تعلم الإلكترونيات على شكل تمارين متسلسله للمهندس /أسامه مطر

[ابراهيم جاد]

   

بسم الله

تمهيد
يحدد قانون أوم العلاقة بين الجهد والتيار والمقاومة في أي دائرة كهربائية

الجهد قوة تدفع التيار خلال المقاومة....... والمقاومة تعني أي حمل على الدائرة​

حيث يتناسب التيار طردياً مع الجهد ويتناسب (التيار) عكسياً مع المقاومة
فتصبح الصيغة الرياضية أن التيار يساوي الجهد مقسوماً على المقاومة بشرط التعويض عن القيم بالوحدات الأساسية وهي :
الجهد ...... بالفولت VOLT -------- ورمزه (V). وتمييزه (V)
التيار ....... بالأمبير AMPERE------ ورمزه (I). وتمييزه.. (A)
المقاومة..... بالأوم OHM---------- ورمزها (R) وتمييزها (Ω)

​

وعندما نريد قياس جهد دائرة نضع الملتيميتر على مدي قياس الجهد ونوصل طرفي القياس بالتوازي مع مصدر الجهد

​

وعندما نريد قياس التيار نقوم بقص الدائرة ونضع مدي قياس الملتيميتر على التيار ونضع طرفي القياس مكان القص على أن يكون الطرف الأحمر باتجاه القطب الموجب لمصدر الجهد

​

وعندما نريد قياس المقاومة يجب فصل مصدر الجهد ويفضل إخراجها تماماً من الدائرة ثم نقيسها على مدى المقاومات كما سبق

ملاحظة: تكون المقاومة الداخلية للملتيميتر أقل ما يمكن عند قياس التيار وأعلى ما يمكن عند قياس الجهد

​

اسم التمرين:

تحقيق قانون أوم

الأهداف السلوكية:

- قياس التيار
- قياس الجهد
- قياس المقاومة
- التأكد من صحة قانون أوم (حساب التيار = قياسه)

الأدوات والمعدات المستخدمة:
صندوق العدة.... مجموعة أسلاك للتوصيل .... ساعة الفحص الرقمية sanwa ....حجر راديو أو بطارية B..9V ...مقاومة مناسبة ... لوحة فيبر صغيرة (التي استخدمت في السابق)

احتياجات الأمن والسلامة:

- عدم قياس تيار البطارية مباشرة
- التدقيق في استخدام الساعة لفحص الجهد والساعة لفحص التيار

الخطوات الأدائية:

- نظف ورتب طاولة العمل وجهز الكاوي
- حسب جهد البطارية المتاحة لديك استخدم قانون أوم للحصول على قيمة مقاومة تمرر A..10mA. وعندما تحصل على قيمة المقاومة استخدم نفس المقاومة إن وجدت أو أقرب قيمة قياسية لها وسجلها في الجدول (البنود السفلى)
- وصل البطارية على لوحة الفيبر باستخدام الأسلاك
- إلحم طرف المقاومة مع القطب السالب للبطارية والمثبت على لوحة الفيبر
- إلحم طرف المقاومة الثاني في مكان حر على لوحة الفيبر
- ضع مدى قياس الساعة الملتيميتر على قياس التيار ووصل الطرف الأسود مع الطرف الحر للمقاومة والطرف الأحمر على القطب الموجب للبطارية واقرأ النتيجة
- استخدم ساعة فحص ثانية إن وجدت وضعها على مدى قياس الجهد وقم بقياس الجهد على طرفي البطارية متزامناً مع قياس التيار (يمكنك ذلك وحدك) ولكن يفضل أن تجد من يساعدك
- إذا لم يتوفر لديك ساعة قياس ثانية فقم بقياس التيار على مدى التيار وسجل النتيجة ثم اقصر مكان القياس وغير المدى لقياس الجهد وقس جهد البطارية حال وصل المقاومة وسجل الجهد
- أكمل البيانات التالية من واقع تمرينك (استبدل القيم الموجودة)
1- قيمة المقاومة اللونية = R=100Ω المقاومة المحسوبة كانت R=150Ω
2- قيمة المقاومة قياساً = R=98Ω
3- جهد البطارية قياساً بدون وصل المقاومة = V=1.55V
4- جهد البطارية قياساً بعد وصل المقاومة = V=1.45V
5- التيار المقاس = I=14.5mA
6- حساب قيمة التيار مع مراعاة أن قيمة المقاومة هي القيمة اللونية وقيمة الجهد على طرفي البطارية حال توصيل المقاومة = I= 14.5mA وهو نفس التيار المقاس تماماً
7- النتائج السابقة منفذة عملياً ولو كانت هنالك فروق طفيفة فلا مانع وقد استخدمنا القيمة اللونية للمقاومة بدل المقاسة بسبب أن الملتيميتر في العادة أنقص قيم المقاومات المقاسة جميعها
- النتيجة : أن حساب التيار يساوي قياسه بمعنى أننا طبقنا قانون أوم
- أعد نفس التمرين بأي قيم بطاريات سليمة متوفرة لديك ستجد دائماً أن القيمة المقاسة للتيار = القيمة الحسابية مع السماح ببعض الخطأ على أن لا يتجاوز T = 5%
التقويم:

لماذا يفضل استخدام ساعتي قياس في آن واحد؟
لماذا أهملنا قيمة ممانعة (أو مقاومة) مقياس التيار؟ وهل وجوده بالدائرة يزيد التيار أم بنقصه؟ وهل أثر ذلك على النتيجة؟
لماذا أهملنا قيمة المقاومة الداخلية للبطارية؟ وهل وجودها بالدائرة يزيد التيار أم بنقصه؟
عند قياس الجهد فإن ممانعة ساعة القياس تكون موصولة على التوازي مع الحمل فهل أثر ذلك على النتيجة؟

الملاحظات:
في هذا التمرين أنت تستخدم معظم خيارات الملتيميتر فيكون تنفيذه إلزامي

التقييم:
مهم لاستخدام وفهم كيفية القياس
إذا تمكنت من الإجابة المنطقية على الأسئلة التقويمية فأبشر لأنك ستكون فني جيد
وإذا لم تتمكن فما زالت الفرصة أمامك – ولكن عليك مضاعفة جهدك ودراسة مواد نظرية أكثر- ولا تكتفي بالنظري الموجز الذي اسرده في بداية التمارين أو خلالها

 

 

[ابراهيم جاد]

   

بسم الله


اسم التمرين:

تحقيق العلاقة الطردية بين الجهد والتيار

الأهداف السلوكية:

- قياس متعدد للتيار
- قياس متعدد للجهد
- قياس المقاومة
- التأكد من العلاقة بين الجهد والتيار
الأدوات والمعدات المستخدمة:
صندوق العدة.... مجموعة أسلاك للتوصيل .... ساعة الفحص الرقمية sanwa ... عدد 2 حجر راديو أو عدد 2 بطارية B..9V (أو الخلط بينهما والخلط للتمرين فقط)...المقاومة المستخدمة في التمرين السابق ... لوحة فيبر صغيرة (التي استخدمت في السابق)

احتياجات الأمن والسلامة:

- عدم قياس تيار البطارية مباشرة
- التدقيق في استخدام الساعة لفحص الجهد والساعة لفحص التيار

الخطوات الأدائية:

- نظف ورتب طاولة العمل وجهز الكاوي
- على نفس تمرينك السابق ونفس المقاومة المستخدمة سمي البطارية B1
- وصل بطارية ثانية على التوالي مع الأولى سمها B2
- طرف المقاومة الثاني مازال في مكان حر على لوحة الفيبر

