اختراعات

أساسيات الكهرباء:تصنيف المواد.التيار الكهربائي.الجهد الكهربائي.المقاومة.المكثف.الملفات

أساسيات الكهرباء:تصنيف المواد.التيار الكهربائي.الجهد الكهربائي.المقاومة.المكثف.الملفات


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:-
      I. ت:- التيار ( أمبير )
      C.  ك:- الشحنة الكهربائية ( كولوم )
       T. 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