سعد عنتر سعد
مراقب
الجنس : 
عدد المساهمات : 2517
نقاط : 6975
العمر : 33
 | | موضوع: التقرير المطلوب لورشة الكهرباء بالجامعة العمالية الخميس 12 مايو 2011 - 21:03 | |
|
البحث المطلوب لورشة الكهرباء بالجامعة العمالية
الكهرباء
هى سريان الألكترونات الحرة فى الموصل من ذرة إلى أخرى فى نفس الاتجاه
العام . يعرف هذا السريان للألكترونات بالتيار ويرمز له بالرمز “I” .
تتحرك الألكترونات خلال الموصل بمعدلات مختلفة ومن ثم يكون التيار
الكهربائى بقيم مختلفة . يتحدد التيار بعدد الألكترونات التى تمر خلال
مقطع الموصل فى الثانية . يجب أن نتذكر أن الذرة صغيرة جدا . لملىء 1
سنتيمتر مكعب من موصل النحاس نحتاج إلى عدد من الذرات قدره
1,000,000,000,000,000,000,000,000 . أى قيمة صغيرة من التيار تنتج عن عدد
تخيلى من الألكترونات ولهذا السبب يقاس التيار بالأمبير واختصاره “amps”
ورمزه الحرف “A” . تيار واحد أمبير يعنى أنه خلال ثانية واحدة يتحرك 6.24
x 1018 ألكترون من خلال مقطع الموصل .هذه الأرقام للمعلومية فقط ولا تحتاج
إلى التركيز عليها.من المهم فهم سريان (مرور)التيار .
إتجاه سريان (مرور) التيار
هناك
فرق بين سريان الألكترونات وسريان التيار . نظرية سريان التيار الاصطلاحى
تهمل سريان الألكترونات وتنص على أن التيار يمر من الموجب إلى السالب .
لتجنب الخلط فإن هذه الجزء يستخدم طريقة سريان الألكترونات والتى تنص على
أن الألكترونات تمر من السالب إلى الموجب .
الجهد voltage
يمكن
مقارنة (تشبيه) الكهرباء بتدفق المياه عبر الأنابيب.لجعل المياة تتدفق عبر
الأنابيب نحتاج إلى قوة وهذه القوة تأتي إما من مضخة مياه أو نتيجة
الجاذبية الأرضية . الجهد هو القوة التي يتم تطبيقها على موصل التيار
الكهربائي فيؤدي إلى تدفق التيار .
الألكترونات سالبة الشحنة
وتنجذب بالشحنات الموجبة .وسوف تجذب دائما من مصدر يوجد به فائض من
الإلكترونات وبذلك يكون له شحنة سالبة إلى مصدر يوجد به نقص فى
الإلكترونات أى الذى يكون له شحنة موجبة.القوة اللازمة لجعل الكهرباء
تتدفق من خلال موصل تسمى الفرق في الجهد والقوة الدافعة الكهربائية (emf)
أو ببساطة "الجهد".يرمز للجهد بالحرف “E” أو بالحرف “V” . وحدة قياس الجهد
هى الفولت ويرمز لها أيضا بالحرف “V” .
مصادر الجهد
يمكن
توليد الجهد الكهربائى بعدة طرق ,فالبطارية تستخدم عملية كهروكيميائية ,
ومولد السيارة ومولد محطة توليد الطاقة يستخدم عملية الحث المغناطيسي.جميع
مصادر الجهد مشتركة فى خاصية وجود فائض من الإلكترونات في أحد الأطرف ونقص
فى الطرف الآخر وهذا يؤدى إلى وجود فرق جهد بين الطرفين .
رمز دائرة الجهد
يعبر
عن طرفى البطارية بشكل رمزي فى الرسومات الكهربائية بخطين.الخط الأطول
يشير إلى الطرف الموجب والخط الأقصر يشير إلى الطرف السالب.
وحدات القياس
المقاومةResistance
العامل
الثالث الذي يلعب دورا في الدائرة الكهربائية هو المقاومة . جميع المواد
يعيق تدفق التيار الكهربائي إلى حد ما.مقدار المقاومة يعتمد على التركيب
الطول ومساحة المقطع العرضي ودرجة حرارة مادة المقاومة .
