اولا الكهربيه
تنقسم الكهربيه الى قسمين وهما
أ- الكهربيه الساكنه أو الاستاتيكيه وهى الكهربيه الناتجه من تراكم الشحنات الكهربيه على سطح موصل ما دون انتقالها من الى مكان اخر
مثلا اذا دلكت قلم فى شعر رأسك ستلاحظ انه عند تقريبه من قطع ورق صغير انجذابها نحو القلم
ب-الكهربيه الديناميكيه وهى الكهربيه الناتجه من انتقال الشحنات الكهربيه من نقطه فى موصل الى نقطه اخرى فيه فى اتجاه معين
مثل ذلك الالتيار الكهربى المستخدم فى المنازل
شروط انتقال الشحنات الكهربيه
*وجود مصدر للتيار
*وجود دائره مغلقه من ماده موصله للتيار
*موصلات وهى مواد لها القدره على نقل الشحنه الكهربيه حيث انها تتكون من ماده فلزيه لماذا ؟
الفلزات تتميز بأن مستوى الطاقه الاخير يحتوى على 1او2او3 الكترونات وبالتالى دائما تمتلك أماكن خاليه تنتقل الالكترونات الضيف منها واليها بسهوله حيث انه يمكن اعتبار ان اخر مستوى له القدره على احتواء 8 الكترونات عدا الهيدروجين فهو لافلز ويملئ مستوى الطاقه الاخير ب2 الكترون فقط
*اشباه موصلات وهى مواد فى الظروف العاديه غير موصله للتيار الكهربى لكن تحت ظروف معينه وبتعديلات معينه ليس فقط توصل التيار الكهربى بل وبمقدار معين وهذا ما يميزاها حقا وهو اننا نستطيع التحكم فى درجة توصيلها للكهرباء مثلا السيليكون والجيرمانيوم وسوف نتكلم عن اشباه الموصلات بالتفصيل فى موضوع اخر.
*مواد عازله للكهرباء وهى مواد ليست لها القدره على توصيل الكهرباء فى الظروف العاديه نتيجة ازدحام مستوى الطاقه الاخير لها ب 5او6او7 الكترونات حيث ان اللافلزات تكون معظمها ,وأيضا نلاحظ ان الغازات الخامله ليس لها القدره على توصيل الكهرباء حيث ان مستوى الطاقه الاخير به 8 الكترونات عدا الهيليوم به 2 الكترون فقط
ايضا نلاحظ انه عند خلط الفلزات مع اللافلزات قد نحصل على مواد موصله او اخرى غير موصله
لماذا يشترط وجود مصدر كهربى لانتقال الشحنات؟
سوف اسئل سؤال شبيه سيساعدنا على فهم السبب ........
لم تنهمر مياه الانهار فى مجراها من المكان الاعلى للمكان الاسفل؟
ان المياه الموجوده بالاعلى تمتلك طاقه وضع اعلى حيث ان طاقة الوضع تتعين من العلاقه P.E=Mgd
حيث طاقة الوضع هىP.E والكتله هى Mوعجلة الجاذبيه الارضيه هىg والارتفاع هو d
وبالطبع المياه العاليه <ذات الارتفاع الاعلى > لها طاقة وضع اعلى مما يجعلها تندفع تحت تأثير الجاذبيه الى اسفل حيث تتحول طاقه الوضع الى طاقة حركه .....
وهذا تماما مايحدث للشحنات الكهربيه حيث ان البطاريه او مصدر التيار يكسب الالكترونات طاقة وضع معينه نسميها الجهد الكهربى{V} هذه الطاقه تتحول الى طاقة حركه حيث تنتقل خلال الموصل الى نقطه اخرى ذات جهد كهربى اقل
ومن هنا نستطيع القول انه لابد من وجود فرق جهد بين اى نقطيين لانتقال الشحنه الكهربيه من احداها للاخرى
كما نستطيع تعريف فرق الجهد الكهربى على انه ذلك الشغل المبذول{W} لنقل كميه من الشحنات الكهربيه مقدارها 1 كولوم{Q=1} بين نقطتين ويقاس فرق الجهد بوحدة الفولت.
