مدونة أ .محمد فياض للفيزياء
mfayyad2013.blogspot.com
e الوحدة الثانية :الكهرباء املتحركة الفصل األول :دارات التيار املستمر
.1
يشتق الطالب قانون معادلة الدارة البسيطة .
.2
يُوجد الطالب محصلة قوى دافعة موصلة على التوالي .
.3
يحل الطالب مسائل على معادلة الدارة البسيطة .
اشتق معادلة الدارة البسيطة : الدارة البسيطة تتكون من بطارية ومقاومة داخلية وأخرى خارجية . فعند إغالق الدارة فإن البطارية تزود الشحنات بطاقة ُتستنفذ في المقاومات في نفس الزمن ومن قانون حفظ الطاقة فإن : الطاقة المتولدة في البطارية = الطاقة المستهلكة في المقاومات ( الداخلية والخارجية ) ( القدرة × الزمن ) المتولدة = ( القدرة × الزمن ) المستهلكة ( القدرة = قد × ت المتولدة في البطارية ،القدرة ( القدرة ) المتولدة = ( القدرة ) المستهلكة = ت2م المستنفذة في المقاومة )
قد × ت = ت2مد +ت
قد = ت ( مد +مخ )
2
مخ
ق ت م د م خ د
أما إذا وجد أكثر من بطارية وأكثر من مقاومة فإن :
ق ت م
د
حيث أن :قد :المجموع الجبري للقوة الدافعة الكهربائية
هل وجود مصدر ذي قوة دافعة بعكس اتجاه التيار يزيد طاقة الدارة أم يستنفذ جزءًا منها ؟ يستنفذ منها ،تقل القوة الدافعة وبالتالي تقل الطاقة " :قد = قد - 1قد ، " 2والطاقة = الشغل = قد × ت ز
مثال : احلل :
في الشكل المجاور احسب شدة التيار المار في الدارة :
افرض اتجاه شدة التيار مع عقارب الساعة
ق د 16 (9) 25 ت 8 1 6 1 م
2 أمبير
إذا كان التيار موجب فهو يدل على أن االتجاه الفعلي للتيار هو نفسه االتجاه المفروض .
-4-
مدونة أ .محمد فياض للفيزياء
مثال :
mfayyad2013.blogspot.com
في الشكل المجاور احسب :
.1قراءة األميتر
1A
،
.2قراءة األميتر
2A
احلل ( 6 = 1 + 5 :توالي ) ( 2 = 3 // 6توالي )
18 18 ق د ت م 6 1 2 3
تفرع =
ت
فرعين م م فرع
فرعين
3 أمبير ( قراءة األميتر ) 1A
= 1 2 3أمبير ( قراءة األميتر ) 2A 1 5
أذكر طرق توصيل البطاريات : .1توصيل البطاريات على التوالي :للحصول على جهد أكبر . أ .إذا كان أسهم القوة الدافعة للبطاريتين بنفس االتجاه فهذا يزود من القوة الدافعة :قد = قد+ 1 ب .إذا كان أسهم القوة الدافعة متعاكسات في االتجاه فهذا يقلل من القوة الدافعة :قد = قد - 1قد2 أما المقاومات الداخلية :م د = م د + 1م د. 2
قد2
.2توصيل البطاريات على التوازي : أذا وصلت البطاريات المتساوية بحيث كانت األقطاب السالبة معاً والموجبة معاً (غير متخالفة) ، فإن :قد = قد ( القوة الدافعة ألحد البطاريات ) . أما المقاومات الداخلية :م د = م د /ن = قيمة المقاومة الداخلية ألحد البطاريات مقسومة عددها .
كما في الشكل :
علل :يشترط في توصيل المولدات على التوازي أن تكون متماثلة . ألن عند اختالف المولدات فإن المولد ذا القوة المحركة األقل يتسبب في استهالك طاقة المولد ذي القوة المحركة الكبر وهذا يتسبب في إهدار للطاقة الكهربائية .
مالحظة :التيار المار في الدارة البسيطة يعطى بالعالقات التالية :
-5-
مدونة أ .محمد فياض للفيزياء
mfayyad2013.blogspot.com
.1في الشكل المجاور أوجد 2212( :ك ص)
.1المقاومة المكافئة لمجموعة المقاومات . .2قراءة األميتر . احلل 2 = 3 // 6 : 1 = 2 // 2 ( 2 = 1 + 1المقاومة المكافئة)
ق 6 د 3 ت م 2
أمبير .
.2احسب شدة التيار المار في كل مقاومة . جـ 12 احلل :ت م م 2 أمبير ( المار في ) 4 6 م م فرق جهد المقاومة ( 8 = 2×4 = ) 4فولت وفرق جهد كل من المقاومتين()6، 3 = 4 = 8 -12فولت ، إذن ت = 1جـ/1م 4 = 1أمبير ، 3 2 ت = 2جـ/2م 4 = 2أمبير 3 6
.3عند وصل قطبا بطارية بمقاومة Ω 5كان فرق الجهد بين قطبي البطارية 5.5فولت و عند وصل هذه المقاومة مع مقاومة أخرى مقدارها Ω 22على التوازي أصبح فرق الجهد بين قطبي البطارية 5.2فولت .احسب : )2المقاومة الداخلية )1القوة الدافعة الكهربائية احلل :جهد المقاومة الخارجية Ω 5هو 5.5فولت أي أن :ت = 1.5 7.5أمبير .
