م اسلام معروف
مؤسسي ريبير
- إنضم
- 21 مارس 2009
- المشاركات
- 2,130
- مستوى التفاعل
- 10
(درس خصوصي) أ ب الكترونيات من البدايه حتي ما قبل الاحتراف للمبتدئين
تعريف الموصلات الكهربائيه : هي مواد ينتقل بواسطتها التيار الكهربائي وتقسم جميع المواد المعروعه في الطبيعه حسب قابليتها للتوصيل الي
مواد جيدة التوصيل
مواد نصف موصله
مواد عازله
1- الموصلات : تكون قوة جذب النواه للالكترونات ضعيفه جدا بحيث تستطيع الالكترونات الانتقال والتحرك بسهوله من ذرة الي اخري وتعتبر المعادن من اجود الموصلات وكذلك الكربون ومحاليل الاملاح
2- اشباه الموصلات : هي مواد عازله في حالتها الطبيعيه ولكن اذا وقعت تحت تاثير خارجي فانها تنتقل من تلك الحاله الي حالة التوصيل المعروفه
3- المواد العازله : ويكون فيها انجذاب الالكترونات الي النواه قوي جدا ولذلك لا تستطيع تلك الالكتورنات التحرك للتوصيل في حين ان الكهرباء ما هي الا سيل من الالكترونات
**ملحوظه: لا يوجد علميا عازل مثالي طبيعي فجميع المواد تستطيع توصيل التيار الكهربائي ولو بدرجة رديئه جدا جدا وتكون النسب بمقدار 20(10)
شروط سريان التيار الكهربائي ::
- ان تكون هناك دائرة كامله تتحرك حولها الالكترونات فاذا لم تستطيع الالكترونات العوه الي نقطه البدايه فان سيان التيار يتوقف
- ان يكون هناك تاثير يحرك تلك الالكترونات ويسبب استمرارها وغالبا ما يبدا بجهد عالي حول الدائرة وينتهي الي المصدر بجهد منخفض ويسمي هذا التاثير بالقوه الدافعه الكهربيه
Q= CHARGE coloum
T= TIME second
جهاز قياس التيار وهو الاميتر ويربط علي التوالي مع الدائرة الكهربائيه
اذن التيار الكهربائي هو مقياس الشحنات الكهربائيه في الموصل في كلا الاتجاهين (يعني السالبه والموجيه)
P = i2r وهي قدرة الحمل عندما يكون التيار معلوم
P = v2/r وهي القدره عندما تكون الفولتيه معلومه
الدائره الكهربيه وعناصرها
Electrical circuit and components
ويمكن للدائرة الكهربيه ان تحمل كثيرا من العناصر ولكن تمثل جميع العناصر بدلالة 3 عناصر وهي
المقاومه resistance
المكثف capacitor
المحاثه inductor
فالمقاومه تمثل العنصر المسئول عن استهلاك الطاقه والمكثف يمثل العنصر الذي يقوم بخزن الطاقه والمحاثه تثوم بخزن الطاقه في المجال المغناطيسي
وتنقسم العناصر الي ::
- عناصر فعاله وهي تزود الدائرة بالطاقه كالبطاريات والمولدات
- عناصر غير فعاله وتقوم بتحويل الطاقه من شكل لآخر كالحركه او الحراره
قبل الحديث عن المقاومه ينبغي معرفة
قانون اوم
R=V/I
تتحرك الشحنات داخل مادة الموصل في شكل تيار كهربي تحت تأثير مجال كهربي داخل مادة الموصل. وهنا يجب التنويه انه يمكن للمجال الكهربي بالتواجد داخل مادة الموصل طالما أن الشحنات في حالة حركة. (لأن في حالة الكهربية الساكنة إذا تعرض موصل معزول لمجال كهربي فإن ذلك يؤدي لحركة الشحنات لتستقر في النهاية على سطح الموصل وتكون حالة من الكهربية الساكنة electrostatic وينتج عن ذلك أن يصبح المجال الكهربي داخل مادة الموصل تساوي صفر). ولكن في حالتنا هذه فإن الشحنات تتحرك عبر دائرة مغلقة وتستمر في الحركة طالما المجال الكهربي موجود وتسمى هذه بـالكهربية غير الساكنة nonelectrostatic.
