أوراق عمل مع الحل وحدة التيار الكهربائي والمقاومة فيزياء الصف الثاني عشر متقدم

الصف الصف الثاني عشر متقدم
الفصل فيزياء ثاني عشر متقدم
المادة فيزياء ثاني عشر متقدم فصل ثاني
حجم الملف 2.80 MB
عدد الزيارات 22
تاريخ الإضافة 2021-08-07, 21:02 مساء

أوراق عمل مع الحل وحدة التيار الكهربائي والمقاومة فيزياء الصف الثاني عشر متقدم

الفصل الثاني : الوحدة الخامسة

التيار الكهربائي والمقاومة 

نوع حاملات الشحنة  شحنات موجبة                                              شحنات سالبة 

اتجاه المجال          مع المجال                                                   عكس المجال 

اتجاه التيار     من القطب الموجب إلى القطب السالب                      من القطب السالب إلى القطب الموجب 

اتجاه التيار في البطارية   من القطب السالب إلى القطب الموجب       من القطب الموجب إلى القطب السالب

ملاحظات هامة:

- يتم داخل المصدر الكهربائي ( البطارية ) تفاعل كيميائي يولد بين طرفيها فرق جهد. 

- توجد حاملات الشحنة في أسلاك التوصيل ومكونات الدائرة 

- تزود المصدر الكهربائي حاملات الشحنة بالطاقة الكهربائية 

- التيار الالكتروني يعادل التيار الاصطلاحي مقدارا ويعاكسه في الاتجاه 

- اتجاه التيار الاصطلاحي يكون من النقاط الأعلى جهد إلى النقاط الأقل جهد 

- اتجاه التيار الالكتروني يكون من النقاط الأقل جهد إلى النقاط الأعلى جهد 

سرعة الانسياق  : هي السرعة المتوسطة لحاملات الشحنة الحرة الحركة بتأثير المجال الكهربائي 

ملاحظات هامة 

تكون سرعة الانسياق صغيرة جدا بسبب التصادمات المتكررة بين الالكترون وذرات الموصل 

- تكون حركة الالكترون في الفراغ مختلفة عن حركته داخل سلك فلزي تحت تأثير المجال الكهربائي حيث ( يتسارع بانتظام ، وبخط مستقيم ، وبسرعة كبيرة في الفراغ & بينما داخل في السلك الفلزي ( يتسارع بشكل غير منتظم ، ويكون مساره متعرج بسبب التصادمات ، وسرعته بطيئة )

تدريب 

تريد إحدى الممرضات اعطاء mg 80 من الديكساميثازون في كعب لاعب كرة القدم المصاب . إذا استخدمت جهاز الأرحال الأيوني الذي يستخدم تیارا بمقدار mA 0.14 كما هو موضح بالشكل فما المدة التي يستغرقها اعطاء جرعة واحدة ؟ 

افترض أن الأداة لها معدل حقن مقداره mg/C 650 وأن التيار يتدفق بمعدل ثابت 1C 22

 

تدريبات 

1- تلعب الأن لعبة مدمر المجرات على وحدة تحكم ألعاب الفيديو تعمل وحدة تحكم الألعاب بجهد 12v وتتصل بالوحدة الرئيسية عبر سلك نحاسي معيار 18 وطوله m 1.5 وحينما تحلق بسفينتك الفضائية في المعركة فإنك توجه ذراع التحكم إلى الوضع الأمامي لمدة 5.3s مرسلا تیارا بمقدار mA 0.78 إلى وحدة التحكم ما مقدار المسافة التي تحركتها في السلك خلال هذه الثواني القليلة في الوقت الذي عبرت سفينتك الفضائية على الشاشة نصف النظام النجمي ؟ علما بأن ...

5.13 ماذا يمكن أن يحدث لسرعة انسياق الالكترونات في سلك ما إذا اختفت المقاومة بسبب الاصطدامات بين الالكترونات والذرات في الشبكة البلورية للفلز ؟ 

الحل .. ستزيد بسبب اكتساب الالكترونات السرعات كبيرة لعدم وجود تصادمات مع ذرات الفلز 

13. لماذا تحترق المصابيح الضوئية عادة بمجرد تشغيلها بدلا من أن يحدث ذلك أثناء اضاءتها ؟ 

الحل .. لأنه عند بداية التشغيل يكون المصباح بارد وبالتالي المقاومة أقل فتكون شدة التيار المارة به كبيرة مما تسبب احتراق المصباح ( ia). 528 كم عدد البروتونات التي تتحرك بسرعة قريبة من سرعة الضوء في معجل تيفاترون في مختبر فيرمبلاب وتحمل mA 11 من التيار حول محيط طوله km 6.3 الحلقة تيفاترون الرئيسية ؟ 

 

درجة الحرارة والموصلية الفائقة 

تختلف قيمة كل من المقاومة الكهربائية لموصل وكذلك المقاومة النوعية لمادة الموصل تبعا لاختلاف درجة الحرارة وذلك طبقا للعلاقات التالية 

بزيادة درجة الحرارة تزداد مقاومة الفلزات خطية كما بالشكل المقابل وذلك لأن الحرارة تزيد من اهتزاز الذرات فيزداد معدل تصادمها حيث تمثل (a) معامل درجة الحرارة المقاومة النوعية للموصل ويقاس بوحدة ( 1-C) أو ( 1-K ) وهنا نتعامل مع فروق درجات الحرارة بالسيليزيوس أو الكلفن ما عدا استعمال الفهرنهایت 

مراجعة المفاهيم 

5 إذا زادت درجة حرارة سلك نحاسي (a = 4 × 10-3k1) مقاومته 1000 بمقدار 25K فإن المقاومة: 

a- ستزيد بمقدار 100 تقريبا

b- ستزيد بمقدار 4m0 تقريبا 

C- ستقل بمقدار 100 تقريبا

d- ستقل بمقدار 4m3 تقريبا 

e. ستبقى كما هي . 