ق ت م
5
د
⟸ قد = ت ( مخ +مد ) ⟸ قد = 1.5 + 5 × 1.5مد ⟸ قد = 1.5 + 5.5
5 20 عند وصل مقاومة Ω 22مع Ω 5على التوازي تكون المقاومة المكافئة : 5 20 أي انه جهد Ω 4هو 5.2فولت أي أن :ت = 1.8 7.2أمبير . 4
⟸ قد = ت ( مخ +مد ) ⟸ قد = 1.8 + 4 × 1.8مد ⟸ قد = 1.8 + 5.2 ⟸ مد = Ω 1 ( 2.3 = 2.3 ⟸ ) 2 ( – ) 1مد نعوض في المعادلة األولى :ق د = 9 = 1.5 + 5.5فولت
مد
) 1 ( ........
4
مد
) 2 ( ........
.4في الشكل المجاور ،إذا علمت أن تيار المقاومة م هو 2.1أمبير ،جد قيمة المقاومة ثم معدل الطاقة المستنفذة فيها . احلل :
ق 23 د 0.1 ت م 33 م م ⟸ 12 = 3+ 3 +م = . 4 2 معدل الطاقة = القدرة = ت 2م = ( 2.24 = 4 × )2.1واط .
-6-
مدونة أ .محمد فياض للفيزياء
mfayyad2013.blogspot.com
.5سلكان متشابهان مصنوعان من نفس المادة طول كل منهما 52سم و مساحة مقطع كل منها 2ملم 2و صال على التوالي معا في دائرة كهربائية مع بطارية مقاومتها الداخلية Ω 2.5كانت شدة التيار الكلي في الدائرة 2أمبير و عندما وصل نفس السلكين معا على التوازي و مع نفس البطارية كانت شدة التيار الكلي في الدائرة 6أمبير أحسب : .1ق د للبطارية )2212( . .2ثابت الموصلية . احلل :المقاومتان م ، 1م 2متساويتان = م
ق في الحالة األولى :ت م
ق .في الحالة الثانية :ت م
د
د
ق ⟸ 2 0.5م 1م 2 د
⟸ قد = 2 (2 + 1م ) ⟸ قد = 4 + 1م
) 1 ( ..
ق ⟸ 6 م م ⟸ قد = 3 + 3م .) 2 ( ....... 2 1 0.5 م م 2 1 د
من ( 4 + 1 ⟸ ) 2 ( ، ) 1م = 3 + 3م ⟸ 4م – 3م = ⟸ 2م = . 2بالتعويض في ( ) 1 ⟸ قد = 9فولت . 6 م أ 10 2 2 ل 6 ⇚م= . 10 8 م . 0.5 ل أ
1 ⇚
5 . 1- 101.25 م. 1-
.6في الدارة المبينة في الشكل :إحسب : احلل 15 = 12 + 5 :
،
جـس ص
6 = 12 // 15
ق 9 45 د ت 426 م
= 3أمبير
ت فروعم ت = 15 م فرع جـ س ص = 25 - = ) 1.2×12 – 3×2 – 45 ( -فولت . فروع
63 15
1.2 أمبير
.5في الشكل المجاور فرق الجهد بين التقطتين د ،هـ = 2.8فولت ،إحسب مقدار القوة الدافعة قد ،جهد النقطة هـ . احلل : جـ د هـ = 4 = 2.8ت ⟸ 1ت 2.2 = 1أمبير ( )4+8ت )2+4( = 1ت ⟸ 2ت 2.4 = 2أمبير التيار الكلي :ت = ت + 1ت 2.6 = 2أمبير . 12 = 4 + 8 6=2+4 4 = 12 // 6
ق ت م
د
0.6
5 7ق
د
4 2 2 1 0.5 0.5
⟸ ق د = 6فولت .
جـ هـ = 3.5 = ) 2.6 × 2.5 + 5 – 2.6×2 ( -فولت .
-7-
مدونة أ .محمد فياض للفيزياء
mfayyad2013.blogspot.com
.8في الشكل المجاور أثبت أن جـ أ = جـ ب = جـ ج :
ق د 333 احلل :ت 222 م
= 1.5أمبير
جـ أ ب = = ) 1.5 × 2 – 3 ( -صفر ⟸ جـ أ = جـ ب . جـ أ ج = = ) 1.5 × 2 + 3 - ( -صفر ⟸ جـ أ = جـ ج . ⟸ جـ أ = جـ ب = جـ ج .9في الشكل المجاور ،إذا كانت شدة التيار المار في الدارة 2أمبير ،أوجد قيمة م .