افترض موصل مساحة مقطعه A يحمل تياراً كهربياً شدته I، فإن كثافة التيار current density J يعرف بأنه التيار الكهربي لكل وحدة مساحة حيث ان
I = n qAv Dt
كلاً من كثافة التيار الكهربي J والمجال الكهربي E ينشأن في داخل مادة الموصل طالما وجد فرق جهد كهربي مطبق على طرفي الموصل. إذا كان فرق الجهد الكهربي ثابت فإن التيار الكهربي يكون ثابت أيضاً. وكذلك فإن كثافة التيار الكهربي تتناسب طردياً مع شدة المجال الكهربي أي أن
حيث أن s هي ثابت التناسب وتسمى الموصلية conductivity للموصل. والمواد التي تخضع لهذه المعادلة نقول أنها تحقق قانون أوم
المواد التي تحقق قانون أوم في أن المجال الكهربي والتيار الكهربي يتناسبان تناسباً طردياً تسمى مواد أومية ohmic والمواد التي لا تحقق قانون أوم تسمى مواد غير أومية nonohmic. وبالتالي قانون أوم هو قانون تجريبي وينطبق على عدد محدد من المواد.
لنفترض موصل طوله L ومساحة مقطعه A كما في الشكل أدناه، فإذا طبق فرق جهد كهربي على طرفي السلك فإنه سينشئ مجال كهربي E في الموصل
وحيث أن العلاقة بين المجال الكهربي وفرق الجهد الكهربي هي
V = E L
ويمكن ان نعبر عن كثافة التيار الكهربي المار في الموصل بأنه
والمقدار يسمى المقاومة resistance للموصل.
ونجد من المعادلة الأخيرة أن المقاومة R لها وحدة فولت على أمبير V/A وتسمى الأوم ohm ويرمز لها بالرمز W
1W = 1 V/A
وهذا يعني أنه عندما يكون فرق الجهد الكهربي يساوي 1 فولت على طرفي موصل ينتج عنه تيار شدته 1 امبير تكون مقاومة الموصل 1 اوم. أو اذا كان هناك جهاز كهربي يعمل على 120 فولت ويستهلك تياراً كهربياً شدته 6 امبير تكون مقاومة الجهاز 20 أوم.
المقاومة النوعية Resistivity
مقلوب الموصلية يسمى المقاومة النوعية للموصل
وبالتالي يمكن التعبير عن مقاومة الموصل بدلالة المقاومة النوعية على النحو التالي:
حيث rهي المقاومة النوعية ووحدتها W . m،
Resistivity of various materials at 20 oC
ملاحظة:
تعتمد مقاومة الموصل على الأبعاد الهندسية للموصل بينما المقاومة النوعية تعتمد على التركيب الذري للموصل. وكلأ من المقاومة والمقاومة النوعية يعتمدان على درجة الحرارة.
من المعادلة السابقة نستنتج أن مقاومة موصل تتناسب طرديا مع طوله وعكسياً مع مساحه مقطعه، فإذا تضاعف طول الموصل مرتين تزداد مقاومته مرتين كما أنه إذا تضاعفت مساحة مقطع الموصل مرتين قلت المقاومة إلى النصف.
كل الأجهزة الكهربية التي نستخدمها مثل المكواة أو السخان الكهربي أو المصابيح تحتوي على مقاومة ثابتة، كما أن كل الدوائر الكهربية تستخدم المقاومة كجزء رئيسي في الدائرة. وترسم المقاومة على النحو الموضح في الشكل التالي:
هناك نوعان من المقاومات الكهربية النوع الأول عبارة عن مقاومة كربونية والنوع الثاني عبارة عن سلك في شكل ملف. وحيث ان المقاومة تكون صغيرة جداً مما لايكون مجال لكتابة قيمة المقاومة عليها لذا يتم الاعتماد على حساب قيمة المقاومة من خلال حلقات ملونة وكل لون يرمز لقيمة نستطيع منها حساب قيمة المقاومة، والشكل التالي يوضح ذلك.
