مدونة أ .محمد فياض للفيزياء
mfayyad2013.blogspot.com
V
الوحدة الثانية :الكهرباء املتحركة الفصل األول :دارات التيار املستمر
.1
يُعرف الطالب الهبوط في الجهد .
.2
يحسب الطالب فرق الجهد بين طرفي مصدر كهربائي يحتوي مقاومة داخلية.
.3
يذكر الطالب خطوات تجربة عملية لقياس مقاومة داخلية لبطارية.
.4
يحل الطالب مسائل اليجاد القدرة المتولدة في البطارية
كيف يمكن حساب فرق الجهد بين طرفي مصدر كهربائي يحتوي مقاومة داخلية : -1إذا كان اتجاه التيار نفس اتجاه القوة الدافعة الكهربائية . قراءة الفولتميتر = جـأ ب = جـأ -جـب = -جـأ ب = -ت.مد – قد = قد – جـأ ب قد بمقدار " ت.مد " ( الهبوط في الجهد ) وفي هذه الحالة البطارية تفرغ شحنتها . -2إذا كان اتجاه التيار عكس اتجاه القوة الدافعة الكهربائية . قراءة الفولتميتر = جـأ ب = جـأ -جـب = -جـأ ب = - -ت.مد – قد = قد +ت.مد جـأ ب قد بمقدار " ت.مد " وفي هذه الحالة البطارية تشحن . ت.مد
ما المقصوووود بالهبوط في الجهد 2212(:ك ص) النقصوووان في مقدار القوة الدافعة للمصووودر
عند إغالق الدائرة ويساوي شدة التيار المار في الدارة مضروباً في المقاومة الداخلية
نشاط:
اشرح تجربة عملية لقياس مقاومة داخلية لبطارية : قد ( ألنه ال يمر تيار في الدارة )
.1وصل الدارة كما في الشكل ،وسجل قراءة الفولتميتر قبل إغالق المفتاح " ح " وتكون = . 2أغلق المفتاح وسجل قراءة كل من األميتر والفولتميتر في الجدول ،وقم بتغيير المقاومة عدة مرات وسجل النتائج . .3مثل بيانياً عالقة بين " ت " على محور السينات ،و" قد – جـ " على محور الصادات .
ق د جـ .4احسب ميل الخط = ت ق د جـ جـ +ت.مد = قد م د أي أن مد = ميل الخط المستقيم الناتج . ت ،
م 1 2 3
علل :فرق الجهد بين قطبي بطارية = القوة الدافعة الكهربائية عندما تكون الدارة مفتوحة .
لعدم مرور تيار كهربائي في أجزاء الدارة ،حيث ان جـ = ق د ±ت
ت
مد
علل :ال تكون قراءة الفولتميتر للقوة الدافعة الكهربائية لعمود بدقة تامة.
بسبب وجود مقاومة داخلية .حيث ان قراءة الفولتميتر :جـ = ق د ±ت م د
- 81 -
جـ
قد – جـ
مدونة أ .محمد فياض للفيزياء
mfayyad2013.blogspot.com
.1إذا مثلت التغيرات في الجهد عبر الدائرة الكهربائية البسيطة المبينة في الشكل بالرسم البياني المجاور لها باإلعتماد على المعلومات المثبتة على كل منها :
-1ق
-2الهبوط في الجهد
د
-3قراءة أمبير
-4م
احلل : من الرسم البياني : .1ق د = 12فولت .2الهبوط في الجهد = 2 = 12 – 12فولت ⟸ = 2ت × م د ⟸ = 2ت ×1 ⟸ ت= 2أمبير و هو قراءة األميتر 6م قد 12 ⟸ 3 ت =⟸ 6 ⟸ 2 م 6م 6م 2 1
6م 6م
= 3 ⟸ 3م = ⟸ 11
م =Ω6
6م
.2بطارية قوتها الدافعة الكهربائية 5فولت ،وعندما وصل قطبا البطارية بمقاومة خارجية مقدارها 1.6أوم كان التيار المار بالمقاومة 2.5أمبير ،أحسب : ب .المقاومة الداخلية للبطارية . أ .فرق الجهد بين طرفي المقاومة الخارجية . احلل :جـ = ت م = 4 = 1.6 × 2.5فولت .