وكقاعدة : مقاومة الموصل تزيد بزيادة الطول وتنقص بنقصان مساحة المقطع العرضي.
تعرف المقاومة بالرمز “R” ووحدات قياسها هى الأوم (Ω) .
رموز المقاومة بالدائرة الكهربية
عادة
يعرف رمز المقاومة فى الرسومات الكهربائية بأحد طريقتين . الطريقة الشائعة
هى مستطيل مفرغ والطريقة الأخرى هى خط زجزاج (متعرج) ، ويمكن للمقاومة أن
تأخد العديد من الأشكال فقد توضع فى الدائرة كمقاومة أو تكون ضمنية لأجهزة
أخرى له مقاومة .
وحدات القياس
الدائرة الكهربية البسيطة
الدائرة الكهربية
توجد
علاقة أساسية بين التيار والجهد والمقاومة . تتكون الدائرة الكهربية
البسيطة من مصدر للجهد بعض أنواع الأحمال load وموصل للسماح بالألكترونات
بالمرور بين مصدر الجهد والحمل .فى الدائرة التالية مصدر الجهد هو
البطارية والأسلاك الكهربائية تستخدم للتوصيل والمصباح يمثل الحمل أو
المقاومة . أضيف عنصر أخر إلى الدائرة هو المفتاح .
يجب أن يكون هناك
مسار كامل (مغلق) لكى يمر التيار . إذا كان المفتاح مفتوح (غير موصل) فإن
المسار يكون غير كامل وسوف لا يضيء المصباح .
إغلاق (توصيل) المفتاح يكمل المسار مما يسمح للالكترونات بترك الطرف السالب والتدفق من خلال المصباح إلى الموجب.
مخطط الدائرة الكهربائية :
المخطط
التالي هو تمثيل للدائرة الكهربائية ويتكون من بطارية والمقاومة
والفولتميتر(مقياس الجهد) والأميتر (مقياس التيار) . يوصل الأميتر
بالدائرة على التوالى ليبين قسمة التيار المار بالدائرة . يوصل الفولتميتر
عبر مصدر الجهد ليبين قيمة جهد التغذية من البطارية . قبل إجراء تحليل
للدائرة نحن بحاجة لفهم قانون أوم.
قانون أوم Ohm’s Law :
جورج سيمون أوم وقانون أوم :
درس
عالم الرياضيات الألمانى جورج سيمون أوم العلاقة بين التيار والجهد
والمقاومة وصاغ قانون ينص على أن التيار يتناسب طرديا مع الجهد وعكسا مع
المقاومة . وصيغة القانون هى :
قانون
أوم هو الصيغة الأساسية المستخدمة في جميع الدوائر الكهربائية. يجب على
مصمم الدوائر الكهربائية تحديد قيمة الجهد اللآزم لحمل معين مثل أجهزة
الكومبيوتروالساعات والمصابيح والمحركات. يجب أن يتخذ القرارات أخذا فى
الاعتبار العلاقة بين التيار والجهد والمقاومة .جميع التصميمات والتحليلات
الكهربائية تبدأ بقانون أوم.هناك ثلاث طرق رياضية للتعبير عن قانون
أوم.الصيغة التى يتم استخدامها تعتمد على المعطيات المعروفة والبيانات
المطلوب معرفتها.
مثلث قانون أوم :
هناك طريقة سهلة لنتذكر أى الصيغ نستخدم , عن طريق ترتيب التيار والجهد والمقاومة في شكل المثلث ويمكن بسرعة تحديد الصيغة الصحيحة.
استخدام المثلث :
لاستخدام المثلث : يتم تغطية القيمة المطلوب حسابها .الأحرف المتبقية تشكل الصيغة.
قانون أوم يعطى الإجابة الصحيحة فقط عندما يتم استخدام القيم الصحيحة.
تذكر القواعد الثلاثة الآتية:
1- دائما يعبر(يعوض) عن التيار بالأمبير .
2- دائما يعبر(يعوض) عن الجهد بالفولت .
3- دائما يعبر(يعوض) عن المقاومة بالأوم .