​

- من أجل قياس التيار الذي تدفعه البطارية B1 ضع مدى قياس الساعة الملتيميتر على قياس التيار ووصل الطرف الأسود مع الطرف الحر للمقاومة والطرف الأحمر على القطب الموجب للبطارية B1 واقرأ النتيجة – نفس خطوة التمرين السابق – واعتبر القياس A1 وسجلها بالجدول
- من أجل قياس التيار الذي تدفعه البطارية B1 +B2 ضع مدى قياس الساعة الملتيميتر على قياس التيار ووصل الطرف الأسود مع الطرف الحر للمقاومة والطرف الأحمر على القطب الموجب للبطارية B2 والتي هي متصلة على التوالي مع B1 واقرأ النتيجة واعتبرها A2 وسجلها بالجدول
- استخدم ساعة فحص ثانية إن وجدت وضعها على مدى قياس الجهد وقم بقياس الجهد على طرفي البطارية B1 متزامناً مع قياس التيار A1 (يمكنك ذلك وحدك) ولكن يفضل أن تجد من يساعدك وسجل النتيجة A1 في الجدول وكذلك الجهد V1
- استخدم ساعة الفحص الثانية مرة أخرى وقم بقياس الجهد على طرفي البطاريتين B1+B2 متزامناً مع قياس التيار A2 وسجل النتيجة A2 في الجدول وكذلك الجهد V2
- أكمل البيانات التالية من واقع تمرينك
- قيمة المقاومة اللونية ............................= R=1KΩ
- الجهد على طرفي B1 مع وصل المقاومة........= V=9.04V
- التيارA1 المار في المقاومة مع B1.............=B1 9.12mA
- الجهد على طرفي B1+B2 مع وصل المقاومة..V=17.8V- .=B1+B2=


التيار A2 المار في المقاومة مع B1+B2.......=A=18.03mA

النتائج السابقة منفذة عملياً ولو كانت هنالك فروق طفيفة فلا مانع وقد استخدمنا القيمة اللونية للمقاومة بدل المقاسة بسبب أن الملتيميتر في العادة أنقص قيم المقاومات المقاسة جميعها
- النتيجة : يزيد التيار بزيادة الجهد عند ثبوت الحمل (المقاومة)
- أعد نفس التمرين بأي قيم بطاريات سليمة متوفرة لديك ستجد دائماً أن التيار يزيد بزيادة الجهد
التقويم:

هل تأكدت من زيادة التيار بزيادة الجهد عند ثبوت قيمة الحمل (المقاومة)
ما هو رأيك في هذه العبارة (إذا زاد التيار يزداد الجهد عند ثبوت قيمة المقاومة)
طبق قانون أوم على النتائج السابقة وتأكد أنك تقيس التيار بشكل سليم

الملاحظات:
احصر المهارات التي تدربت عليها منذ بداية التدريب وحتى الآن واعلم أن إتقان هذه المهارات ضرورة ملحة قبل أن تفكر في أي عمل إلكتروني

 

 

[ابراهيم جاد]

   

بسم الله
المحولات
TRANSFORMERS​

الحاجة للمحولات
سبق وأن تحدثنا عن البطاريات كأحد مصادر الطاقة أو القوة الدافعة الكهربية أو الجهد الكهربي
والمحولات ليست من مصادر الطاقة ولكنها محول للطاقة من شكل إلى شكل أخر حسب متطلبات الحالة

​

محطات توليد الطاقة وجدت أن أفضل جهد من الناحية الاقتصادية هو توليد الجهد VAC..5KV ووجدوا أبضاً أن نقل الطاقة عبر الأسلاك لمسافات بين المدن تكون VAC..22KV كأفضل جهد اقتصادياً ثم بين الأقطار تكون فوق VAC…35KV ووجدوا أبضاً أن أفضل جهد منزلي هو الجهد VAC..220V وبعض الدول وجدت أن ال VAC..110V هو أكثر أمناً
والأجهزة المنزلية منها ما يعمل على VAC..220V مباشرة ومنها ما يعمل على دون ذلك كالراديو مثلاً
ومن أجل التغيير من جهد إلى جهد فنحن بحاجة إلى المحولات سواء الرافعة للجهد أو الخافضة للجهد

