موضوع: ملف أعمال الطالبة : منار المسموم. السبت أغسطس 12, 2017 6:26 pm
الكتابة في الفيزياء
قوانين كيرشوف Kirchhoff's Laws
بالرغم من أن قانون أوم يعتبر من أهم القوانين في علوم الكهرباء إلا أنه لايمكن استخدامه لتحليل الدوائر المعقدة. لذلك قام العالم كيرشوف بوضع قوانينه التي تمكننا من استخدام قانون أوم لحل الدوائر المعقدة. فما هي إذاً قوانين كيرشوف ؟ القانون الأول هو قانون كيرشوف للتيار القانون الثاني هو قانون كيرشوف للجهد والآن لنشرح هذين القانونين بشيء من التفصيل. قانون كيرشوف للتيار مجموع التيارات القادمة إلى نقطة معينة (عقدة) يساوي مجموع التيارات الخارجة من نفس العقدة. لفهم ذلك انظر إلى هذا الشكل
قوانين كيرشوف بشكل تفصيلي لاحظ هنا أن التيار 1 هو الوحيد المتجه إلى العقدة بينما هنالك ثلاثة تيارات (تيار 2 ، تيار 3 ، وتيار 4) تغادر نفس العقدة. أي أنه عندما يدخل التيار 1 إلى العقدة فإنه لايوجد له طريق أخر سوى التوزع والمغادرة عن طريق الفتحات الثلاث الأخرى. لو ترجمنا هذا إلى معادلة لكتبناها كما يلي التيار1 = التيار2 + التيار3 + التيار4 أو التيار1 – التيار2 – التيار3 – التيار4 = 0 لاحظ هنا أننا اعتبرنا التيار الداخل إلى العقدة موجب والتيار المغادر للعقدة سالب لاحظ هنا أن التيار 1 هو الوحيد المتجه إلى العقدة بينما هنالك ثلاثة تيارات (تيار 2 ، تيار 3 ، وتيار 4) تغادر نفس العقدة. أي أنه عندما يدخل التيار 1 إلى العقدة فإنه لايوجد له طريق أخر سوى التوزع والمغادرة عن طريق الفتحات الثلاث الأخرى. لو ترجمنا هذا إلى معادلة لكتبناها كما يلي التيار1 = التيار2 + التيار3 + التيار4 أو التيار1 – التيار2 – التيار3 – التيار4 = 0 لاحظ هنا أننا اعتبرنا التيار الداخل إلى العقدة موجب والتيار المغادر للعقدة سالب قوانين كيرشوف بشكل تفصيلي ======== مثال: قوانين كيرشوف بشكل تفصيلي في هذه الدائرة المقاومة م1 = 75 أوم المقاومة م2 = 50 أوم التيار ت = 25 أمبير ماهو التيار في المقاومة م1 والمقاومة م2 ؟ الإجابة: عندما يصل التيار ت إلى العقدة فإنه يتوزع في طريقين. جزء منه يذهب إلى الفرع المحتوي على المقاومة1 ولنطلق عليه الرمز ت1 والجزء الآخر يذهب إلى الفرع المحتوي على المقاومة 2 ونسميه ت2. الآن إذا طبقنا قانون كيرشوف للتيار أي مجموع التيارات القادمة إلى نقطة معينة (عقدة) يساوي مجموع التيارات الخارجة من نفس العقدة. نجد أن التيار ت = ت1 + ت2 من قانون أوم نعرف أن التيار = الجهد / المقاومة إذاً التيار ت = (الجهد/المقاومة1) + (الجهد/المقاومة2) 25 = (الجهد/ 75) + (الجهد/50) الجهد = 750 فولت التيار ت1 = الجهد / المقاومة1 = 750 / 75 = 10 أمبير التيار ت2 = الجهد / المقاومة2 = 750 / 50 = 15 أمبير لاحظ أن مجموع التيارين = 25 أمبير أي نفس قيمة التيار الداخل إلى العقدة. قانون كيرشوف للجهد مجموع الجهد داخل أي طوق مغلق في الدائرة الكهربائية يساوي صفر من هذا القانون يمكننا حساب قيمة التيار في الدائرة. لو أخذنا هذه الدائرة البسيطة المكونة من بطارية ومقاومتين كما هو موضح بهذا الشكل وأردنا حساب التيار فيها نقوم أولا باختيار اتجاه التيار .لايهم أي اتجاه نختار حيث يمكننا اختيار الإتجاه في الطوق كما نريد. في هذه الحالة افترضنا عشوائياً أن التيار يسري في اتجاه عقارب الساعة. كذلك نقوم باختيار الإشارات في المقاومات ولكن كيف ؟ دائماً افترض أن طرف المقاومة الذي يصل إليه التيار أولا هو الموجب وطرف المقاومة الآخر هو السالب. كما هو موضح هنا و الآن إذا تحركنا في الطوق ابتداءاً ً من البطارية نجد أن التيار يمر في البطارية باتجاه الطرف السالب كما هو موضح هنا إذا نفترض أن فرق الجهد في البطارية يكون سالباً أي أن جهد البطارية ج = - 12 فولت عندما يصل التيار إلى المقاومة الأولى (5 أوم) يدخل إليها من الطرف الموجب فيكون فرق الجهد فيها موجباً ويساوي: ج1 = التيار * 5 يستمر التيار في السريان حتى يصل إلى المقاومة الثانية (10 أوم) ويدخل إليها من الطرف الموجب فيكون فرق الجهد فيها موجباً أيضاً ويساوي: ج2 = التيار * 10 الآن قانون كيرشوف للجهد يقول بأن مجموع الجهد داخل أي طوق مغلق في الدائرة الكهربائية يساوي صفر دعنا نطبق ذلك: -ج + ج1 + ج2 = صفر أي أن - 12 + (التيار *5) + (التيار * 10) = صفر - 12 + التيار (5 + 10) = صفريستمر التيار في السريان حتى يصل إلى المقاومة الثانية (10 أوم) ويدخل إليها من الطرف الموجب فيكون فرق الجهد فيها موجباً أيضاً ويساوي:
ج2 = التيار * 10
الآن لو طبقنا قانون كيرشوف للجهد
ج + ج1 + ج2 = صفر
أي أن
12 + (التيار *5) + (التيار * 10) = صفر
12 + التيار (5 + 10) = صفر
فنجد أن
التيار = - 12 / 15 = - 0.8 أمبير
حصلنا على نفس قيمة التيار ولكن بقيمة سالبة مما يعني أن افتراضنا بأن التيار يسري بعكس اتجاه عقارب السعة لم يكن صحيحاً.
مثال:
أوجد كل التيارات في هذه الدائرة
قوانين كيرشوف بشكل تفصيلي
الإجابة:
أولا لاحظ أن هذه الدائرة تحتوي على طوقين مغلقين. لنحدد اتجاه التيار في كل طوق ودعنا نختار الإتجاه ليكون في اتجاه عقارب الساعة. ثم نتذكر أن جهة المقاومة التي يمر فيها التيار أولاً تكون موجبة. فنجد أن التيار = 12 / 15 = 0.8 أمبير ملاحظة: حصلنا هنا على قيمة موجبة للتيار و هذا يعني أننا افترضنا الاتجاه الصحيح لسريان التيار في اتجاه عقارب الساعة. لو حدث أننا اخترنا الإتجاه المعاكس لحصلنا على قيمة سالبة للتيار. لنجرب ذلك بافتراض أن التيار يسري بعكس عقارب الساعة فماذا سيحدث؟ لو تحركنا في الطوق ابتداءاً ً من البطارية نجد أن التيار يمر في البطارية باتجاه الطرف الموجب كما هو موضح هنا
إذا نفترض أن فرق الجهد في البطارية يكون موجباً
أي أن جهد البطارية ج = 12 فولت
كما ذكرنا سابقاً دائماً افترض أن طرف المقاومة الذي يصل إليه التيار أولا هو الموجب وطرف المقاومة الآخر هو السالب. فماذا يحدث عندما يصل التيار إلى المقاومة الأولى (5 أوم). يدخل إليها من الطرف الموجب فيكون فرق الجهد فيها موجباً ويساوي:
ج1 = التيار * 5
_____________________
فهمت من الفيزياء
الضوء : 1 - ينتقل الضوء في خط مستقيم خلال أي وسط منتظم. 2- يمكن تصنيف المواد على أنها شفافة أو شبه شفافة أو معتمة , وذلك يعتمد على كمية الضوء المنعكس أو النافذ أو الممتص. 3- تراكيب الألوان الأساسية ( الأحمر والأخضر والأزرق ) يكون الضوء الأبيض ويشكل تراكيب لونين أساسيين أحد الألوان الثانوية ( الأصفر أو النيلي أو الأزرق الفاتح). 4 - وفق قانون الانعكاس على السطوح الخشنة , فإن الزاوية التي يصنعها الشعاع الساقط مع العمود المقام على السطح العاكس عند نقطة السقوط تساوي الزاوية التي يصنعها الشعاع المنعكس مع العمود المقام على السطح عند النقطة نفسها. 5- ينتج السطح المصقول انعكاساً منتظماً , في حين ينتج السطح الخشن انعكاساً غير منتظم. 6- الصورة التي تكونها المرآة المستوية خيالية دائماً. 7- يمكنك تحديد موقع الصورة التي تكونها المرآة الكروية من خلال رسم شعاعين من نقطة على الجسم إلى المرآة , وتكون نقطة تقاطع الشعاعين المنعكسين أو امتداديهما هي صورة نقطة الجسم. 8- تبدو الصور التي تكونها المرايا المحدبة أبعد فتعطي مجالاً أوسع للرؤية. 9- جميع العدسات لها زوغان لوني وجميع العدسات التي لها سطوح كروية لها زوغان كروي. 10- يعد الفرق بين معاملي انكسار الهواء والقرنية المسؤول الرئيس عن تجميع الضوء في العين.
