أوراق عمل ومراجعة وحدة التيار والمقاومة فيزياء الصف الثاني عشر متقدم

أوراق عمل ومراجعة وحدة التيار والمقاومة فيزياء الصف الثاني عشر متقدم

أوراق عمل ومراجعة وحدة التيار والمقاومة

التيار الكهربائي 

البطاريات بالدائرة توفر فرق جهد كهربائي 

عند توصيل أكثر من بطارية في الدائرة فأنها توصل على التوالي معاً 

عند عكس البطاريات فإن ذلك يؤدي إلى نقص في فرق الجهد وقد بنعدم إذا وصل بطاريتان متماثلتان 

التيار الكهربائي :

هو الشحنة المارة عبر نقطة محددة في زمن محدد ومقسومة على هذا الزمن 

(لا تمثل حركة الالكترونات الحرة العشوائية تياراً ما لم يحدث تدفقاً للشحنات )

والشحنة الكلية المحفوظة : أي مقدار الشحنة المتدفقه داخل موصل عند أحد الطرفين تساوي كمية الشحنة المتدفقة خارجة من الطرف الاخر 

أنواع التيارات الكهربائية 

الأول : التيار المستمر : هو التيار الذي يتدفق في اتجاه واحد فقط ولا يتغير مع الزمن 

الثاني : التيار المتردد :هو التيار الذي يتدفق في اتجاه واحد فقط ثم يتدفق بالاتجاه المعاكس 

حاملات الشحنة  الكهربائية 

هي الشحنات الكهربائية المتحركة في المواد الموصلة للتيار وهناك عدة أنواه من حاملات الشحنة 

1- في المواد الموصلة الصلبة ( الالكترونات )

2- في السوائل الصلبة ( المحاليل الألكتروليتية ) الأيونات السالبة والموجبة 

التيار الاصطلاحي : ( التيار الموجب ):

وهو التيار المتدفق من القطب الموجب إلى القطب السالب بالرغم من أن الألكترونات تتحرك بالاتجاه المعاكس إلا أنه يصلح اصلاحاً فقط للتيار الموجب 

المقاومة النوعية والمقاومة الكهربائية 

في المواد الجيدة التوصيل للتيار عند تطبيق فرق جهد معين ينتج تيار كبير بينما بالمواد العازلة ينتج تيرا ضئيل جداً 

المقاومة النوعية :

هي قياس معاوقة المادة لتدفق التيار الكهربائي 

المقاومة R :

هي معاوقة الموصل لتدفق التيار الكهربائية 

يتم تحديد مقاومة الموصل كنسبة بين فرق الجهد المطبق وشدة التيار المار عبر الموصل 

قانون أوم : يتناسب شدة التيار المار بالموصل تناسباً طردياًمع فرق الجهد الكهربائي بين طرفية ويمكن كتابته على عدة صور 

التوصيل للأجهزة G 

تعرف بأنها مقلوب المقاومة الكهربائية 

ووحدة قياسه السيمنز S 

تعتمد المقاومة النوعي على الاتجاه الذي يتدفق فيه التيار 

تعتمد المقاومة الجهاز على المادة المصنوعة منها وعلى تصميمه الهندسي 

تعريف المقاومة النوعية :

بدلالة مقدار المجال الكهربائي المستخدم E ومقدار كثافة التيار الناتج J حيث تعرف 

النسبة بين شدة المجال الكهربائي إلى كثافة التيار المار عبر الموصل 

الموصلية : مقدرة المادة على توصيل التيار وهي مقلوب المقاومة النوعية 

وحدة قياس الموصلية مقلوب وحدة المقاومة النوعية 

تمرين :

يلك من النيكروم طوله 9m ونصف قطر مقطعه 4mm خضع لفرق جهد كهربائي بين طرفيه يساوي 2v ما مقدار شدة التيار الكهربائي المار فيه ؟ إذا علمت أن المقاومة النوعية للنيكروم عند درجة حرارة الغرفة تساوي 108*10^-8

……………………………………………………….

……………………………………………………..

تمرين 

الأشكال التالية تمثل ثلاث أسلاك أسطوانية جميعها من النحاس وعند نفس درجة الحرارة وصل بين طرفيها نفس فرق الجهد أي من هذه الأسلاك يمر به أكبر قيمة لشدة التيار فسر أجابتك 

……………………………………………………….

……………………………………………………..

رموز المقاومة 

تصنع معظم المقاومات من الكربون المغلف بالبلاستيك مزودة بالأسلاك توصيل من الطرفين 

تتحدد قيمة المقاومة بثلاثة أو أربع أشرطة ملونة مرسومة على الغلاف البلاستيكي 

الشريطان الأوليان يشيران إلى عدد الأجزاء العشرية 

الشريط الثالث يشير إلى قوة العدد 

الشريط الرابع يشير إلى التحمل على مدار نطاق من القيم 

إذا كانت المقاومة لا تحوي لون لنسبة الخطأ فيعتبر نسبة الخطا تساوي 20% 

درجة الحرارة والموصلية الفائقة 

تعتمد قيم المقاومة النوعية والمقاومة على درجة الحرارة بالإضافة لنوع المادة وابعاد الهندسية بالنسبة للفلزات يكون اعتماد المقاومة النوعية على درجة الحرارة خطياً في نطاق كبير من درجات الحرارة  