ق د 14 احلل :المقاومة المكافئة للدارة = 2 ت 12م م7 ( // 12م ) +م = ⟸ 5 12م 12م م ) 12م ( ⟸ 7 م 24 + 2م – 5م – 2 = 84 ⟸ 12م 12م =.5
⟸ م 15 + 2م– ( ⟸ 2 = 84م ( ) 21 +م – ⟸ ) 4م = 4 .12في الشكل المجاور اوجد قراءتي األميتر والفولتميتر. احلل 6 = 4 + 2 : 2 = 3 // 6
ق 12 10 5 ت = 3أمبير قراءة االميتر . 2 1 2 4 م
ت فرعينم فرعين 2 3 التيار المار في المقاومة = 2 24 م فرع قراءة الفولتميتر = ت م = 4 = 4 × 1فولت .
1 أمبير.
.11بطارية كهربائية مكونة من 5أعمدة متصلة على التوازي فإذا كانت القوة الدافعة لكل عمود 2فولت والمقاومة الداخلية ، 1إحسب شدة التيار المار في مقاومة 9.8موصولة بالبطارية .
1 احلل :ق د 2 فولت ،م د 5
ق 2 ت = 2.2أمبير . م 0.2 9.8 .12ثالثة أعمدة كهربائية المقاومة الداخلية لكل منها 2.3أوم والقوة الدافعة الكهربائية لكل منها 5فولت ،إحسب شدة التيار المار في مقاومة خارجية مقدارها 4.9متصلة ببطارية مكونة من األعمدة الثالثة . .1إذا وصلت األعمدة الثالثة على التوالي . .2إذا وصلت األعمدة الثالثة على التوازي . احلل :في الحالة األولى :ق د 15 = 3 × 5 فولت .
ق 15 ت 0.3 3 4.9 م
= 2.58أمبير .
0.3 في الحالة الثانية :ق د 5 فولت ،م د 3
= 2.1
-8-
مدونة أ .محمد فياض للفيزياء
ق 5 ت 0.1 4.9 م
mfayyad2013.blogspot.com
= 1أمبير .
.13بطارية قوتها الدافعة الكهربائية 3فولت مهملة المقاومة الداخلية وصلت على التوالي مع مقاومة مجهولة فكانت قراءة األميتر 2.55وعند تبديل البطارية ببطاريتين متماثلتين القوة الدافعة لكل منهما 1.5فولت ومتصلتين على التوالي فكانت قراءة األميتر 2.2أمبير .إحسب المقاومة الداخلية للبطاريتين . احلل :في الحالة األولى :قيمة المقاومة الخارجية = جـ /ت = ( 4 = 2.55 / 3المقاومة الخارجية ثابتة)
ق 1.5 2 0.2 في الحالة الثانية :ت 2م د 4 م
⟸ 2مد = ⟸ 11مد = 5.5
.14في الشكل المجاور ،إذا كانت قراءة الفولتميتر 5.4فولت :أوجد شدة التيار المار في األميتر ،المقاومة الداخلية لكل بطارية ،القدرة المستنفذة في المقاومة 3.5 احلل :قراءة الفولتميتر :جـ = ت م ⟸ = 5.4ت × ⟸ 3.5ت = 2أمبير .
ت فرعينم فرعين 2 2 2 ت= 6 3 6 م فرع ق 66 2 ت ⟸ 2مد = ⟸ 2.3مد =. 2.15 2م د 2 3.7 م أمبير.
قراءة األميتر
القدرة المستنفذة في المقاومة = 3.5ت 2م = 14.8 = 3.5×4فولت . .15في الشكل المجاور أوجد قراءة األميتر والفولتميتر (.االردن)1992 احلل 2 = 3 // 6 : 6=4+2
ق 7 ت = 1أمبير (قراءة األميتر) 1 6 م قراءة الفولتميتر جـ = ت م = 4 = 4 × 1فولت . .16في الشكل المجاور ،إحسب المقاومة المكافئة للدارة ،شدة التيار المار في المقاومة ( 62االردن)1995 احلل 22 = 62 // 32 :
12 = 32 // 22 ( 32 = 18 + 12المقاومة المكافئة)
قد 6 ت م 30
0.2 أمبير .
ت أفرعم أفرع 12 0.2 ت = 22 20 م فرع ت أفرعم أفرع 20 0.12 0.04 أمبير. ت = 62 60 م فرع 0.12 أمبير.
.15في الشكل المجاور احسب :شدة التيار المار بالبطارية وبكل مقاومة علماً بأن ق د = 18فولت ،مد= Ω 4 احلل :المقاومات ( )3 ، 6على التوازي = . 2 1 المقاومات ( )2 ، 2 ، 1على التوالي = . 5
ق 18 د ت م 45
2 أمبير .
ق د V 18 م د 4
شدة التيار المار في المقاومة ( 2 = ) 2( ، ) 1أمبير . شدة التيار المار في المقاومة ( 4 = 2 2 = ) 3أمبير . 3
3
-9-
6
3 2
ت كلي م ت فرع م فرع
كلي