أمثلة على استخدام قانون أوم :
استخدم الدائرة البسيطة الآتية بفرض أن جهد التغذية من البطارية هو 10 volts والمقاومة 5 Ω
لإيجاد قيمة التيار المار بالدائرة , غطى (إخفى)الحرف “I” بالمثلث فتنتج المعادلة
استخدم نفس الدائرة بفرض أن قراءة مقياس التيارammeter هى 200 mA والمقاومة بالقيمة 10 Ω .
لإيجاد الجهد غطى الحرف “E” فى المثلث فتنتج المعادلة :
تذكر جيدا العلاقة بين الملىmوالميكرو (µ) والكيلو k.
كثافة التيار الكهربي
كثافة
التيار الكهربي هي مقياس شدة التيار الكهربي.وتعرف اصطلاحًا بأنها قيمة
متجهية تُقاس قيمتها بقيمة التيار الكهربي المار لكل سطح مقطع عرضي.طبقًا
للنظام الدولي للوحدات، تُقاس كثافة التيار الكهربي بـالأمبير لكل متر
مربع.
التيار الاصطلاحي
ويؤدي
سريان الشحنة الكهربية الموجبة إلى توليد التيار الكهربي نفسه الذي
يتولَّد عن السريان العكسي للشحنة الكهربية السالبة.وهكذا، تؤدي التدفقات
العكسية للشحنات الكهربية المتقابلة إلى توليد تيار كهربي أحادي.ولهذا
السبب، يمكن عادةً تجاهل قطبية الشحنات المتدفقة أثناء عمليات القياس.فمن
المفترض أن تحمل كل الشحنات المتدفقة قطبية موجبة، ويعرف هذا النوع من
التدفق باسم التيار الاصطلاحي.ويمثل التيار الاصطلاحي صافي تأثير مسار
التيار، بصرف النظر عن إشارة شحنة الأجسام الناقلة للتيار.
في
الفلزات الصلبة مثل الأسلاك، تظل الجسيمات الحاملة للشحنة الكهربية
الموجبة ساكنة، وتتحرك فقط الإلكترونات سالبة الشحنة.ولأنَّ الإلكترون
يحمل شحنة كهربية سالبة، فٍإن حركة الإلكترون في أي فلز تكون في الاتجاه
المعاكس لاتجاه التيار الاصطلاحي ( أو الكهربي).
معايير السلامة والأمان ضد مخاطر الكهرباء
من
أكثر مخاطر الكهرباء وضوحًا الصدمة الكهربية الناتجة عن سريان تيار كهربي
عبر أحد أجزاء الجسم.ويتحدد تأثير الصدمة الكهربية وفقًا لمقدار التيار
الكهربي الساري عبر الجسم، وهو أمرٌ يعتمد على طبيعة التلامس، وحالة هذا
الجزء من الجسم، ومسار التيار الساري عبره، وقيمة الجهد الكهربي لمصدر
التيار.ففي الوقت الذي قد يؤدي فيه مقدار صغير جدًا من التيار الكهربي إلى
الشعور بوخزة خفيفة، فإنَّ المقدار الكبير جدًا منه قد يسبب حروقًا خطيرة
إذا نفذ عبر الجلد أو سكتة قلبية إذا سرت كمية كافية منه خلال القلب.
ويختلف تأثير الصدمة الكهربية من فرد لآخر بشكل ملحوظ.
هذا، وقد
يكون التسخين الكهربي غير المقصود خطيرًا أيضًا.فالتحميل الزائد على
كابلات الكهرباء يعد سببًا متكررًا في اندلاع الحرائق.وكذلك، إذا تم وضع
بطارية صغيرة في حجم خليةAA في جيب به عملات معدنية، فقد يؤدي ذلك إلى
تكون دائرة كهربية مصغرة تعمل على تسخين البطارية والعملات المعدنية مما
قد يؤدي إلى الإصابة بحروق.أما عن بطاريات النيكل والكادميوم وبطاريات
هيدريد النيكل وبطاريات الليثيوم على وجه التحديد، فإنها تمثل خطورةً
أيضًا حيث يمكنها توليد تيار كهربي عالٍ جدًا نتيجة لطبيعة المقاومة
الداخلية المنخفضة فيها.
| |
|