تستخدم درجة الحرارةة بالدرجات السيليزية أو بالكلفن فقط ليس بالضرورة تكون درجة الحرارة الغرفة 

الموصلات الفائقة : لا تعمد على القاعدة ( العلاقة الخطية لمقاومتها مع درجات الحرارة) بحيث تصل مقاومته للصفر عند درجات الحرارة المنخفضة جداً 

تستخدم الموصلات الفائقة في تصميم أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي 

مما سبق نلاحظ أن معظم الفلزات تزداد مقاومتها بارتفاع درجة الحرارة 

اشباه الموصلات : تنخفض مقاومتها كلما ارتفعت درجة حرارتها إي أن  معامل درجة حرارتها سالب 

غالباً ما تستخدم هذه المواد في أجهزة الكشف عالية الدقة ولا بد من الحفاظ على درجات حرارتها المنخفضة 

مقارنة 

الثيرموستور : جهاز يستخدم لقياس درجة الحرارة مقاومة الثيرموستور تنخفض بارتفاع درجة الحرارة 

المقاومات الفلزية : تزداد مقاومتها بارتفاع درجات الحرارة 

الأساس المجهري للتوصيل في المواد الصلبة 

أولاً : الموصلات الفلزية 

تكون الذرات مصفوفة منتظمة يطلق عليها الشبكة البلورية 

تتمتع الالكترونات الخارجية في كل ذرة بحرية الحركة العشوائية في حال استعمال مجال كهربائي 

تنساق الالكترونات في الاتجاه المضاد لاتجاه المجال الكهربائي المطبق 

تحدث المقاومة عند تفاعل الالكترونات مع ذرات الفلز 

بزيادة درجة حرارة الفلز تزداد حركة الذرات في الشبكة مما ينتج زيادة احتمالية تفاعل الالكترونات مع الذرات وهذا يؤدي لزيادة في مقاومة الفلز 

ثانياً : أشباه الموصلات 

تكون ذرات شبه الموصل على شكل شبكة بلورية أيضاً 

الالكترونات الخارجية في كل ذرة ليست حرة الحركة داخل الشبكة 

لكي تتحرك لابد من اكتساب طاقة كافية للوصول إلى حالة الطاقة التي تمكنها من التحرك بحرية لذلك تكون مقاومة شبه الموصل أعلى من الموصل الفلزي 

عند تسخين شبه الموصل وارتفاع درجة حرارته تكسب الكثير من الالكترونات طاقة كافية للتحرك بحرية ومن ثم كلما زادت درجة حرارة شبه الموصل قلت مقاومته الكهربائية 

القوة الدافعة الكهربائية وقانون أوم 

القوة الدافعة الكهربائية فرق الجهد الكهربائي الكلي الذي تزوده البطارية أو أي جهاز اخر 

جهاز القوة الدافعة الكهربائية  : الجهاز الذي يحافظ على فرق الجهد ويبذل شغلا على حاملات الشحنة 

Vemf :  فرق الجهدالكهربائي الذي ينتجه جهاز القوة الدافعة الكهربائية وهو دائماً مقدار ثابت 

الفولتية : هي فرق الجهد الذي يمكن ان توفره البطارية للدائرة 

وحدة mAh : تعتبر وحدة أخرى للشحنة الكهربائية 

وفقاً لقانون أوم انخفاض الجهد عبر المقاومة هو التغير في جهد التيار المار بالمقاومة 

المقاومة الداخلية للبطارية 

عندما تكون الدائرة مفتوحة تكون قراءة الفولتيمتر هي Vt 

وعند غلق المفتاح وتوصيل البطارية على التوالي مع مقاومة خارجية تكون قراءة الفولتيمتر Vemf 

خصائص التوصيل على التوالي

المقاومة المكافئة اكبر من أكبر مقاومة متصلة على التوالي بالدائرة

يمكن الحصول على مقاومة كبيرة من مجموعات مقاومات صغيرة 

بزيادة عدد المقاومات فأن المقاومة المكافئة تزداد 

في حالة المصابيح المتصله على التوالي المصباح الذي مقاومته اكبر سطوعة أكبر 

خصائص التوصيل على التوازي

المقاومة المكافئة أصغر من أصغر مقاومة متصلة على التوالي بالدائرة

يمكن الحصول على مقاومة ضغيرة من مجموعات مقاومات كبيرة 

بزيادة عدد المقاومات فأن المقاومة المكافئة تقل 

في حالة المصابيح المتصله على التوالي المصباح الذي مقاومته اكبر سطوعة أقل 

دائرة القصر  (دائرة التماس )

دائرة كهربائية مغلقة تكون بدون حمل او تكون المقاومة المكافئة بها قليلة جداً ويمر بها شدته كبير مما يؤدي إلى تسخين الاسلاك وارتفاع حراراتها قد يؤدي إلى حريق 

قد تحدث عند اتصال سلك ضعيف المقاومة احد قطبي البطارية بالقطب الأخر 

دائرة قصر جزيئة 

عندما يتصل سلك ضعيف المقاومة بين نقطتين بحيث يمر التيار به متجاوزاً الفرع الذي تكون المقاومة به أكبر