جـ = قد -ت مد ⟸ × 2.5 – 5 = 4مد ⟸ مد = . 2.4 .3بطارية قوتها الدافعة 122فولت ومقاومتها الداخلية 5أوم أحسب قراءة الفولتميتر ذو المقاومة 195أوم عندما يوصل بين قطبيها . ق 100 د احلل :ت = 2.5أمبير . م 195 5 جـ = ت م = 9..5 = 195 × 2.5فولت . أو حل آخر :جـ = قد -ت مد = 9..5 = 5 × 2.5 – 122فولت . .4إذا مثلت التغيرات في الجهد عبر الدارة الكهربائية البسيطة المبينة في الشكل بالرسم البياني المجاور لها ،باالعتماد على المعلومات المثبتة على كل منهما احسب مقدار كل من 2221( :االردن) .1القوة الدافعة الكهربائية (قد). .2قراءة األميترA. .3المقاومة المكافئة لمجموعة المقاومات الخارجية. .4المقاومة المجهولة م . احلل : من الرسم البياني : - 22 = 11 .1قد ⟸ قد = 4فولت . .2الهبوط في الجهد هو – 11 6 = 12فولت ⟸ ت= 3أمبير و هو قراءة األميتر ⟸ = 6ت × م د ⟸ = 6ت ×()1+1 فرق جهد المقاومات الخارجية :جـخ = قد – ت مد = ( 12 = )1+1( 3 – )4 - 22فولت ( .من الشكل جـ خ = 12فولت) (في حالة بطارية واحدة فإن اتجاه التيار بنفس اتجاه قد)
جـخ = ت
مخ
⟸
مخ = . 4 = 12 3
المقاومتان 6 ، 6ال يمر فيهما تيار بسبب وجود السلك .م . 4 = 12 // 12م 4 ⟸ 1م = ⟸ 41م = Ω 6 12م - 81 -
مدونة أ .محمد فياض للفيزياء
mfayyad2013.blogspot.com
.5بطارية قوتها الدافعة 12فولت ومقاومتها الداخلية 2.5وصل قطباها بمقاومه مقدارها ، 3.5فأوجد قدرة البطارية ق 12 د ت احلل :ت 0.5 3.5 م
⟸ ت = 3أمبير .
القدرة = قد ت = 36 = 3 × 12واط . .6يبلغ فرق الجهد بين قطبي بطارية 1.5فولت عندما يمر فيها تيار شدته 3أمبير من القطب السالب للقطب الموجب ، وعندما يمر فيها تيار شدته 2أمبير من القطب الموجب للقطب السالب يصبح فرق الجهد بين طرفيها 11فولت ،إحسب كالً من القوة الدافعة الكهربائية والمقاومة الداخلية للبطارية . احلل :جـ = ق د – ت مد ⟸ ق د = 3 + 1.5م د ، ) 1 ( ............إتجاه التيار مع إتجاه القوة الدافعة . :جـ = ق د +ت مد ⟸ ق د = 2 - 11م د ، ) 2 ( ............إتجاه التيار عكس إتجاه القوة الدافعة . بطرح المعادلتين ⟸ 5 = 2.5م د ⟸ م د = ⟸ 2.5ق د = 12فولت . ..بطارية قوتها الدافعة 15فولت وفرق الجهد بين طرفيها 11.6فولت ،وعند توصيلها بمقاومة م كانت القدرة المستنفذة في المقاومة م هي 22واط أحسب مقدار المقاومة م والمقاومة الداخلية للبطارية . احلل :جـ = قد – ت مد ⟸ – 15 = 11.6ت مد ⟸ ت مد = 3.4فولت . القدرة =
جـ م
2
م
2 11.6 جـ = 6..2 القدرة 20 2
ت = جـ /م = 1..2 = 6..2 / 11.6أمبير . م د = . 1.9. = 1..2 / 3.4 .1في الشكل المجاور ،أوجد قراءة األميتر والفولتميتر 1والفولتميتر 2
:
احلل 12 = 2 + 12 :
4 = 6 // 12
ق 15 30 د ت 4722 م
= 1أمبير .