الموصلات الفائقة :

هي ظاهرة تؤول فيها المقاومة الكهربائية لبعض الفلزات إلى الصفر عند درجات الحرارة  المنخفضة وعندما تؤول المقاومة إلى الصفر تصبح هذه الفلزات فائقة التوصيل

استخدامات الموصلات فائقة التوصيل: 

1- انتاج مجالات مغناطيسية قوية تستخدم في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)

2- القطارات فائقة السرعة

3- نقل الطاقة الكهربائية دون أن يكون هناك أي فقد يذكر للطاقة الكهربائية. 

* ملاحظة هامة.. ما يعيق استعمال هذه المواد بشكل واسع هو أنها تحتاج إلى تبريد مستمر ويمكن في تحقيق هذا الأمر باستعمال المبردات أو النيتروجين المسال.

 

الثيرموستور جهاز شبه موصل تعتمد مقاومته بدرجة كبيرة على درجة الحرارة 

يستخدم .. في قياس درجة الحرارة  

يلاحظ من الشكل المقابل .. أن مقاومة الثيرموستور زادت درجة الحرارة وهذا يتناقض مع زيادة  درجة الحرارة 

الأساس المجهري للتوصيل في المواد الصلبة

الموصلات الفلزية 

ذرات الموصلات الفلزية كالنحاس تكون مصفوفة - بشكل منتظم تسمى الشبكة البلورية حيث تتمتع الالكترونات الخارجية للذرات بحرية الحركة وعند تعرضها لمجال كهربائي تنساق الالكترونات في الاتجاه المضاد لاتجاه المجال الكهربائي يرافقه حدوث تصادمات مع ذرات الموصل ونتيجة للتصادمات ترتفع درجة حرارة الموصل ومع ارتفاعها تزداد التصادمات مما يسبب إعاقة لمرور التيار في الموصل فتقل الموصلية وتزداد المقاومة

أشباه الموصلات 

الالكترونات الخارجية لشبه الموصل ليست حرة الحركة ولكي تتحرك يجب أن تحصل على مقدار | كاف من الطاقة ومن هنا تكون لشبه الموصل مقاومة أعلى من الموصل الفلزي لاحتوائه على عدد أقل من الكترونات التوصيل وعند تسخينه أي رفع درجة حرارته تكتسب الكثير من الالكترونات طاقة كافية للتحرك بحرية وكلما زادت درجة حرارة شبه الموصل تقل مقاومته

 

ملاحظات هامة : 

1- يتم تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر عند نقل الطاقة ومن ثم يتم تحويل التيار المستمر إلى
تیار متردد عند الجهة المقصود نقل الطاقة إليها. 

2- يستخدم محطات توليد الطاقة ونقلها تيارات مترددة لسهولة زيادة أو خفض فرق الجهد عن طريق المحولات ولكن من أهم عيوبها الفقدان الكبير للطاقة

 

5.8 الثنائي أحادي الاتجاه في الدوائر الكهربائية 

هو .. جهاز الكتروني مصمم لتوصيل التيار في اتجاه واحد واحد دون الاتجاه الآخر ويرمز بالرمز

الثنائي أحادي الاتجاه ( الدايود ) .. يسمح بمرور التيار الكهربائي عندما يكون جهد الموجب موجبا في وجهد السالب سالبا أن عندما يكون التوصيل أماميا بينما لا يسمح بالعكس أى التوصيل عكسيا. 

سؤال الاختبار الذاتي 

افترض أن البطارية في الشكل المجاور لها فرق جهد 1.5V بين طرفيها وأن الثنائي مصنوع من السيليكون (0.7V) ما قيم انخفاض الجهد عبر الثنائي ومصباح الاضاءة في الجزأين (b) ، (a ) 

(A) 0.8V = 1.5-0.7 = انخفاض فرق الجهد للمصباح 

0.7V = انخفاض فرق الجهد للثنائي

العلاقة البيانية بين فرق الجهد والتيار

١. لمقاوم أومي ( علاقة طردية مقاومته 30 ) عندما يكون فرق الجهد سالب يتدفق التيار بالاتجاه المعاكس 

2- ثنائي سيلكون أحادي الاتجاه لا يوصل أي تيار إذا كان الجهد سالب وإذا كان أكبر من
0.7V سيوصل تیار . 

ومن الموصلات الثنائية ( الثنائي الباعث للضوء (LED ) والذي يعمل على تنظيم التيار في الدائرة - ويبعث الضوء بطول موجي واحد ، حيث تبعث الضوء بفعالية أكثر من المصابيح المتوهجة وتتراوح شدة : الضوء فيها من (
Im/W 170 وIm/W 130 ) ولكن لا تزال أسعار هذه المصابيح عالية نسبيا 

* ملاحظات هامة

- مقاومة الثنائي غير أومية وبالتالي لا ينطبق عليها قانون أوم 

- التيار لا يتناسب طرديا مع فرق الجهد المطبق

- الثنائي أحادي الاتجاه يصنع من أشباه الموصلات كالسيليكون والجرمانيوم
 

شارك الملف