مواد جيدة التوصيل
مواد نصف موصله
مواد عازله
1- الموصلات : تكون قوة جذب النواه للالكترونات ضعيفه جدا بحيث تستطيع الالكترونات الانتقال والتحرك بسهوله من ذرة الي اخري وتعتبر المعادن من اجود الموصلات وكذلك الكربون ومحاليل الاملاح
2- اشباه الموصلات : هي مواد عازله في حالتها الطبيعيه ولكن اذا وقعت تحت تاثير خارجي فانها تنتقل من تلك الحاله الي حالة التوصيل المعروفه
3- المواد العازله : ويكون فيها انجذاب الالكترونات الي النواه قوي جدا ولذلك لا تستطيع تلك الالكتورنات التحرك للتوصيل في حين ان الكهرباء ما هي الا سيل من الالكترونات
**ملحوظه: لا يوجد علميا عازل مثالي طبيعي فجميع المواد تستطيع توصيل التيار الكهربائي ولو بدرجة رديئه جدا جدا وتكون النسب بمقدار 20(10)
شروط سريان التيار الكهربائي ::
- ان تكون هناك دائرة كامله تتحرك حولها الالكترونات فاذا لم تستطيع الالكترونات العوه الي نقطه البدايه فان سيان التيار يتوقف
- ان يكون هناك تاثير يحرك تلك الالكترونات ويسبب استمرارها وغالبا ما يبدا بجهد عالي حول الدائرة وينتهي الي المصدر بجهد منخفض ويسمي هذا التاثير بالقوه الدافعه الكهربيه
- تعريف التيار : هو المعدل الزمني لمرور شحنه كهربيه معينه خلال نقطه معينه في دائرة كهربيه في الموصلات المعدنيه ووحدته هي الامبير ويعرف الامبير بانه هو قيمة التيار الذي لو مر في موصلين مستقيمين متوازيين في الفراغ لكانت القوه بين الموصلين تساوي N/M
- ويقاس التيار بوحدة الامبير ويساوي كولوم/ثانيه والقانون هو I=Q/T
Q= CHARGE coloum
T= TIME second
جهاز قياس التيار وهو الاميتر ويربط علي التوالي مع الدائرة الكهربائيه
اذن التيار الكهربائي هو مقياس الشحنات الكهربائيه في الموصل في كلا الاتجاهين (يعني السالبه والموجيه)
- فرق الجهد : هي الطاقه الناتجه من نقل وحدة الشحنه بين نقطتين في الدائرة فاذا انتقلت كل الطاقه من المصدر الي وحدة الحمل فان فرق الجهد عبر وحدة الحمل يساوي القوه الدافعه الكهربيه للمصدر
- القوه الدافعه الكهربيه ورمزها E اختصارا لمصطلح Electromotive force
- القدره : هي معدل استخدام او خزن او نقل الطاقه او هي معدل انجاز العمليه ووحدتها الواط ويمكن حسابها بالقوانين الاتيه
P = i2r وهي قدرة الحمل عندما يكون التيار معلوم
P = v2/r وهي القدره عندما تكون الفولتيه معلومه
الدائره الكهربيه وعناصرها
Electrical circuit and components
ويمكن للدائرة الكهربيه ان تحمل كثيرا من العناصر ولكن تمثل جميع العناصر بدلالة 3 عناصر وهي
المقاومه resistance
المكثف capacitor
المحاثه inductor
فالمقاومه تمثل العنصر المسئول عن استهلاك الطاقه والمكثف يمثل العنصر الذي يقوم بخزن الطاقه والمحاثه تثوم بخزن الطاقه في المجال المغناطيسي
وتنقسم العناصر الي ::
- عناصر فعاله وهي تزود الدائرة بالطاقه كالبطاريات والمولدات
- عناصر غير فعاله وتقوم بتحويل الطاقه من شكل لآخر كالحركه او الحراره
قبل الحديث عن المقاومه ينبغي معرفة
- الدائرة المفتوحه OPEN CIRCIUT
- الدائرة المغلقه SHORT CIRCIUT
قانون اوم
R=V/I
تتحرك الشحنات داخل مادة الموصل في شكل تيار كهربي تحت تأثير مجال كهربي داخل مادة الموصل. وهنا يجب التنويه انه يمكن للمجال الكهربي بالتواجد داخل مادة الموصل طالما أن الشحنات في حالة حركة. (لأن في حالة الكهربية الساكنة إذا تعرض موصل معزول لمجال كهربي فإن ذلك يؤدي لحركة الشحنات لتستقر في النهاية على سطح الموصل وتكون حالة من الكهربية الساكنة electrostatic وينتج عن ذلك أن يصبح المجال الكهربي داخل مادة الموصل تساوي صفر). ولكن في حالتنا هذه فإن الشحنات تتحرك عبر دائرة مغلقة وتستمر في الحركة طالما المجال الكهربي موجود وتسمى هذه بـالكهربية غير الساكنة nonelectrostatic.