ت فروعم فروع 1 4 1 = التيار المار في المقاومة = 12 3 12 م فرع
أمبير.
قراءة األميتر
قراءة الفولتميتر = 1قد – ت مد = 29 = 1×1 – 32فولت . قراءة الفولتميتر = 2قد +ت مد = 16 = 1×1 + 15فولت . .9بطارية قوتها الدافعة الكهربائية قد ومقاومتها الداخلية مد وجد أنه إذا وصلت معها مقاومة خارجية 3وإغلقت الدارة كان فرق الجهد بين قطبي البطارية 9فولت ،وإذا استبدلت المقاومة 3بمقاومة 5أصبح فرق الجهد بين قطبي البطارية 12فولت ،إحسب قيمة قد ،مد . اتجاه القوة الدافعة مع اتجاه التيار .
اتجاه القوة الدافعة عكس اتجاه التيار .
احلل :ت = جـخ /مخ = 3 = 3/ 9أمبير . جـ = قد – ت مد ⟸ = 9قد – 3مد ⟸ قد = 3 + 9مد )1( ...... بعد إستبدال المقاومة :ت = جـخ /مخ = 2 = 5/ 12أمبير . جـ = قد – ت مد ⟸ = 12قد – 2مد ⟸ قد = 2 + 12مد )2( ...... ⟸ مد = ⟸ 1قد = 12فولت .12في الشكل المجاور بين ماذا يحدث لقراءة الفولتميتر عند إغالق الدارة . احلل :عند إغالق المفتاح تقل قراءة الفولتميتر ألن :جـ = قد – ت مد يوجد هبوط في الجهد . .11في الدارة المجاورة قراءة الفولتميتر والمفتاح مفتوح 12فولت وبعد إغالق الدارة أصبحت قراءة الفولتميتر 1فولت .إحسب :القوة الدافعة للبطارية ،شدة التيار بعد إغالق المفتاح ،مقدار المقاومة الخارجية . احلل :عندما يكون المفتاح تكون قراءة الفولتميتر = قد = 12فولت . - 02 -
مدونة أ .محمد فياض للفيزياء
mfayyad2013.blogspot.com
بعد غلق الدارة :جـ = قد – ت مد ⟸ – 12 = 1ت مد ⟸ ت مد = 2فولت ⟸ ت = 4 = 2.5 / 2أمبير جـ = ت مخ ⟸ مخ = . 2 = 4 / 1
.12في الشكل المجاور وجد أنه عند إغالق المفتاح أن قراءة الفولتميتر 15فولت وعند فتحه تكون قراءة الفولتميتر 16 فولت ،إحسب المقاومة الداخلية للبطارية (.االردن)1996 احلل :قد = 16فولت . جـ = ت م ⟸ ت = 2.25 = 322/15أمبير جـ = قد – ت مد ⟸ 2.25 – 16 = 15مد ⟸ مد = . 22 .13بطارية قوتها الدافعة الكهربائية 12فولت ومقاومتها الداخلية 2.5وصلت بمقاومة 3.5أوجد شدة التيار المار في الدارة وفرق الجهد بين قطبي البطارية وقدرة البطارية (.االردن)2222
ق 12 د احلل :ت 3.5 0.5 م
3 أمبير .
جـ = ت مخ = 12.5 = 3.5×3فولت جـ = قد – ت مد = 12.5 = 3×2.5 – 12فولت . القدرة = قد ت = 36 = 3×12واط .
- 08 -