الكهرباء : 1- هناك نوعان من الشحنات الكهربائية : سالبة وموجبة , الشحنات المتشابهة تتنافر والمختلفة تتجاذب. 2- الشحنة الكهربائية لا تفنى ولا تستحدث , والشحن ما هو إلا عملية فصل للشحنات , وليس إنتاج شحنات كهربائية جديدة. 3- تتم عملية شحن الجسم عن طريق نقل إلكترونات للجسم. 4- المواد العازلة كثيرة منها : الزجاج , الخشب الجاف , المواد البلاستيكية والهواء الجاف. 5- اتجاه المجال الكهربائي هو اتجاه القوة الكهربائية المؤثرة في شحنة اختبار موجبة صغيرة. 6- تحول الدائرة الكهربائية الطاقة الكهربائية إلى حرارة أو ضوء أو إلى أشكال أخرى مفيدة للطاقة. 7- عندما تتحرك شحنة في دائرة كهربائية تسبب المقاومات نقصاً في طاقة وضعها الكهربائية. 8- الطاقة الحرارية الغير مرغوب فيها التي تنتج عن نقل الطاقة الكهربائية تسمى القدرة الضائعة ولتقليلها يتم تقليل قيمة التيار المار في أسلاك التوصيل. 9- التيار متساو في جميع أجزاء دائرة التوالي الكهربائية البسيطة. 10- الهبوط في الجهد خلال جميع أفرع دائرة التوازي الكهربائية متساو.
____________________
صورة وتعليق
1- نظرية الكوانتم
الكوانتم نظرية شاملة تحكم قبضتها علي عالم الاشعاع الذري المتناهي الصغر. الذرة هي الوحدة الأولي للمادة والكوانتم هو الوحدة الأولية للضوء والطاقة، والطاقة مؤلفة من وحدات أولية هي الكوانتات والكوانتات هي جمع الكوانتم. ميكانيكا الكوانتم ملحمة العقل البشري في القرن العشرين، القرن العشرين من القرون المتميزة كوحدة فريدة ونقطة تحول فعلي في مسار العلم وأسلوب الحياة والتكنولوجيا بأنواعها من الضخم الي المتناهي في الصغر كما أنها مستهل طريق جديد في البحث العلمي وبالأخص في الطاقة وفي الصناعات الالكترونية والميكروالكترونية وعلي مستوي تدريج النانومتري. وكلمة كوانتم مصدرها لاتيني الأصل وتعكس الحقيقة وأن نماذج الكوانتم كوانتات منفصلة أي رقم صحيح مضاعف بمعني مستويات طاقة منفصلة للذرات. وهي التي أوضحت مفهوم طاقة الشرائط للأجسام الصلبة. وفرض الكوانتم أعلنه ماكس بلانك مع بداية القرن العشرين فرض الكوانتم العبقري وهي الوحدة الأولية للضوء والطاقة كما الذرة هي الوحدة الأولية للمادة كما أن أصغر مقدار للطاقة يمكن أن يوجد مستقلا وهذا المقدار من الطاقة (الكوانتم) باعتباره وحدة فيزيائية، ابتعاث أو اصدار أو امتصاص الطاقة من قبل الذرات أو الجزيئات لاتتم علي نحو متواصل ولكن علي مراحل وكل مرحلة هي مقدار من الطاقة يمكن أن يوجد مستقلا وهذا المقدار من الطاقة يطلق عليه كوانتم (كم) ونظرية الكوانتم هي التي أعطت امكانية مفهوم سلوك الذرات والجزيئات والأنوية والأجسام الصلبة ومنها حدث تطور علمي هائل، ولذلك تعتبر نظرية الكوانتم علم الفيزياء الحديث والمعاصر. وعلم الفيزياء الحديث ارتكز علي النظريات الأساسية.