القدرة الكهربية
قانون أوم السابق V = I x R تعرض للعلاقة بين الجهد والتيار والمقاومة وهو قانون أساسي جداً في الهندسة الكهربية واشتقت منه بقية القوانين وما يهمنا هنا القدرة فما هي القدرة الكهربائية
القدرة الكهربائية: هي معدل تحول الطاقة الكهربائية داخل الدائرة الكهربائية إلى أي شكل آخر من أشكال الطاقة سواء طاقة ميكانيكية أو طاقة حرارية أو طاقة مخزنة داخل مجال كهربائي أو مجال مغناطيسي
و القدرة كمية و وحدة قياسها هي واط (وات) و تحسب القدرة الكهربائية حسب قانون جول : P = V x I حيث
P تعني القدرة وتمييزها W واط أو وات
V تعني فرق الجهد وتمييزه V فولت
I يعني التيار المار في الدائرة وتمييزه A أمبير

المحول: Transformer

​

هو جهاز مؤلف من ملفين من الأسلاك المنفصلة الملفوفة حول صفائح من الحديد المطاوع
يسمى الطرف المرتبط بالمولد الكهربي (مصدر الجهد) بالملف الإبتدائي بينما الطرف المرتبط بالحمل يسمى الثانوي.
يستخدم المحول لتغيير قيمة الجهد الكهربي في نظام نقل الطاقة الكهربائية الذي يعمل على التيار المتردد حيث لا يمكن أن يعمل المحول في أنظمة التيار المستمر.
فإذا كان جهد الطرف الثانوي أقل من جهد الإبتدائي كان المحول خافضا للجهد

​

أما لو كان جهد الثانوي أعلى من جهد الإبتدائي كان المحول رافعا للجهد
مبدأ عمل المحول الكهربي
يقوم مبدأ عمل المحول الكهربي على قانون فرداي للحث الكهرومغناطيسي الذي ينص على أن قيمة القوة المحركة الكهربائية (الجهد الكهربائي) تتناسب طرديا مع معدل تغير التدفق المغناطيسي . لهذا السبب فإن المحول لا يعمل في أنظمة التيار المستمر لإن التيار المستمر يخلق مجالا مغناطيسيا ثابتا مقدار تغيره يساوي الصفر فلا يمكن خلق جهد كهربي حينها بطريقة الحث و هذا أحد الأسباب الرئيسية لتفضيل التيار المتردد على المستمر حيث التيار المستمر لا يوجد له طريقة عملية واقتصادية لتحويل قيمة الجهد .
حينما يسري تيار كهربائي في لفات الطرف الإبتدائي ينتج فيض مغناطيسي و بما أنه لا يوجد أي اتصال أو تلامس بين الطرفين الإبتدائي و الثانوي فإن الفيض المغناطيسي يسري في دائرة مغناطيسية بين الطرفين و وقتما يصل الفيض لملفات الطرف الثانوي يبدأ جريان تيار في هذه اللفات
وهنالك العديد من القوانين والمسائل الخاصة بتحديد عدد لفات الإبتدائي والثانوي في المحولات وكذلك حجم القلب الحديدي ونوعه وشكله وسمك السلك ونوعه وطريقة اللف وجميع هذه الأمور من اهتمام الهندسة الكهربية وليس الإلكترونية ونحن سوف نتعرض فقط لما يهمنا فقط في المحول والمستخدم للتحويل من الجهد VAC = 220 إلى ما دون ذلك ويعمل على تردد H = 50Hz أي المحول الخافض
القلب الحديدي:
ووظيفته تجميع خطوط الفيض المغناطيسي وعدم تشتيتها وكلما كان زمن البقاء المغناطيسي لمعدن القلب قريباً من زمن نصف دورة التردد كلما كان أفضل وقل الفقد
السلك:
يصنع من النحاس المطلي بالورنيش ليكون معزولاً حيث يعتمد طول السلك على عدد اللفات وعدد اللفات يعتمد على قيمة جهد الملف أما سمك السلك فيعتمد على قيمة التيار المار في دائرته
وتكون قدرة الملف الابتدائي مساوية لقدرة الملف الثانوي مطروحاً منها المفاقيد بسبب التيارات الدوامية أو الإعصارية وغير ذلك وعند إهمال الفقد يحقق المحول المعادلات التالية:
قدرة الدخل = قدرة الخرج
التيار في الملف الإبتدائي مضروباً في الجهد على طرفيه = يساوي التيار في الملف الثانوي مضروباً في جهد الخرج وبصيغة أخرى I in X V in = I out X Vout
مثال:
استخدم المصمم عدد 2000 لفة للملف الإبتدائي لمحول خافض جهد خرجه VOUT = 12V وتياره I OUT = 1.5A
احسب تيار الملف الإبتدائي واحسب عدد لفات الثانوي
بالتعويض المباشر في المعادلة I in X V in = I out X Vout نجد أن IX220=1.5X12
اذاً I in = 18 مقسومة على 220 Iin =82 mA

