الفيزياء فصل أول

                                  ماذا  تعلمت ؟                            

                                      المقاومة والقوة الدافعة الكهربائية

           التيار الكهربائيّ Electric Current: هو مقدار التيار الكهربائي الذي يسري في موصلٍ عندما تعبُر مَقطَع هذا الموصل

                                                                   شحنةٌ مقدارُها (1C ) في ثانيةٍ واحدة.

                                                                     $I= \frac{\Delta Q}{\Delta t}$     ويقاس  التيار  بوحدة الأمبير  ( A ) =  C/s   

         المقاومةُ الكهربائيةُ Electric Resistance:   خاصّية ممانعة الموصل لمرور التيار الكهربائي فيه وتقاس بوحدة الأوم($\Omega$ ).

        قانون أوم Ohm’s Law: «الموصل عند درجة الحرارة الثابتة ينشأُ فيه تيارٌ كهربائيّ ( I) يتناسب طرديًّا مع فرق الجُهد بين طرفيه  (ΔV )

                                  وثابت التناسُب بين فرق الجُهد والتيار الكهربائيّ هو مُقاومة الموصل( R). كما في العلاقة الآتية  التي  تمثل  الصيغة

                                 الرياضية  لقانون أوم:

                                                                                                                             $V =IR$   

        الفولت:   فرقُ الجُهد بين طرفي موصلٍ مقاومتُه ( 1 Ω ) يسري فيه تيارٌ كهربائيٌّ ( 1 A ).  

       الموصلات الأوميّة Ohmic Conductors:   موصلات تكون فيها العلاقة بين الجُهد والتيار خطيّةً بثبات درجة الحرارة.  مثل النحاس

                  والفضة والالمنيوم ذات مقاومة صغيرة  والتنجستون والنيكروم ذات مقاومة كبيرة.

            _ إنّ سريان التيّار الكهربائيّ في موصل يرفع درجة حرارته، عن طريق انتقال الطاقة الحركيّة من الإلكترونات إلى  ذرات الموصل

               بفعل التصادمات في ما بينها.

            - عند ارتفاع درجة حرارة الموصل تكتسب ذراته طاقة حركيّة، فتزدادُ سَعة اهتزازها، ممّا يزيدُ من فرصةِ تصادم الإلكترونات

             الحرّة معها، فتزداد مقاومة الموصل. والمنحنى ( $I -V$) خط مستقيم ومقلوب ميله تساوي المقاومة.  كما في الشكل التالي:

                                                                             

      المواد اللا أوميّة Nonohmic Materials: هي المواد التي تكون العلاقة بين التيار الكهربائيّ الذي يسري فيها وفرق الجُهد بين

       طرفيها  غيرَ خطيّة، حتى عند ثبوت درجة حرارتها مثل الوصلات اللكترونية: الثنائي  والثنائي الباعث الضوئي و الترانستور

       والمصنوعة من مواد شبه موصلة  مثل الجيرمانيوم والسيليكون،  (  منحنى ($I-V$ )  غير مستقيم )كما في الشكل التالي:

                                                                          

  العوامل المؤثرة في المقاومة Factors Affecting the Resistance:  من العلاقة  التالية أتوصل لهذه  العوامل:

                                                                            $R = \frac{\rho L}{A}$                      

         1- طول الموصل ( $L$ ):   تتناسب المقاومة للموصل طرياًمع طوله

        2-  مساحة المقطعُ العرضيّ للموصل  ( $A$ ): تتناسب المقاومة للموصل عكسياً مع مساحة المقطع العرضي للموصل.

        3-نوع مادة الموصل: المقاومية الكهلاربائية ( $\rho$  ): تتناسب المقاومة للموصل طرياًمع المقاومية.

                    المقاومية: هي مقاومةُ عيّنةٍ من المادة مساحة مقطَعِها ( $1m^2$ )، وطولها ( $1m$ ) عند درجة حرارة معينة.

                     ووحدةَ قياس المقاومية هي ( $\Omega .m$ ).

     مواد فائقة التوصيل Superconductors ؛ مقاومتها الكهربائية تساوي صفرًا عند درجات حرارة منخفضة تقارب الصفر المطلق.

     القوّة الدافعة الكهربائيّة ( $\epsilon$ ) ( Electromotive Force (emf: الشغل الذي تبذله البطارية في نقل وحدة الشحنات الموجبة داخل

                البطارية من قطبها السالب إلى قطبها الموجب. ومقدارُها يساوي أكبر فرق جُهدٍ يُمكن أن تولّدهُ البطارية بين قطبيها.وتقاس

                بوحدة الفولت.

               - للبطارية مقاومةً داخليةً Internal resistance (r) تُعيق حركةَ الشحنات داخلها، فتُفقدها جزءًا من طاقتها.

التمثيلُ البياني لتغيرات الجُهد الكهربائيّ  Graphical Representation of Electric Potential Changes:     عندما أعبر دارة كهربائية  باتجاه محدد ( مع اتجاه حركة عقارب الساعة أو عكس اتجاه حركتها ) ، فإنني أواجه     تغيرات في فرق الجهد لمكونات الدارة:      - عند عبور البطارية من النقطة ( a) إلى النقطة ( b) يزدادُ فرق الجُهد  بمقدار القوّة الدافعة الكهربائيّة للبطارية ( ε)،     لكنّه ينقُصُ نتيجة تأثير المقاومة الداخلية ($r$ ) للبطارية بمقدار ( $Ir$ )؛ كما ألاحظ  في التمثيل الياني المجاور عند عبور       البطارية من النقطة ( a )   إلى النقطة (b ):                                                           $∆V_{\epsilon }=\epsilon -Ir$                 فرق الجهد بين طرفي البطارية يساوي  القوة الدافعة الكهربائية ( $\epsilon$ ) في حالتين هما:                                          * التيار المار في البطارية يساوي صفر .                                           * القاومة الداخلية  للبطارية تساوي صفر ( أي أن البطارية مثالية)    - عند عبور المقاومة الخارجية بالحركة من النقطة ( c) للعودة الى نقطة  البداية ( a)؛ فينخفض الجُهد، وبذلك فإنّ   التغيُّر في الجُهد يُساوي:                                                                         $∆V_R =-IR$           (  أي أنّ جهد النقطة ( a) أقلُّ من جهد النقطة ) .   - إنّ التغيُّر في الجُهد بين طرفي البطارية يُساوي سالبَ التغيُّر في الجُهد بين طرفي المقاومة الخارجية، ويُمكنُني التعبير    عن ذلك رياضيًّا بالعلاقة:                                                $∆V_{\epsilon } =-∆V_R \Rightarrow \epsilon -Ir =-∆V_R \Rightarrow \epsilon -Ir =- (-IR) \Rightarrow \mathbf{ }\mathit{\epsilon }\mathbf{ }\mathbf{=}\mathit{I}\mathit{R}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }\mathit{I}\mathit{r}$