2-ظاهرة الضوء الشبح
كانت الظواهر الأكثر تكررًا هي الأضواء الأشباح و خير الأمثلة ما حدث في الولايات المتحدة في ولاية نورث كارولينا بالتحديد في منطقة الجبل البني حيث تابع أهل تلك المنطقة الاضواء الاشباع على مدى 150 عامًا ،حيث أن الظاهرة عبارة عن أجسام من الضوء يميل لونها إلى الإصفرار و احيانًا القرنظي تظهر في الجزء العلوى من جبل و الذين رأوها من قريب قالوا أن الأضواء تصدر أزيزًا و ظلت هكذا دون سبب إلى أن قال العلماء أنها نتجة لإنعكاس الضوء الأمامي للسيارات و لكن قبل مائة عام ليس هناك سيارات ..!! فظلت بلا أي تفسير يذكر .
3- توليد الكهرباء من الشمام
أصبح الشمام عنصرا مهما لتوليد الطاقة في مدينة مواساك الفرنسية بعد أن تم افتتاح أول محطة لتوليد الطاقة الخضراء صديقة للبيئة تنتج الكهرباء من هذه الفاكهة سريعة التلف، حيث لاحظت شركة «بواييه» وهي شركة مساهمة تضم أكثر من 100 من كبار مزارعي الفاكهة في مواساك أنها تفقد سنويا أكثر من 2000 طن من الفاكهة معظمها من الشمام لعدم صلاحيتها للاستخدام الآدمي بعد تعرضها للتلف، فبادرت بإقامة محطة لتوليد الطاقة باستخدام الشمام كمصدر لها.
وذكرت مجلة «لوبوان» الفرنسية أن جويل بويير مدير شركة بواييه أكد أن شركة «غرين وات» البلجيكية المتخصصة في إنتاج الطاقة النظيفة هي التي تولت إقامة هذه المحطة التي تستهلك سنويا 20 ألف طن من الشمام جانب كبير منه غير منتهي الصلاحية.
4- بكتيريا تتغذى على الحشرات
قُم بوضع موصل كهربائي في الأرض وأطلق العنان للتيار الكهربائي ليمر فيه وستأتي من كل مكان، إنها خلايا حيّة تتغذي على الكهرباء! اكتشف العلماء من قبل أنواع مختلفة من البكتيريا التي يمكنها أن تصمد وتعيش في مصادر مختلفة للطاقة ولكن هذه البكتيريا الكهربائية كما يطلقون عليها مختلفة وغريبة وموجودة في كل مكان!
بخلاف كل الكائنات الحيّة على الأرض، البكتيريا الكهربائية تستخدم الكهرباء في أنقى صورها، حيث تحصد الإلكترونات من الصخور والمعادن. وقد تعرّف العلماء حتّى الآن على نوعين فقط من هذه البكتيريا أطلقوا عليها Shewanella و Geobacter. وتمكّن علماء الأحياء حالياً من إغراء هذه البكتيريا للخروج من الصخور والمعادن باستخدام مصادر الكهرباء! تبيّن من عدة تجارب تضمنت زرع هذه البكتيريا في البطاريات أنها تتغذى على الإلكترونات بل وتفرزها أيضاً، وقد لا يكون هذا الأمر مفاجئة على المستوى العلمي لأن كل الكائنات الحيّة تقريباً تفعل ذلك ولكن بصورة غير مباشرة فالبشر مثلاً يأكلون السكريات التي تحتوي على كمية كبيرة من الإلكترونات ثم تقوم خلايانا بتكسير هذا السكر وتنتقل الإلكترونات منه عبر سلسلة من التفاعلات الكيميائية المعقدة إلى أن تصل إلى الأكسجين المتعطش للإلكترونات لتلتصق به لكي يقوم بتوزيعها على كامل الجسم.
الرئيسية 
