أوراق عمل مع الحل وحدة التيار الكهربائي والمقاومة فيزياء الصف الثاني عشر متقدم - نموذج 2

الصف الصف الثاني عشر متقدم
الفصل فيزياء ثاني عشر متقدم
المادة فيزياء ثاني عشر متقدم فصل ثاني
حجم الملف 2.59 MB
عدد الزيارات 40
تاريخ الإضافة 2021-08-08, 22:21 مساء

أوراق عمل مع الحل وحدة التيار الكهربائي والمقاومة فيزياء الصف الثاني عشر متقدم - نموذج 2

التيار الكهربائي

أنواع الدوائر الكهربائية حسب مرور التيار :

دوائر مفتوحة: هي الدوائر التي لا يمر بها التيار الكهربائي

دوائر مغلقة : هي الدوائر التي يمر بها التيار الكهربائي

التيار الإصطلاحي : هو حركة الشحنات الموجبة من القطب الموجب للبطارية للقطب السالب عبر الأسلاك ومن السالب الى الموجب داخل البطارية ، وهو يعاكس حركة حاملات الشحنة وهي الالكترونات السالبة . ( بنفس إتجاه المجال الكهربائي 

توصيل المقاومات ( المصابيح ) على التوالي : الشكل (4) 

يضيء المصباحان بكثافة أقل بدرجة ملحوظة من إضاءة المصباح الواحد ( بسبب نقصان التيار المتدفق من البطارية)

عند زيادة عدد البطاريات يزداد فرق الجهد مما يؤدي الى زيادة شدة الإضاءة الشكل (e)

توصيل المقاومات ( المصابيح ) على التوازي : الشكل (2) 

استخدام أسلاك منفصلة لتوصيل المصابيح مما يؤدي إلى إضائتها بنفس الشدة ( بسبب توزع التيار)

التيار الكهربائي (1) 

مقدار الشحنة الكلية المارة عبر نقطة محددة في زمن محدد مقسومة على هذا الزمن ويجب أن تكون حركة الالكترونات مرتبة باتجاه واحد وليست عشوائية الحركة .

 

1. علل ما يلي : 

سرعة الإنسياق قليلة جدا

عندما يوصل مصباح مع بطارية يضيء المصباح مباشرة وبسرعة مع أن الإلكترون يتحرك ببطء شديد.

2. قارن بين حركة إلكترون في الفراغ وحرکته داخل سلك فلزي تحت تأثير المجال الكهربائي .

3 اختر الإجابة الصحيحة فيما يلي : 

1) سرعة الانسياق لحاملات الشحنة (الإلكترونات) داخل سلك فلزي يمر به تيار كهربائي هي : 

أ) سرعة الالكترونات بين تصادمين متتاليين ب) السرعة المتوسطة للالكترونات الحرة في السلك . 

ج) سرعة البروتونات بین تصادمين متتاليين د) السرعة المتوسطة للذرات في السلك . 

2) سرعة الانسياق للالكترونات الحرة داخل سلك فلزي يسري به تيار مستمر تكون : 

أ) كبيرة جدا وباتجاه المجال الكهربائي ب) صغيرة جدا وبعكس اتجاه المجال الكهربائي

ج) كبيرة جدا وبعكس اتجاه المجال الكهربائي د) صغيرة جدا وباتجاه المجال الكهربائي

إذا كان لدينا موصل مساحة مقطعة العرضي A وتتحرك الالكترونات المسافة X بزمن ، كما في الشكل . وبافتراض أن الموصل يحتوي " من الكترونات التوصيل لكل وحدة حجم (۷).

• عدد الإلكترونات الكلي في السلك

 

درجة الحرارة والموصلية الفائقة 

تختلف قيم المقاومة النوعية (p) والمقاومة (R) باختلاف درجة الحرارة حسب المعادلات

حيث يكون الإعتماد على درجة الحرارة خطية في نطاق كبير من درجات الحرارة يمثل (a) معامل درجة حرارة المقاومة النوعية الكهربائية للموصل ويقاس بوحدة (c) أو (K) وهنا نتعامل مع فروق درجات الحرارة بالسيليزي أو الكلفن (لا يجوز استعمال فهرنهایت) 

مراجعة المفاهيم

5.2 إذا زادت درجة حرارة سلك نحاسي (d=4x10k1) مقاومته 100 بمقدار 25K فإن المقاومة 

a) ستزيد بمقدار 100 تقرييا.  b) ستزيد بمقدار 4 4m تقريبا . 

c) ستقل بمقدار 10 تقريبا .   d) ستقل بمقدار 2 4m تقريبا . e) ستبقى كما هي.

الموصلات الفائقة : هي ظاهرة تؤول فيها المقاومة الكهربائية لبعض الفلزات إلى الصفر عند درجات الحرارة المنخفضة وعندما تؤول المقاومة الى الصفر تصبح هذة الفلزات فائقة الموصلية . 

سؤال : أذكر بعض التطبيقات والإستخدامات الظاهرة الموصلية الفائقة ؟

1. نقل الطاقة بدون ضياع أي جزء منها. 