الفولت=جول/كولوم
اتجاه التيار الكهربى واتجاه المجال الكهربى
فى بادئ الامر اعتقد العلماء ان الشحنات الموجبه هى التى تتحرك خلال الموصلات فأفترضوا ان اتجاه المجال الكهربى يخرج من الموجب الى السالب
لكن مع تعمق الدراسه للتيار الكهربى ولكون الالكترونات اقل فى الكتله بكثير من وزن باقى مكونات الذره تحققنا جميعا ان الشحنات السالبه هى التى تتحرك فى الموصل نحو القطب الموجب
شدة التيار الكهربى
شدة التيار الكهربى {I} وهو كمية الشحنه الكهربيه{Q} الماره خلال مقطع من موصل فى ثانيه واحده{t=1s}.....حيث
الامبير =كولوم/ثانيه
وتقاس شدة التيار الكهربى بوحدة الامبير نسبه الى العالم امبير
وتقاس كمية الكهربيه بوحدة الكولوم وبالطبع يقاس الزمن بالثانيه
وأمبير لم يكن هو من أكتشف الكهربيه
العالم جلفانى هو اول من صنع بطاريه كهريبه والمعروف حاليا بالعمود البسيط حيث كان يقوم بتشريح ضفدعه فلاحظ انه عند تلامس مشرط التشريح مع دبابيس التثبيت للضفدعه فان أرجل الضفدع ترتعش وفسر ذلك بتوليد تيار كهربى نتيجة وجود معدنين مختلفين بينهما سائل معين فانه عند تلامس المشرط مع الدبابيس فان الدائره تصبح مغلقه ويمر التيار الكهربى فترتعش ارجل الضفدعه
قانون اوم
لاحظ اوم التناسب الطردى بيين فرق الجهد الكهربى وشدة التيار اى انه بزيادة فرق الجهد المطبق على الدائره يزداد شدة التيار المار فيها
تنقسم الكهربيه الى قسمين وهما
أ- الكهربيه الساكنه أو الاستاتيكيه وهى الكهربيه الناتجه من تراكم الشحنات الكهربيه على سطح موصل ما دون انتقالها من الى مكان اخر
مثلا اذا دلكت قلم فى شعر رأسك ستلاحظ انه عند تقريبه من قطع ورق صغير انجذابها نحو القلم
ب-الكهربيه الديناميكيه وهى الكهربيه الناتجه من انتقال الشحنات الكهربيه من نقطه فى موصل الى نقطه اخرى فيه فى اتجاه معين
مثل ذلك الالتيار الكهربى المستخدم فى المنازل
شروط انتقال الشحنات الكهربيه
*وجود مصدر للتيار
*وجود دائره مغلقه من ماده موصله للتيار
لماذا توجد مواد موصله للتيار واخرى لا توصل؟
تنقسم المواد من حيث التوصيل للتيار الكهربى الى*موصلات وهى مواد لها القدره على نقل الشحنه الكهربيه حيث انها تتكون من ماده فلزيه لماذا ؟
الفلزات تتميز بأن مستوى الطاقه الاخير يحتوى على 1او2او3 الكترونات وبالتالى دائما تمتلك أماكن خاليه تنتقل الالكترونات الضيف منها واليها بسهوله حيث انه يمكن اعتبار ان اخر مستوى له القدره على احتواء 8 الكترونات عدا الهيدروجين فهو لافلز ويملئ مستوى الطاقه الاخير ب2 الكترون فقط
*اشباه موصلات وهى مواد فى الظروف العاديه غير موصله للتيار الكهربى لكن تحت ظروف معينه وبتعديلات معينه ليس فقط توصل التيار الكهربى بل وبمقدار معين وهذا ما يميزاها حقا وهو اننا نستطيع التحكم فى درجة توصيلها للكهرباء مثلا السيليكون والجيرمانيوم وسوف نتكلم عن اشباه الموصلات بالتفصيل فى موضوع اخر.
*مواد عازله للكهرباء وهى مواد ليست لها القدره على توصيل الكهرباء فى الظروف العاديه نتيجة ازدحام مستوى الطاقه الاخير لها ب 5او6او7 الكترونات حيث ان اللافلزات تكون معظمها ,وأيضا نلاحظ ان الغازات الخامله ليس لها القدره على توصيل الكهرباء حيث ان مستوى الطاقه الاخير به 8 الكترونات عدا الهيليوم به 2 الكترون فقط
ايضا نلاحظ انه عند خلط الفلزات مع اللافلزات قد نحصل على مواد موصله او اخرى غير موصله
لماذا يشترط وجود مصدر كهربى لانتقال الشحنات؟
سوف اسئل سؤال شبيه سيساعدنا على فهم السبب ........
لم تنهمر مياه الانهار فى مجراها من المكان الاعلى للمكان الاسفل؟
ان المياه الموجوده بالاعلى تمتلك طاقه وضع اعلى حيث ان طاقة الوضع تتعين من العلاقه P.E=Mgd
حيث طاقة الوضع هىP.E والكتله هى Mوعجلة الجاذبيه الارضيه هىg والارتفاع هو d
وبالطبع المياه العاليه <ذات الارتفاع الاعلى > لها طاقة وضع اعلى مما يجعلها تندفع تحت تأثير الجاذبيه الى اسفل حيث تتحول طاقه الوضع الى طاقة حركه .....
