موقع المهندس موقع المهندس بيت كل مهندس أساسيات الكهرباء
تصنيف المواد حسب موصليتها للكهرباء:
تصنف المواد إلى ثلاث أنواع حسب موصليتها وهي كما يلي
1– المواد الموصلة:و هي المواد التي تسمح بمرور التيار الكهربائي من خلالها مثل النحاس, الألمنيوم,الحديد و غيرها من المعادن الموصلة للكهرباء, و تتراوح المواد في موصليتها حسب المقاومة النوعية لكل مادة.
2– المواد العازلة:و هي المواد التي لا تسمح بمرور التيار الكهربائي من خلالها, و ذلك بسبب تركيبها الداخلي و الترابط القوي بين ذراتها, مثل الخشب, المطاط, الخزف, و غيرها من المواد العازلة.
3– المواد شبه الموصلة:و هي مواد تقع بين المواد الموصلة و المواد العازلة من حيث توصيلها للكهرباء, أي بمعنى أخر فالمواد شبه الموصلة تكون عازلة عند درجة الصفر المطلق و تحت تأثير درجة حرارتها تبدأ موصليتها بالزيادة نتيجة تفكك الرابطة القوية بين ذراتها بفعل الحرارة, و من المواد شبه الموصلة الجرمانيوم, السيلكون.
مفهوم التيار و الفولطية و المقاومة الكهربائية
– التيار الكهربائي
إذا تم توصيل سلك من النحاس مع مصدر للطاقة الكهربائية مثل البطارية, فيؤدي ذلك إلى حركة الالكترونات داخل السلك, و من ذلك نستنتج تعريف للتيار الكهربائي.
التيار الكهربائي:- هو كمية الشحنة المارة في موصل تحت تأثير قوة خارجية ناتجة من مصدر كهربائي كالبطارية.
ويكون اتجاه التيار معاكس لاتجاه الالكترونات ( اتجاه التيار من الموجب إلى السالب )
و تمثل المعادلة التالية طريقة حساب قيمة التيار الكهربائي
ت = ك ÷ ن أو I=C*T
حيث:-
- ت:- التيار ( أمبير )
- ك:- الشحنة الكهربائية ( كولوم )
- ن:- الزمن ( ثانية )
مثال:- احسب مقدار التيار الكهربائي إذا علم أن مقدار الشحنة الكهربائية المارة في موصل حلال 4 ثواني تساوي 8 كولوم.
الحل:-
المعطيات:- المطلوب إيجاد التيار و المعروف قيمة الشحنة و الزمن حيث الشحنة ( ك ) تساوي 8 كولوم, و مقدار الزمن ( ن ) 4 ثواني
نطبق على قانون التيار
ت = ك ÷ ن ت = 8 ÷ 4 ت = 2 أمبير
أنواع التيار الكهربائي
1- التيار المستمر:- هو التيار الذي تبقى قيمته و اتجاهه ثابت مع مرور الزمن, و من مصادر التيار المستمر المركم الرصاصي ( البطارية ) المستخدم في السيارات
2- التيار المتناوب:- هو التيار الذي تتغير قيمته و اتجاهه مع تغير الزمن, ومن التيار المتناوب التيار المتولد من محطة توليد الطاقة الكهربائية و التي يزود المنازل بالتيار الكهربائي.
أشكال موجات التيار المتناوب:
الفولطية ( فرق الجهد الكهربائي )
يحتاج سريان التيار الكهربائي لوجود قوة تؤثر على الالكترونات, و يمكن أن تكون هذه القوة المؤثرة هي فرق الجهد أو القوة الدافعة الكهربائية أو الفولطية و جميعها تسميات قد تتشابه في المعنى.
ويمكن تعريفها:- بأنها القوة التي تجبر الالكترونات ( الشحنات ) على التحرك في اتجاه معين عبر الموصل, أي تسبب سريان التيار الكهربائي.
– الفولطية ( فرق الجهد الكهربائي )
يحتاج سريان التيار الكهربائي لوجود قوة تؤثر على الالكترونات, و يمكن أن تكون هذه القوة المؤثرة هي فرق الجهد أو القوة الدافعة الكهربائية أو الفولطية و جميعها تسميات قد تتشابه في المعنى.
ويمكن تعريفها:- بأنها القوة التي تجبر الالكترونات ( الشحنات ) على التحرك في اتجاه معين عبر الموصل, أي تسبب سريان التيار الكهربائي.
– المقاومة الكهربائية
تعريف المقاومة الكهربائية:- ممانعة المادة لمرور التيار الكهربائي فيها, و هناك عدة عوامل تعتمد عليها المقاومة لأي موصل وهي.
1- نوع المادة المصنوع منها الموصل
2- طول الموصل
3- مساحة مقطع الموصل
4- درجة حرارة الموصل
و يمكن تمثيل تلك العوامل بالمعادلة التالية و التي من خلالها يمكن إيجاد قيمة المقاومة إذا علمت معطيات المعادلة
م = ( م ن × ل ) ÷ س
حيث:-
م:- مقاومة الموصل – بالاوم
ل:- طول الموصل – بالمتر ( م )
س:- مساحة مقطع الموصل ( بالمتر مربع ) ( م2)
م ن :- المقاومة النوعية للموصل ( اوم . م )
تطبيقات على قانون اوم
نص قانون اوم ( إذا مر تيار كهربائي في موصل فان قيمة هذا التيار تتناسب طرديا مع فرق الجهد المطبق بين طرفي هذا الموصل و عكسيا مع مقاومته ). و سمي قانون اوم نسبة إلى العالم جورج اوم.
يمكن تمثيل قانون اوم بالمعادلة التالية
ت = ف ÷ م I=U/R
حيث
ت:- التيار بالأمبير
ف:- فرق الجهد بالفولط
م:- المقاومة بالاوم
مثال:-
وصلت مقاومة سلك من الحديد قيمتها 10 اوم مع مصدر كهربائي فولطيته 100 فولط, فما قيمة التيار المار في المقاومة.
الحل:-
حسب قانون اوم فان ت= ف ÷ م
ت = 100 ÷ 10 ت = 10 امبير