​

وعدد لفات الثانوي تساوي 109 لفة

ومن خلال هذه المعادلة نجد أن تيار الملف الإبتدائي في المحولات الخافضة أقل, مما يستلزم سلكاً أرفع من سلك الملف الثانوي وفي نفس الوقت يكون عدد لفات الإبتدائي أكبر من عدد لفات الثانوي وبالتالي يكون ملف الابتدائي أطول من ملف الثانوي
إذاً الإبتدائي سلك أطول وأرفع فتكون مقاومته أعلى
الثانوي سلك أقصر وأسمك فتكون مقاومته أقل
والعلاقة بين طول السلك وسمكه ومقاومته هي التي تهمنا من كل ما سبق
ملاحظة: استعنت بموقع ويكيبيديا ... يمكنك الضغط وتتبع الروابط

 

 

[ابراهيم جاد]

   

بسم الله

اسم التمرين:

فحص المحول
الأهداف السلوكية:

قياس الملف الابتدائي
قياس الملف الثانوي
التمييز بين الابتدائي والثانوي من حيث القيمة الأومية للقياس
تحديد جهد الدخل (الابتدائي)
تحديد جهد الخرج (الثانوي)


الأدوات والمعدات المستخدمة:
ساعة الفحص الرقمية sanwa محول خافض معروف الأطراف

احتياجات الأمن والسلامة:

لا تحاول وصل المحول بالتيار الكهربي

الخطوات الأدائية:

1- أحضر محولاً خافضاً للجهد موضح عليه أكثر ما يمكن من التفاصيل
2- ارسم المحول في دفترك العملي كما هو ومن ناحية توضح القيم المكتوبة عليه

​

3- ارصد المعلومات المكتوبة في جدول
4- تعرف على أطراف المحول من الجدول المرفق

​

5- استخدم الملتيميتر لقياس جميع الأطراف و كل طرفين يقيسان معاً سجلهما في الخانات اليمنى
1- سجل أمام كل طرفين قيمة القياس Ω بالأوم

​

2- الأطراف التي قيمة مقاومتها أعلى هي لفات الإبتدائي (في المحولات الخافضة)
3- الأطراف التي قيمة مقاومتها أقل هي لفات الثانوي (في المحولات الخافضة)
4- بعد أن كونت فكرة عن اللفات حاول أن ترسم الشكل الفني للمحول موضحاً علية الألوان وقيمة المقاومة والجهد أو أكمل الناقص في هذا الجدول

التقويم:

- لماذا يقيس الثانوي مقاومة أقل من الإبتدائي
- ما هو القياس بين ملفات الإبتدائي والثانوي؟ وعلى ماذا يدل ذلك؟
- كيف تعرف طرف الوسطنة
- لو كان المحول يعمل على جهد ACV110 وكذلك جهد ACV220 وله ثلاث أطراف دخل فكيف تعرف ذلك؟
- لو كان المحول يعمل على الجهد ACV220 أو الجهد ACV230 وله ثلاث أطراف دخل فكيف تعرف ذلك؟
الملاحظات:
لا حظ واهتم بالعلاقة اللونية للأسلاك

 

 

[ابراهيم جاد]

   

اسم التمرين:

إيجاد العلاقة بين حجم المحول وتياره

الأهداف السلوكية:

تحديد العلاقة بين حجم المحول وتياره
تحديد العلاقة بين مقاومة الابتدائي وتيار الثانوي
تحديد العلاقة بين مقاومة الثانوي وجهده

الأدوات والمعدات المستخدمة:
ساعة الفحص الرقمية sanwa ...... أنواع متعددة ومختلفة من المحولات الخافضة ويفضل المكتوب عليها القيم ..... ورق مربعات (رسم هندسي) أو اسكتش ..... مسطرة عادية

احتياجات الأمن والسلامة:

لا تحاول وصل المحول بالتيار الكهربي
الخطوات الأدائية:

1- أحضر أكبر مجموعة ممكنة من المحولات الخافضة المختلفة الحجم ورتبها أمامك حسب حجمها
2- ارسم الشكل الفني للمحول في دفترك العملي في الجدول المرفق (كما تعلمت في التمرين السابق)
3- قم بقياس طول وعرض وارتفاع قلب المحول واضرب القيم الثلاث في بعض لتحصل على حجم القلب وسجل النتيجة في الجدول

​

4- حدد الملف الثانوي وقس مقاومته وسجلها في الجدول (إذا كان موسطن فقس لونين مختلفين)​

5- حدد الملف الإبتدائي وقس مقاومته وسجلها في الجدول
6- ارصد باقي المعلومات عن المحول وسجلها

​

7- احسب تيار الملف الابتدائي وسجل القيمة في الجدول I in X V in = I out X V out .
8- من خلال الجدول استخدم ورق المربعات وفرغ النتائج لكي تحصل على العلاقات التالية:
أ‌- منحنى العلاقة بين مقاومة الإبتدائي على المحور الأفقي وتيار الثانوي على المحور الرأسي
ب‌-منحنى العلاقة بين حجم المحول على المحور الأفقي وتيار المحول على المحور الرأسي
ت‌- وهاتين العلاقتين السابقتين هما الأكثر وضوحاً في خواص المحولات

​

9- بعد رصدك للنتائج من المفترض أنك توصلت للعلقة بين حجم المحول تياره

التقويم:

-هل هنالك علاقة بين تيار الثانوي ومقاومته؟ وما هي إن وجدت؟
-هل هنالك علاقة بين تيار الابتدائي ومقاومته؟ وما هي إن وجدت؟
-كيف تقدر تيار خرج المحول الخافض؟
-كيف ستعرف جهد دخل المحول؟
-كيف تحدد جهد خرج المحول؟
-هل حسب نتائجك توصلت لعلاقة واضحة بين حجم المحول وجهد خرجه؟
-لديك المحول بالمعلومات التالية:- PRI: 220VAC (BLACK)
---------------------EC:9VAC*2(RED) 0.3A
---------------------C.T (WHITE)
هل تستطيع تحديد أطرافه ورسمه وفحصه ومعرفة دخله وخرجه؟
الملاحظات:
اذا كان خرج المحول بثلاثة أسلاك اثنان بلون وآخر بلون مختلف فيكون المحول موسطن (الشكل الاول)
اذا كان خرج المحول بسلكين فقط فيجب أن يكونا بنفس اللون (الشكل الثاني)
اذا كان المحول بخرج ثلاثة أسلاك أو أكثر ولا يوجد بينها أسلاك متماثلة فتكون خروجه مختلفة (الشكل الثالث)