلة قليلة. أما إذا أصبح الجلد رطبًا فستكون مقاومته .أقل. وقد يرتفع التيار الكهربائي الناتج عن هذه الجهود إلى مستويات خطرة. ويمكن الشعور بتيار كهربائي صغير يصل مقداره إلى قيمة قريبة من 1mA في صورة صدمة كهربائية خفيفة. أما التيارات التي مقاديرها قريبة من mA 15 فقد تؤدي إلى فقدان السيطرة على العضلات. في حين أن التيارات التي مقاديرها قريبة من mA 100 قد تؤدي إلى الموت. تمثيل الدوائر الكهربائية Diagramming Circuits يمكن وصف دائرة كهربائية بسيطة بالكلمات، كما يمكن أيضًا تصويرها فوتوجرافيا أو بالرسم الفني لأجزائها وترسم الدوائر الكهربائية غالبًا باستخدام رموز معينة لأجزاء الربط مع الأحياء الشكل 5-4 تستخدم هذه الرموز الدائرة، ومثل هذا الرسم يسمّى الرسم التخطيطي للدائرة. ويوضح الشكل 5-4 بعض عادة للرسم التخطيطي للدوائر الكهربائية. الرموز المستخدمة في الرسوم التخطيطية للدوائر الكهربائية. لا يوجد نقطة توصيل كهربائي يوجد نقطة توصيل كهربائي موصل بطارية تأريض مقاومة ثابتة أميتر فولتمتر ww مفتاح كهربائي مولد تيار مستمر (DC) مصباح كهربائي أو محرك كهربائي مقاومة متغيرة ملف (محث ) منصهر كهربائي HH مكثف وزارة التعليم 325 Minist lucation 2023-1445

مثال 2 التيار المار في مقاومة وصلت بطارية فرق الجهد بين قطبيها 30.0V بمقاومة مقدارها 10.00 ما مقدار التيار المار في الدائرة ؟ 326 تحليل المسألة ورسمها . ارسم دائرة تحتوي على بطارية وأميتر ومقاوم. . وضح اتجاه التيار الاصطلاحي المعلوم V = 30.0 V المجهول I = ? R = 10.0 2 إيجاد الكمية المجهولة دليل الرياضيات استخدم المعادلة / I = V، لإيجاد التيار: إجراء العمليات الحسابية باستعمال الأرقام المعنوية مقاومة بطارية R 30.0 V 10.00 = 3.00 A بالتعويض عن R = 10.02 ،V = 30.0V تقويم الجواب • هل الوحدات صحيحة ؟ يُقاس التيار بوحدة الأمبير A • هل الجواب منطقي ؟ الجهد كبير والمقاومة قليلة، لذا يكون مقدار التيار 3.00A منطقياً. مسائل تدريبية افترض في هذه المسائل جميعها أن جهد البطارية ومقاومات المصابيح ثابتة، بغض النظر عن مقدار التيار. 6. إذا وصل محرك بمصدر جهد، وكانت مقاومة المحرك في أثناء تشغيله 12 33، ومقدار التيار المار في تلك الدائرة 3.8 فما مقدار جهد المصدر ؟ 7. يمر تيار مقداره 2.0x10 في مجسّ عند تشغيله ببطارية جهدها 3.0V. ما مقدار مقاومة دائرة جهاز المجس؟ 8. يسحب مصباح تيارًا مقداره 0.50A عند توصیله بمصدر جهد مقداره V 120 احسب مقدار a. مقاومة المصباح. b. القدرة الكهربائية المستهلكة في المصباح. . وصل مصباح كُتب عليه 75W بمصدر جهد V 125، احسب مقدار: a. التيار المار في المصباح. b. مقاومة المصباح. 10. في المسألة السابقة، إذا أُضيفت مقاومة للمصباح لتقليل التيار المار فيه إلى نصف قيمته الأصلية، فما مقدار a. فرق الجهد بين طرفي المصباح؟ b. المقاومة التي أُضيفت إلى الدائرة؟ القدرة الكهربائية التي يستهلكها المصباح الآن؟ وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445