2. إنتاج مجالات مغناطيسية قوية تستخدم في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) وفي القطارات السريعة جدا 

من معوقات استعمال هذة المواد أنها تحتاج الى تبريد مستمر ويمكن تحقيق هذا الأمر باستعمال المبردات أو النيتروجين السائل .

الثيرموستور: جهاز شبه موصل تعتمد مقاومته بدرجة كبيرة على درجة الحرارة ويستخدم لقياس درجة الحرارة من خلال الشكل المقابل نلاحظ أن مقاومة الثيرموستور تنخفض كلما زادت درجة الحرارة وهذا يتناقض مع زيادة مقاومة السلك النحاسي بزيادة درجة الحرارة

 

الأساس المجهري للتوصيل في المواد الصلبة

تكون ذرات الموصل الفلزي كالنحاس مصفوفة منتظمة تسعى الشبكة البلورية حيث تتمتع الإلكترونات الخارجية للذرات بحرية الحركة وعند تعرضها المجال كهربائي تنساق الإلكترونات في الإتجاه المضاد لاتجاه المجال الكهربائي برافقه حدوث تصادمات مع ذرات الموصل ونتيجة التصادمات ترتفع درجة حرارة الموصل ومع إرتفاعها تزداد التصادمات مما يسبب إعاقة لمرور التيار في الموصل فتقل الموصلية وتزداد المقاومية مما يعني زيادة المقاومة. 

أما شبه الموصل فالإلكترونات الخارجية ليست حرة الحركة ولكي تتحرك يجب أن تحصل على مقدار كافي من الطاقة ومن هنا تكون لشبه الموصل مقاومة أعلى من الموصل الفلزي لاحتوائه على عدد أقل من الكترونات التوصيل وعند تسخينه تكتسب الكثير من الإلكترونات طاقة كافية للتحرك بحرية فكلما زادت درجة حرارة شبة الموصل تقل مقاومته 

5.34 ملف نحاسي مقاومته و 0.100 عند درجة حرارة الغرفة (C°20.0). ما مقاومته عند تبريد الغرفة إلى C° 100 -؟

5.36 رقاقة مستطيلة من السيليكون النقي، مقاومتها النوعية m 5 2300 = 0 وأبعادها cm, 3.00 cm, 2.00 cm 0.0100 أوجد أقصى مقاومة لهذه الرقاقة المستطيلة بين أي وجهين

 

القوة الدافعة الكهربائية وقانون أوم  : 

مقدار الشغل الذي تبذله البطارية ( المصدر ) في نقل وحدة الشحنات الموجبة من القطب السالب الى القطب الموجب داخل المصدر ، ويرمز له بالرمز emf وتقاس بوحدة ( جول / كولوم) وتساوي فولت . 

يرمز لفرق الجهد الناتج عن جهاز القوة الدافعة الكهربائية بالرمز emf ويطلق عليه أحيانا اسم الفولتية أو فرق الجهد . 

تعرض البطاريات القابلة للشحن تصنيفة بوحدة mAh ( مللي أمبير ساعة) الذي يوفر معلومات عن الشحنة الكلية التي يمكن للبطارية توفيرها

1mAh = ( 103 A) (3600 ) = 3.6 As=3.6C

يوفر جهاز القوة الدافعة الكهربائية فرق الجهد الذي يكون التيار المتدفق عبر المقاوم لذلك يمكن كتابة قانون أوم بالصيغة التالية .

تقسم المقاومات الى قسمين:

1. مقاومات أومية : وهي المقاومات التي يتناسب فيها التيار طرديا مع فرق الجهد مثل الأسلاك التقليدية والأجهزة الكهربائية 

2. مقاومات غير أومية : وهي المقاومات التي لا يتناسب التيار طرديا مع فرق الجهد على الإطلاق مثل الترانزستورات أو الصمام الثنائي

5.40 تم استخدام فرق جهد ۷ 12.0 على سلك مساحة مغطيه العرضي mm 4.50 وطوله km 1000، يبلغ التيار المندفق عبر السلك x 10" A
3.20 

a) ما مقاومة السلك ؟ 

b) ما نوع هذا السلك ؟

 

الثنائي أحادي الاتجاه في الدوائر الكهربائية

الثنائي أحادي الاتجاه : عبارة عن جهاز الكتروني مصمم لتوصيل التيار في إتجاه واحد دون الإتجاه الآخر ويرمز له بالرمز

سؤال الاختبار الذاتي 5.4 

افترض أن البطارية في الشكل المجاور لها فرق جهد 1.5V بين طرفيها وأن الثنائي مصنوع من السيلكون (0.77) ما قيم انخفاض الجهد عبر الثنائي ومصباح الإضاءة في الجزأين (a) و ( b).

-  رسم بياني يوضح العلاقة بين فرق الجهد والتيار المقاوم أومي (علاقة طردية مقاومته 30 ) عندما يكون فرق الجهد سالب يتدفق التيار بالإتجاه المعاكس . 

2، ثنائي سيلكون أحادي الإتجاه لا يوصل أي تيار إذا كان الجهد سالب . وإذا كان أكبر من 0.77 سيوصل تیار مقاوم 

ومن الوصلات الثنائية المفيدة الثنائي الباعث للضوء ( LED) الذي 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 و Im/W 130 ولكن لا تزال اسعار هذة المصابيح عالية نسبيا

 

شارك الملف