وهذا تماما مايحدث للشحنات الكهربيه حيث ان البطاريه او مصدر التيار يكسب الالكترونات طاقة وضع معينه نسميها الجهد الكهربى{V} هذه الطاقه تتحول الى طاقة حركه حيث تنتقل خلال الموصل الى نقطه اخرى ذات جهد كهربى اقل
ومن هنا نستطيع القول انه لابد من وجود فرق جهد بين اى نقطيين لانتقال الشحنه الكهربيه من احداها للاخرى
كما نستطيع تعريف فرق الجهد الكهربى على انه ذلك الشغل المبذول{W} لنقل كميه من الشحنات الكهربيه مقدارها 1 كولوم{Q=1} بين نقطتين ويقاس فرق الجهد بوحدة الفولت.
V=W/Q
فرق الجهد=الشغل/كمية الشحنه الكهربيهالفولت=جول/كولوم
اتجاه التيار الكهربى واتجاه المجال الكهربى
فى بادئ الامر اعتقد العلماء ان الشحنات الموجبه هى التى تتحرك خلال الموصلات فأفترضوا ان اتجاه المجال الكهربى يخرج من الموجب الى السالب
لكن مع تعمق الدراسه للتيار الكهربى ولكون الالكترونات اقل فى الكتله بكثير من وزن باقى مكونات الذره تحققنا جميعا ان الشحنات السالبه هى التى تتحرك فى الموصل نحو القطب الموجب
شدة التيار الكهربى
شدة التيار الكهربى {I} وهو كمية الشحنه الكهربيه{Q} الماره خلال مقطع من موصل فى ثانيه واحده{t=1s}.....حيث
I=Q/t
الامبير =كولوم/ثانيه
وتقاس شدة التيار الكهربى بوحدة الامبير نسبه الى العالم امبير
وتقاس كمية الكهربيه بوحدة الكولوم وبالطبع يقاس الزمن بالثانيه
وأمبير لم يكن هو من أكتشف الكهربيه
العالم جلفانى هو اول من صنع بطاريه كهريبه والمعروف حاليا بالعمود البسيط حيث كان يقوم بتشريح ضفدعه فلاحظ انه عند تلامس مشرط التشريح مع دبابيس التثبيت للضفدعه فان أرجل الضفدع ترتعش وفسر ذلك بتوليد تيار كهربى نتيجة وجود معدنين مختلفين بينهما سائل معين فانه عند تلامس المشرط مع الدبابيس فان الدائره تصبح مغلقه ويمر التيار الكهربى فترتعش ارجل الضفدعه
قانون اوم
لاحظ اوم التناسب الطردى بيين فرق الجهد الكهربى وشدة التيار اى انه بزيادة فرق الجهد المطبق على الدائره يزداد شدة التيار المار فيها
V=IR
حيث هى المقاومه الكهربيه للموصل وتقاس بوحدة الاوم
الاوم=فولت/امبير
نلاحظ جميعا عند توصيل اى دائره كهربيه لفتره زمنيه ما فان درجه حرارة سلك التوصيل ترتفع والسبب فى ذلك هو المقاومه الكهربيه
فهى تعمل على اعاقة حركة التيار الكهربى ويكون احتمال تصادم الالكترونات اثناء انتقالها بالالكترونات والذرات المكونه لمادة الموصل كبير ويزيد بزيادة المقاومة الكهربيه لمادة الموصل .
فاذا علمنا ان اى احتكاك يولد حراره فيكون الحراره المتولده عن التصادم اكبر ولك ان تتخيل ان سرعة الالكترون كبيره جدا وقد تصل تحت ظروف معينه الى سرعه تقترب من سرعة الضوء,لك ان تتخيل الان لماذا ترتفع درجة حرارة الموصلات عندما تكون الدائره مغلقه.
واذا اردنا ان نعرف بدقه مقدار الحراره المتولده
أذكرك بمبدأ حفظ الطاقه <الطاقه لاتفنى ولا تستحدث من عدم>
اذا قدرنا الطاقه او الشغل الكلى المبذول لنقل الشحنات الكهربيه هو نفس الطاقه الكهربيه المستنفذه فى الموصل فى صورة طاقه حراريه
من علاقة الجهد السابق ذكرها V=w/Q
W=QV
ومن علاقة شدة التيار السابق ذكرها ايضا I=Q/t
Q=It
W=VIt
وتقاس الطاقه بالجول=فولتxأمبيرxثانيه
والشغل المبذول خلال وحدة الزمن يسمى القدره {P} اى
P=W/t
وتقاس القدره الكهربيه بوحدة الوات=جول/ثانيه
P=VIt/t
P=IV
ونستطيع ان نقول ان الوات=فولت امبير
