ملخص وحدة الكهرومغناطيسية فيزياء الصف الثاني عشر عام

الصف الصف الثاني عشر عام
الفصل فيزياء ثاني عشر عام
المادة الفصل الثاني
حجم الملف 16.46 MB
عدد الزيارات 26
تاريخ الإضافة 2021-08-11, 10:26 صباحا

ملخص وحدة الكهرومغناطيسية فيزياء الصف الثاني عشر عام

الوحدة السابعة : الكهرومغناطيسية 

1 القوى الكهربائية و المغناطيسية على الجسيمات

تجارب طومسون 

- الموجات الكهرومغناطيسية جزء لا يتجزأ من حياتنا اليومية ، نتعامل معها بشكل يومي مثال موجات الراديو والتلفزيون و الضوء و الهاتف الخلوي . 

اكتشاف الإلكترون : 

- قام طومسون بتوصيل أنبوبة مفرغة من الهواء ( الشكل المجاور ) بفرق جهد كبير جدا بين الأنود و الكاثود . 

- لاحظ وجود بقعة مضيئة ناتجة عن مرور أشعة غير مرئية ( أشعة الكاثود ) تسارعت من الكاثود إلى الأنود بسبب فرق الجهد ، و توصل طومسون إلى أن هذه الجسيمات ذات شحنة سالبة . 

- من خلال التجربة استطاع طومسون تحديد النسبة بين الشحنة و الكتلة ، و وجدها ثابتة. 

- استنتج طومسون أن الجسيمات مكونات سالبة لجميع الذرات ( إلكترونات )

- لاحظ طومسون أن حزمة الإلكترونات تؤثر فيها قوتان متعاكستان كهربائية و مغناطيسية و لكي تستمر في الحركة في خط مستقيم يجب أن تكون القوة المغناطيسية تساوي القوة الكهربائية 

- القوة المغماطيسية عمودية على السرعة لذلك تتحرك الإلكترونات في مسار دائري يعطى بالعلاقة : 

- استطاع حساب سرعة الإلكترونات من خلال معرفة شدة المجال الكهربائي و المجال المغناطيسي

- من خلال معرفة نصف قطر المسار استطاع حساب الشحنة النوعية للالكترون

 

تحليل النظائر :

- تصطدم الأيونات بالكاشف في أماكن مختلفة حيث عددها و موقعها يعتمد على نوع مادة الأيونات . ( الموقع يعتمد على كتلة الأيون حيث يزداد نصف القطر بزيادة الكتلة ، و عددها يعتمد على عدد نظائر العنصر) 

- نصف القطر يمكن تحديدة من خلال المسافة بين مكان اصطدام الأيون و الشق
الموجود في الإلكترود ( حيث هذه المسافة تساوي القطر 2r) 

مثال : ( أيونات الكروم ) 

- العلامات الأربع الحمراء تشير إلى أن عينة الكروم تحتوي على أربعة نظائر. %51 . 

- يدل عرض العلامة على نسبة وجود النظير. ( تزداد النسبة بزيادة العرض ) . 

- النظير 52 هو النظير الأكثر وجودا ( عرضها و شدة لمعانها أكبر) . 

- مجموع نسب النظائر يساوي 100.% . 

- في الشكل المجاور الأيونات أحادين التأين _(+1). 

- للحصول على أيون ثنائي التكافؤ يجب زيادة تسرع الإلكترونات عن طريق زيادة المجال الكهربائي بزيادة فرق الجهد . ( يتحكم بذلك مشغل المطياف )

تطبيقات للمطياف : 

- استخدام مطياف الكتلة الفصل النظائر و معرفة نسبتها ( مثال : فصل عينة من اليورانيوم إلى النظائر المكونة لها 

- يستخدم مطياف الكتلة التحليل الغلاف الجوي و التربة في المريخ و أجسام أخرى في النظام الشمسي . 

- يستخدم مطياف الكتلة في العلوم الجيولوجية و المستحضرات الدوائية و البيولوجية 

- يستخدم في الطب الشرعي . 

- يستخدم في المطارات للكشف عن آثار متفجرات التي يحملها المسافرون في الحقائب أو ملابسهم .

 

المجالات الكهربائية و المغناطيسية في الفراغ

- لاحظ العالم أورستید انحراف إبرة البوصلة عند اقترابها من سلك يسري فيه تيار كهربائي ( شحنة متحركة ). ومنها استنتج أن هنك علاقة بين الكهرباء والمغناطيسية. وأن التيار المتغير يولد مجالا مغناطيسيا متغيرا. 

- بعد ذلك اكتشف كل من العالمين ( مایکل فارادي و جوزيف هنري ) أن المجال مغناطيسي المتغير ينتج كذلك مجال كهربائي متغیر 

- اقترح ماكسويل أيضا أن الشحنات الكهربائية ليست ضرورية ، فالمجال الكهربائي المتغير وحده يمكن أن يولد مجالا مغناطيسيا. ثم توقع ماكسويل أن كلا من الشحنات المتسارعة والمجالات المغناطيسية المتغيرة تولد مجالات كهربائية ومغناطيسية تتحرك معا في الفضاء

- تأكد العالم هيرتز أن هذه الموجة يمكنها أن تنتقل في الفضاء . 

- أطلق على وحدة قياس التردد اسم ( هيرتز Hz) تكريما له 

الموجات الكهرومغناطيسية 

- موجات تتكون من مجالين (كهربائي و مغناطيسي ) متذيذيين و متعامدين على بعضهما البعض و في اتجاه متعامد على اتجاه سرعة الموجة . 

- تنتقل عبر الفضاء بسرعة الضوء. 

* يوضح الشكل المجاور : 

- يمكن لمجال كهربائي أن ينشأ عن مجال مغناطيسي ما ( الشكل يسار) لاحظ خطوط المجال عبارة عن حلقت مغلقة وخلاف المجال الكهرباء الساكنة حيث لا توجد شحنات تبدأ عندها الخطوط أو تنتهي. 

- يمكن لمجال مغناطيسي أن ينشأ عن مجال كهربائي متغير ( الشكل يمين ). 

خصائص الموجات الكهرومغناطيسية :

الشكل المجاور: 

1- تتذبذب المجالات الكهربائية والمغناطيسية التي تتألف منها الموجة الكهرومغناطيسية في اتجاهات متعامدة على بعضها البعض و في اتجاه متعامد على اتجاه سرعة الموجة .

2- تعتبر موجات مستعرضة ( الانتشار يعامد الاهتزاز) 

3. تنتقل عبر الفراغ و يمكن انتقالها عبر الوسط 

4. أكبر سرعة لها في الفراغ ( c=3x10 m/s ) و في الهواء أقل قليلا (نعتبرها تقريبا مساوية لها في الفراغ). أما في الأوساط الأخرى أقل من سرعتها في الفراغ .

5- بالعلاقة بين السرعة و الطول الموجي  في الفراغ و الهواء )

استخدامات الموجات منخفضة التردد ( الأطوال الموجية الكبيرة )

( انظر الصفحة السابقة ) 

- تستخدم أقل الموجات ترددا في البث الإذاعي و التلفزيوني 

- موجات الهواتف الخلوية و نظام تحديد الموقع ( أكثر من تردد موجات الراديو ) 

- موجات الميكروويف مثل جهاز الميكروويف المستخدم في المنزل . 

- الأشعة تحت الحمراء اكثر تردد مما سبق ( أقل طول موجي ) تستخدم في مناظير الرؤية الليلية و تستخدم في قياس درجة حرارة الجسم من خلال الاشعاع الحراري للجسم الساخن . و التدفئة و أجهزة التحكم عن بعد .

- الأشعة فوق البنفسجية هي الأعلى تردد في الطيف المرئي و تستخدم في تأيين الذرات و الجزيئات و التفاعلات الكيميائية.  و كذلك في التعقيم و بعض الصناعات الإلكترونية ( أشباه الموصلات ) 

استخدامات الموجات عالية التردد ( الأطوال الموجية قصيرة جدا) 

- موجات الأشعة السينية ( أشعة x ).

يتم توليدها عن طريق قذف ذرات إلكترونات سريعة فتحرر إلكترونات من مدارات داخلية للذرة و تعيد الذرة ترتيب إلكتروناتها مطلقة الأشعة السينية .

تم اكتشافها من قبل العالم ( رونتجن ) حيث استخدم الأنبوبة في الشكل المجاور و فرق جهد كبير جدا . 

من استخداماتها تصوير العظام للكشف عن الكسور و الأسنان و القضاء على بعض الأورام السرطانية و تصوير الحقائب في المطارات لكنها ضارة أشعة X للإنسان إذا تعرض لها بكميات كبيرة . 

- أشعة جاما :

تردداتها عالية جدا و طاقتها كبيرة جدا و نفاذيتها كبيرة داخل الأجسام . لذلك تستخدم للكشف عن المواد الخطرة في حاويات الشحن ، و كذلك في علاج بعض الأمراض السرطانية .

- يعمل مذبذب جهاز الإرسال على زيادة فرق جهد التيار المتردد المستحث في الملف الثانوي للمحول . ثم يضاف التيار إلى الملف و المكثف ، و بالتالي يتواصل تذبذب الدائرة .

- في المحول تكون الذبذبة المكبرة الناتجة عن الملف الثانوي في حالة رنين مع دائرة الملف والمكثف، وتحافظ على استمرار حدوث الاهتزازات.
 

الترددات المضبوطة بالتجويف الرنان 

- يمكن زيادة التردد في دائرة الملف عن طريق خفص قدرة الملف على تخزين الطاقة و تقليل سعة المكثف . 

- تنشأ موجات الميكروويف عن طريق التجويف الرنان (صندوق فلزي مستطيل الشكل يعمل كملف و مكثف و يتحكم في التردد) 

- لانتاج موجات عالية التردد يجب تقليل حجم الصندوق إلى أن يصبح بحجدم الجزيء للترددات العالية جدا . 

- الأشعة تحت الحمراء تنتج عن طريق اهتزاز النوى داخل الجزيئات 

- موجات الضوء و الترددات الأعلى ( أشعة X ) تتولد نتيجة حركة الالكترونات داخل الذرات . 

- أشعة جاما بسبب تسارع الشحنات في الأنوية الذرية 

- لماذا لا يستخدم التجويف الرنان في توليد الأشعة تحت الحمراء 

لا يمكن استخدام موجات الأشعة تحت الحمراء لأنها تنتج داخل الحزبنات. يجب أن يكون التجويف الرنان أصغر من الحد الممكن - الحجم الجزيئي. 

الموجات الناتجة بواسطة الكهرباء الإجهادية : (الكهروضغطية ) 

- مثال : بلورة الكوارتز تنشأ عند تعرضها لفرق جهد كهربائي ( يسمى الكهرباء الإجهادية ).

- إذا كان فرق جهد التيار متردد فإن البلورة ستهتز بتردد معين . وهذا التردد يعتمد على سمك البلورة حيث يزداد التردد بنقصان

- ينشأ في البلورة قوة دافعة كهربائية نتيجة لاهتزاز البلورة يمكن تضخيمها و اعادتها إلى البلورة لتواصل الاهتزاز و عادة يكون تردد الاهتزازات ثابتة . لذلك تستخدم البلورة على نطاق واسع ( الأجهزة الخلوية الساعات و التلفاز و الكمبيوتر )
 

شارك الملف