V 12 V 30 44 A 12 V فولتمتر 12V مقاومة 30 بطارية a يوضح الشكلان 6-4 و6-4 الدائرة نفسها بالرسم التصويري والرسم التخطيطي الشكل 6-4 تمثيل تصويري لدائرة ولعلك تلاحظ أن الشحنة الكهربائية في كلا الشكلين تتدفق خارجةً من القطب الموجب بسيطة (a)، وتمثيل آخر تخطيطي (b). للبطارية. ولإنشاء الرسوم ا م التخطيطية للدوائر الكهربائية استخدم استراتيجية حل المسألة أدناه، وحدد دائما اتجاه التيار الاصطلاحي. تجربة تعلمت أن الأميتر يقيس التيار، والفولتمتر يقيس فرق الجهد. ولكل جهاز طرفان يميزان تأثيرات التيار الكهربائي عادة بـ + و - لأجهزة قياس التيار المستمر. يقيس الفولتمتر فرق الجهد على أي من أجزاء BOYZ الدائرة أو عناصرها. ولقياس فرق الجهد الكهربائي على أي عنصر في الدائرة، يوصل دائما هل تعتقد أن التيار يقل عند مروره طرف الفولتمتر الموجب + بطرف العنصر الأقرب إلى القطب الموجب للبطارية، ويوصل خلال عناصر مختلفة في الدائرة؟ الطرف الآخر للفولتمتر بالطرف الآخر للعنصر. إنشاء الرسوم التخطيطية اعمل كالعلماء لكي تتمكن من اختبار هذا السؤال عمليا. 1 ارسم دائرة كهربائية تتضمن مصدر قدرة ومصباحين كهربائيين صغيرين. 2 ارسم الدائرة مرة أخرى، وضمن استراتيجيات حل المسألة اتبع هذه الخطوات عند إعداد الرسوم التخطيطية: رسمك أميترا حتى تتمكن من قياس التيار بين مصدر القدرة والمصباحين. 1 ارسم رمز البطارية أو رمز أي مصدر آخر للطاقة الكهربائية، مثل البطارية الموضحة في الجانب الأيسر من أعلى الصفحة، واجعل الطرف الموجب، وهو 3 ارسم رسما تخطيطيا ثالثا للدائرة الكهربائية على أن توضح فيه الخط الأكبر، في الأعلى. 2 ارسم سلكا خارجا من الطرف الموجب للبطارية، وعند الوصول إلى مقاومة أو الأمبتر في موقع يمكنك من قياس أي مكون (عنصر آخر، ارسم الرمز الخاص به. 3. عند الوصول إلى نقطة يكون عندها مساران للتيار الكهربائي، كتلك النقطة التيار الكهربائي المار بين المصباحين. التحليل والاستنتاج .4 توقع هل يكون التيار بين الموصول عندها الفولتمتر، نرسم الرمز ل في الرسم التخطيطي. اتبع أحد المصباحين أكبر من التيار الذي المسارين إلى أن يتجمع مسارا التيار مرة أخرى، ثم ارسم بعد ذلك المسار الثاني. يكون قبلهما، أو أقل منه، أو يبقى 4. اتبع مسار التيار حتى تصل إلى الطرف السالب للبطارية، والذي يرسم على شكل ثابتًا؟ وضح إجابتك. خط مواز للطرف الموجب، ولكنه أقصر. .5 اختبر توقعك عن طريق تركي 5. تحقق من صحة عملك، وأنه تضمن كل الأجزاء، وأن المسارات مكتملة ليمر ال كهربائية عليه السلام التيار. حال، وقد يجرح الجلدة وزارة | سليم Minist327ducation 2023-1445

12 V W 30 ww 302 4A A 12V 12V مسائل تدريبية 11. ارسم رسما تخطيطيا لدائرة توال تحتوي على بطارية فرق الجهد بين طرفيها 60.0V، وأميتر، ومقاومة مقدارها 12.5، وأوجد قراءة الأميتر، وحدد اتجاه التيار 12. أضف فولتمتر إلى الرسم التخطيطي للدائرة الكهربائية في المسألة السابقة لقياس فرق الجهد بين طرفي المقاومتين، ثم أعد حلّها. 13 ارسم دائرة على أن تستخدم بطارية ومصباحًا ومفتاحا كهربائياً ومقاومة متغيرة لتعديل سطوع المصباح. عند توصيل فولتمتر بين طرفي عنصر في دائرة كهربائية فإن هذا التوصيل يسمى التوصيل على التوازي، كما هو موضح في الشكل . 7-4. ويُسمّى أي توصيل كهربائي يتفرّع فيه التيار إلى مسارين أو أكثر التوصيل على التوازي. ويكون فرق الجهد بين طرفي الفولتمتر مساويًا لفرق الجهد بين طرفي العنصر في الدائرة، لذا يرافق حالة التوصيل على الشكل 7-4 يبين هذان الرسمان التوازي دائما العبارة الآتية: "الجهد متساو". التخطيطيان دائرة تواز (a) ودائرة توال يقيس الأميتر التيار المار في عنصر في الدائرة والتيار نفسه الذي يمر في العنصر يجب أن (b) كهربائيتين. يمر في الأميتر، لذا يكون هناك مسار واحد فقط للتيار، ويسمى التوصيل في حالة وجود مسار واحد فقط للتيار في الدائرة التوصيل على التوالي، كما هو موضح في الشكل (7-4. ولإضافة أميتر إلى دائرة كهربائية يجب فصل أحد السلكين الموصولين بعنصر الدائرة، ومن ثم يوصل ذلك السلك بالأميتر، ثم يتم توصيل سلك آخر من الطرف الثاني للأميتر بعنصر الدائرة. ويكون هناك مسار واحد فقط للتيار في دائرة التوالي، لذا يرافق حالة التوصيل على التوالي دائما العبارة الآتية: "التيار متساو". 4-1 مراجعة 14. رسم تخطيطي ارسم رسما تخطيطيا لدائرة كهربائية 17. القدرة تتصل دائرة كهربائية مقاومتها 1250 تحتوي على بطارية ومصباح كهربائي، وتأكد من أن ببطارية جهدها 12V. حدّد التغير في القدرة إذا المصباح الكهربائي سيضيء في هذه الدائرة . 15. المقاومة الكهربائية يدعي طارق أن المقاومة ستزداد 18. الطاقة تحول دائرة كهربائية طاقة مقدارها بزيادة فرق الجهد؛ وذلك لأن R = V/I . فهل ما يدعيه طارق صحيح ؟ فسر ذلك. قلت المقاومة إلى 9.02؟ 1 103×2.2 عندما تُشغل ثلاث دقائق. حدّد مقدار الطاقة التي ستحوّلها عندما تشغل مدة ساعة واحدة. 16. المقاومة الكهربائية إذا أردت قياس مقاومة سلك 19. التفكير الناقد نقول إن القدرة تستهلك وتستنفد في مقاومة، والاستنفاد يعني الاستخدام، أو الضياع .. فما الاستخدام) عند مرور . كهربائية ؟ طويل فبيّن كيف تركب دائرة كهربائية باستخدام بطارية وفولتمتر وأميتر والسلك الذي تريد قياس مقاومته. حدد ما الذي ستقيسه؟ وبين كيف تحسب المقاومة؟ مقاومة : وزارة التعليم 328 Ministry of Education 2023-1445