افترض موصل مساحة مقطعه A يحمل تياراً كهربياً شدته I، فإن كثافة التيار current density J يعرف بأنه التيار الكهربي لكل وحدة مساحة حيث ان
I = n qAv Dt
كلاً من كثافة التيار الكهربي J والمجال الكهربي E ينشأن في داخل مادة الموصل طالما وجد فرق جهد كهربي مطبق على طرفي الموصل. إذا كان فرق الجهد الكهربي ثابت فإن التيار الكهربي يكون ثابت أيضاً. وكذلك فإن كثافة التيار الكهربي تتناسب طردياً مع شدة المجال الكهربي أي أن
حيث أن s هي ثابت التناسب وتسمى الموصلية conductivity للموصل. والمواد التي تخضع لهذه المعادلة نقول أنها تحقق قانون أوم
المواد التي تحقق قانون أوم في أن المجال الكهربي والتيار الكهربي يتناسبان تناسباً طردياً تسمى مواد أومية ohmic والمواد التي لا تحقق قانون أوم تسمى مواد غير أومية nonohmic. وبالتالي قانون أوم هو قانون تجريبي وينطبق على عدد محدد من المواد.
لنفترض موصل طوله L ومساحة مقطعه A كما في الشكل أدناه، فإذا طبق فرق جهد كهربي على طرفي السلك فإنه سينشئ مجال كهربي E في الموصل
وحيث أن العلاقة بين المجال الكهربي وفرق الجهد الكهربي هي
V = E L
ويمكن ان نعبر عن كثافة التيار الكهربي المار في الموصل بأنه
والمقدار يسمى المقاومة resistance للموصل.
ونجد من المعادلة الأخيرة أن المقاومة R لها وحدة فولت على أمبير V/A وتسمى الأوم ohm ويرمز لها بالرمز W
1W = 1 V/A
وهذا يعني أنه عندما يكون فرق الجهد الكهربي يساوي 1 فولت على طرفي موصل ينتج عنه تيار شدته 1 امبير تكون مقاومة الموصل 1 اوم. أو اذا كان هناك جهاز كهربي يعمل على 120 فولت ويستهلك تياراً كهربياً شدته 6 امبير تكون مقاومة الجهاز 20 أوم.
المقاومة النوعية Resistivity
مقلوب الموصلية يسمى المقاومة النوعية للموصل
وبالتالي يمكن التعبير عن مقاومة الموصل بدلالة المقاومة النوعية على النحو التالي:
حيث rهي المقاومة النوعية ووحدتها W . m،
Resistivity of various materials at 20 oC
ملاحظة:
تعتمد مقاومة الموصل على الأبعاد الهندسية للموصل بينما المقاومة النوعية تعتمد على التركيب الذري للموصل. وكلأ من المقاومة والمقاومة النوعية يعتمدان على درجة الحرارة.
من المعادلة السابقة نستنتج أن مقاومة موصل تتناسب طرديا مع طوله وعكسياً مع مساحه مقطعه، فإذا تضاعف طول الموصل مرتين تزداد مقاومته مرتين كما أنه إذا تضاعفت مساحة مقطع الموصل مرتين قلت المقاومة إلى النصف.
كل الأجهزة الكهربية التي نستخدمها مثل المكواة أو السخان الكهربي أو المصابيح تحتوي على مقاومة ثابتة، كما أن كل الدوائر الكهربية تستخدم المقاومة كجزء رئيسي في الدائرة. وترسم المقاومة على النحو الموضح في الشكل التالي:
هناك نوعان من المقاومات الكهربية النوع الأول عبارة عن مقاومة كربونية والنوع الثاني عبارة عن سلك في شكل ملف. وحيث ان المقاومة تكون صغيرة جداً مما لايكون مجال لكتابة قيمة المقاومة عليها لذا يتم الاعتماد على حساب قيمة المقاومة من خلال حلقات ملونة وكل لون يرمز لقيمة نستطيع منها حساب قيمة المقاومة، والشكل التالي يوضح ذلك.
التعديل الأخير:
