التصنيف: الفيزياء الكهربية والمغناطيسية

الفيزياء الكهربية والمغناطيسية

التصنيفات
الفيزياء الكهربية والمغناطيسية

القطار الطائر

إذا وضع مغناطيس دائم فوق قرص من مادة فائقة التوصيل فإن التيارفى المادة الفائقة يولد مجالاً مغناطيسياً يتنافر دائماً مع المغناطيس الدائم بحيث يمكن ان يظل المغناطيس الدائم معلقاً فى الهواء
وهذا ما يسمى بظاهرة مايسنر meissner effect والسبب فى ذلك ان الماد الفائقة التوصيل من نوع المواد المغناطيسيةالتى ينعدم داخلهاشدة المجال المغناطيسى diamagnetic ولذلك فإن المجال المتولدمجال مغناطيسى خارجى لابد ان يكون عكسى بحيث تكون المحصلة داخل المادة دائماًصفر

وقد امكن استخدام هذه الظاهرة فى تصميم القطار فائق السرعة فى اليابان إذ يحمل القطار ملفات منمادة فائقة التوصيل وعندما يتحرك القطار فإنه يولد تياراً فى ملفات ثابتة تُولد مجالاً مغناطيسياً يتنافر مع المجال الاول فيرتفع القطار فوق القضبان بحوالى عدة سنتيمترات مما يزيل الاحتكاك مع القضبان وبالتالى يزيد سرعته حيث تبلغ سرعته .225km/h

وشكراً على القراءة……….

المصدر
http://www.hazemsakeek.com/vb/showthread.php?t=1311

التصنيفات
الفيزياء الكهربية والمغناطيسية

Superconductors المواد فائقه التوصيل

Superconductors
الموصلات فائقة التوصيل

تقسم المواد من حيث قدرتها على توصيل الكهرباء إلى عوازل (Insulators) مثل الخشب، وأنصاف الموصلات(Semiconductors) مثل السيليكون، و موصلات (Conductors) مثل النحاس، و لكن هناك نوعاً اخراً وهو مايعرف باسم الموصلات فائقة التوصيل (Superconductors)

والموصلات فائقة التوصيل سميت هكذا نظرا لأنها عند درجة حرارة معينة (منخفضة نسبيا) تصبح مقاومتها للكهرباء مساوية للصفر، وتصبح قدرتها على التوصيل فائقة جداً، حيث أنه إذا ما وجد تيار كهربى فى حلقة متصلة من هذه المادة فإنه سوف يسرى داخل الحلقة بدون وجود مصدر للجهد الكهربى.

نبذة تاريخية

قبل عام 1911 كان الاعتقاد السائد أن جميع المواد تصبح فائقة التوصيل للكهرباء فقط عند درجة حرارة الصفر المطلق أى -273oم. ولكن فى تلك السنة لوحظ أن الزئبق النقى تصبح مقاومته مساوية للصفر عند درجة حرارة 4 مطلق أى -269oم ويمكن الحصول على هذه الدرجات المنخفضة بتسييل غاز الهيليوم. لقد كان هذا الاكتشاف مثيرا لاهتمام الكثير من العلماء لإيجاد تفسير علمى لهذه الظاهرة وخاصة بعد أن وجد أن هناك مواد أخرى لها نفس الخاصية عندما تبرد وهذا ما كان مخالفا للاعتقاد السائد انذاك. ولكن تسييل غاز الهيليوم مكلف جدا من ناحية مادية، ولذلك كان البحث فى هذا المجال محدوداً جداً إلى أن تم التوصل فى عام 1986 إلى مركب فائق التوصيل للكهرباء، رمزه الكيميائى هو YBa2Cu3O7 عند درجة حرارة -180oم، ويمكن الحصول على هذه الدرجة بتسييل غار النيتروجين و هذا غير مكلف و من هنا بدأت البحوث و التجارب العلمية تنشط لمحاولة فهم هذه الظاهرة وكيفية استغلالها فى تطبيقات صناعية و تكنولوجية، و كذلك فى البحث عن مواد تكون مقاومتها صفر عند درجات حرارة الغرفة أى 25oم.

خصائص هذه المواد

عند درجة حرارة معينة تعرف بدرجة حرارة التحول تصبح مقاومتة هذه المواد للتيار الكهربى مساوية للصفر.

اكتشف كذلك أن هذه المواد عند درجة حرارة التحول حساسة جداً للمجال المغناطيسى، حيث تنفر المجال المغناطسيى الخارجى أى أنها تعكس المجال المغناطيسى مهما ضعفت شدته.

هاتان الخاصيتان فتحت الأبواب أمام العلماء لاستغلالها فى ابتكارات واختراعات ذات كفاءة عالية تدخل فى معظم مجالات العلوم والتكنولوجيا، حيث أن هذه المواد (Superconductors) سوف تحل محل أنصاف الموصلات (Semiconductors) التى تدخل الأن فى صناعة الترانسيستور و الدوائر الالكترونية المتكاملة.

بعض التطبيقات الهامة

إن اكتشاف مواد فائقة التوصيل للكهرباء عند درجات حرارة مرتفعة نسبيا سوف يجعلها تدخل فى تركيب كل جهاز ممكن تصوره. أول هذه التطبيقات هو الحصول على وسيلة غير مكلفة لنقل التيار الكهربى، لأن التكاليف المادية لنقل التيار عبر أسلاك النحاس مرتفعة نظرا للفقد الكبير فى الطاقة على شكل حرارة متبددة نتيجة مقاومة السلك النحاسى، كذلك إذا ما قارنا قيمة التيار الذى يمكن نقله عبر السلك النحاسى حيث تبلغ شدته 100 أمبير لكل سنتيمتر مربع بينما فى السلك المصنوع من مركب الـ YBa2Cu3O7 تبلغ 100000 أمبير لكل سنتيمتر مربع.

كذلك فإن هذه المواد لها تطبيقات عديدة فى مجال الالكترونيات لما تمتاز به من قدرة عالية فى فتح و إغلاق الدائرة الكهربية لتمرير التيار ومنعه، وهذا يشكل العنصر أساسى فى بنية الكمبيوتر والبحث جارى الأن لإدخال هذه المواد فى صناعة السوبركمبيوتر، وإذا ما توصل إلى ذلك فإن هذا سوف يؤدى إلى تطور كبير فى مجال الكمبيوتر. أما فى مجال الطب فقد تم صناعة أجهزة ذات حساسية عالية جدا للمجالات المغناطيسية المنخفضة الشدة، وتستخدم الأن كبديل للمواد المشعة المستخدمة فى تشخيص الأمراض التى قد تصيب الدماغ، حيث يتم الكشف عن التغير فى المجال المغناطيسى المنبعث من الدماغ والتى تبلغ شدته 10-13 تسلا، وهذا مقدار صغير جداً لكن تلك الأجهزة قادرة على قياسه، كذلك يمكن بدقة تحديد مصدر الأشارات العصبية الصادرة من الدماغ وأيضا يمكن أن تستخدم فى البحث عن المعادن الدفينة فى باطن الأرض وعن مصادر المياه والنفط لأنها تحدث تغيراً طفيفاً فى المجال المغناطيسى للأرض وهذا التغير يمكن التقاطه بواسطة هذه الأجهزة.

وهنالك أيضا تطبيقات على مجال أوسع، ففى اليابان تم تصميم قطار يعمل على قضبان مصنوعة من هذه المواد فائقة التوصيل، وعندما تبرد هذه القضبان إلى درجة الحرارة المطلوبة فإن القطار بكامله يرتفع عن سطح القضبان نتيجة التنافر المغناضيسى ويصبح وكأنه يسير على الهواء وهذا يمنع الأحتكاك مما يقلل من استهلاك الوقود..

فى عام 1911م عندما كان العالم Onnes يقيس مقاومة الزئبق المتجمد عند درجة حرارة بالقرب من الصفر المطلق. قد وجد أن المقاومة تنخفض بشكل كبير عند درجة 4,15 كلفن وتصبح المادة عند درجات الحرارة الأقل من هذه الدرجة الحرجة Tc موصيلية فائقة.
ثم بعد ذلك وجدت مواد أخرى تتمتع بتلك الخاصية مثل :
الألومنيوم AL والدرجة الحرجة = 1.2K
أنديوم والدرجة الحرجة = 3,4
الرصاص والدرجة الحرجة= 7,19
الزئبق والدرجة الحرجة =4.15
نيوبيوم والدرجة الحرجة = 9.26
أوزميوم والدرجة الحرجة =0.66
قصدير والدرجة الحرجة =3.72
تنجستون والدرجة الحرجة 0.012=
فنديوم والدرجة الحرجة =5.3
زنك والدرجة الحرجة= 0.87

وبالإضافة إلى ذلك فقد وجد أن بعض السبائك والمركبات السيراميكية تظهر موصلية فائقة عند درجات حرارة أعلى بكثير من تلك التى تظهر عندها فى الفلزات النقية.

خواص الموصلات الفائقة
ظاهرة الرفع
بما أن الموصل الفائق هو موصل تام التوصيل . أى ليس له مقاومة كهربية على الإطلاق فإذا أدخل تيارا كهربيا فى دائرة من سلك فائق التوصيل يستمر هذا التيار فى السريان إلى ما شاء الله. طالما استمر تبريد السلك ليظل محتفظا بموصيليته الفائقة , ففى إحدى التجارب استمر سريان التيار بدون إنقطاع فى حلقة من سلك فائق التوصيل لمدة عامين ونصف دون أى نقص فى شدته ودون تغذية الحلقة بأى مصدر كهربائى. ويسمى التيار الذى لا يجد أى مقاومة لسريانه فى موصل فائق يسمى بالتيار المداوم Persistent Current
تحدث التيارات المداومة فى دوائر الموصلات الفائقة مجالات مغناطيسية متغيرة ينشأ عنها ظاهرة الرفع المثيرة .
فإذا أسقط مغناطيس صغير فوق موصل فائق أحدث مجال المغناطيس على سطح الموصل الفائق تيارات مداومة . وتحدث هذه التيارات قوى تنافر مع المغناطيس تقوى وتشتد كثيرا باقتراب المغناطيس من الموصل الفائق ويكون نتيجتها رفع المغناطيس فى الهواء فيظهر وكأنه عائم فى الهواء غير مرتكز على شيىء.

وقد إستخدم اليابانيون ظاهرة الرفع هذه فى تصميم قطار طائر سريع تقترب سرعت من سرعة رصاصة البندقية (500 كم/ساعة(

المجال المغناطيسى الحرج والنوع الأول من الموصلات الفائقة

تتكون مجالات مغناطيسية قوية عند مرور التيارات المداومة فى ملفات الموصلات الفائقة .التى تعمل عمل مغناطيسات دائمة لا تحتاج لأى مصدر طاقة لحفظ المغناطيسية.
إذ تحتاج فقط لشحن الملف بكمية ابتدائية من الطاقة لكى يسرى هذا التيار المداوم فى الملف . وطالما لا توجد للملف أية مقاومة كهربية لذلك فمن الممكن نظريا زيادة شدة التيار المداوم بغير حدود. ويصاحب ذلك بالتبعية زيادة فى شدة المجال المغناطيسى أيضا بغير حدود.

ولكن الواقع غير ذلك فقد وجد أنه إذا زاد المجال المغناطيسى عن قيمة معينة – يسمى بالمجال الحرج Hc – تختفى تماما ظاهرة الموصيلية الفائقة للمادة وتتحول إلى مادة عادية التوصيل. ويطلق على هذا النوع من الموصلات بالنوع الأول.

ولذلك توضع زيادة شدة التيار المداوم قيدا على إمكانية الحصول على مجالات مغناطيسية لا نهائية الشدة.

الموصيلية الفائقة عند درجات الحرارة المرتفعة

منذ اكتشاف الموصيلية الفائقة والعلماء يحاولون الحصول على موصلات فائقة تكون درجاتها الحرجة مرتفعة. وكانت أعلى درجة حرجة أمكن الوصول إليها لموصل فائق حتى عام 1986م هى 23,2 كلفن وكانت لمادة (Nb3Ge) النيوبيوم -جرمانيوم.
وفى هذا العام تقدم بدنورز ومولر باكتشاف مركب اللانثام والباريوم وأكسيد النحاس La2 Ba1 Cu O4 . يرفع الدرجة الحرجة إلى 30 كلفن وقد حصل هذان العالمان على جائزة نوبل عام 1987م لهذا الإكتشاف الذى يعد بحق فتحا لتكنولوجيا الموصلات الفائقة.

فى عام 1987م أعلن مجموعة من العلماء بجامعة هيوستون توصلهم لموصل فائق من طور مختلط يحتوى على مواد الإيتريوم والباريوم والنحاس والأكسجين الذى له موصيلية فائقة تصل لدرجة 92 كلفن و لما كانت الدرجة الحرجة لهذه المادة أعلى من درجة غليان النيتروجين السائل (77 كلفن) لذلك فإن وجود مبرد رخيص وفى متناول الكثيرين كالنيتروجين السائل فتح أبواب البحث فى موضوع الموصيلية الفائقة على مصراعيه خاصة بعدأن اصبحت طريقة تحضير هذا الموصل الفائق معروفة للجميع.

ويعود السبب فى إهتمام العلماء فى هذه الأيام بالبحث العلمى لإكتشاف المزيد من الموصلات الفائقة عند درجات الحرارة المرتفعة للعوامل التالية :

1- سهولة الحصول على أكاسيد الفلزات وتحضيرها.

2-لهذه المواد درجات حرارة حرجة تزيد فى بعض الحالات عن 100 كلفن كما أن لها مجالا مغناطيسيا حرجا مرتفعا.

3-لا يزال موطن الموصيلية الفائقة فى المركب- كذلك ميكانيكية التوصيل وخواصه المختلفة تحتاج للمزيد من الدراسة والمعتقد حاليا أن موطن الموصيلية الفائقة يكمن فى طبقات (النحاس – أكسجين) فى المركب وزيادة كثافة هذه الطبقات ترفع من الدرجة الحرجة للمركب.

4-التوقعات التكنولوجية الهامة والتطبيقات المحتملة عند الحصول على موصل فائق يعمل على درجة حرارة الغرفة أى تكون درجة حرارته الحرجة أعلى من ذلك . وعندئذ سوف يتغير تماما شكل جميع التكنولوجيا الكهربائية المستخدمة حاليا فى الحياة ويجدر بالذكر أنه فى أوائل التسعينيات أمكن للعلماء رفع الدرجة الحرجة للموصل الفائق التوصيل إلى 125 كلفن.

التصنيفات
الفيزياء الكهربية والمغناطيسية

العناصر النشطة les composant actif

بسم الله الرحمن الرحيم

دروس في الإليكترونيات

– العناصر الإليكترونية النصف موصلة

– الصمام الثنائي ( ديود)

العناصر النصف موصلة

الثورة في الإليكترونيات الحديثة

للأسف أن كلمة ثورة في اللغة العربي قد ساء أستعملها ، وذلك بفرض من مَن يريد تكبير ما هو ليس كبيرا، وذلك بظلم وبحق الثورات الحقيقية والفعلية . فالترانزيستور مثلا قد أحدث ثورة فعلية . الترانزيستور الذي أحدث اختراقا هائلا في الإليكترونيات الحديثة ، والذي دونه لم تصل البشرية لما وصلت له من هذه الإنجازات الضخمة من تقدم في حقول شتى ، علميا ، مدنيا ، وعسكريا وعمليا ، ودونه لم يتحقق التصغير للأجهزة ، ودونه لم تكن الدوائر المتكاملة أو وحدات الذاكرة بهذه الأحجام مثلا ، وبالتالي دونه لم تكن هناك وحدات المعالجة المركزية (CPU) التي تشكل الدماغ للحاسب ، ودونه يحتاج الحاسب الذي أمامنا إلى قاعة احتفال كاملة بكل ما فيها من خسارة وتبدد للمكان ، للوقت، للطاقة وللحرارة .

السليكون – العنصر الذي أحدث الثورة

لكي يرسي في أذهاننا ما نستوعبه ويثبت بصورة دائمة فعلينا أن نتمعّن جيدا لما يجري من التفاعلات أو” تـنـقيط” في العناصر النصف موصلة . فالترانزيستورات بأشكالها ، والصمامات الثنائية بأشكالها، والدوائر المتكاملة بأشكالها تقع جميعها تحت هذا التصنيف (فالترانزيستور مثلا يتكون من أثـنين من الديود ) .

المواد النصف موصلة

أن جودة التوصيل في الكهرباء عامة ، هي أهم مقياس للمعادن ، حيث أن المواد المعدنية تنقسم لثلاثة أنواع : الموصلة ، النصف موصلة ، والعازلة . و تتميز المواد الموصلة والنصف موصلة ( ذو “العامل الحراري السالب الخاص بالمقاومة” ?) بأن مقاومة التيار فيها تقل ، وجودة توصيلها تعلو كلما انخفضت درجة الحرارة ، وفي درجة معيّنة للحرارة تزول مقاومتها كليا ، وذو (“العامل الحراري الموجب الخاص بالمقاومة”) تنخفض جودة توصيلها كلما انخفضت درجة الحرارة وتنقلب إلى مقاومة دون حدود أي إلى مادة عازلة في نقطة التجميد المطلقة ( نقطة الصفر في سُلم كلفين للحرارة أي 273,15 تحت الصفر في سلم الدرجات المئوية ) .

والمقياس لهذه العناصر هو قيمة المقاومة في للمساحة فيها :

المواد الموصلة : 1,5 مايكرو آوم لسنتيمتر الواحد (في الفضة مثلا )

المواد النصف موصلة : من 0,1 ميلي آوم وحتى 1 آوم لسنتيمتر ( للسيليكون المنقط )

المواد العازلة : واحد جيجا آوم للسنتيمتر الواحد في الخشب

والمجموعة المهمة للعناصر (الكيميائية) النصف موصلة هي :

– السليكون (عنصر كيميائي فلزي رمزه (س) ، الرقم الترتيبي 14 ) (والذي أحدث الثورة في عالم الإليكترونيات وتجده في شتى رمال صحراءنا) .

– الجرمانيوم ، عنصر كيميائي فلزي رمزه (جر) ، الرقم الترتيبي 32

– الألمنيوم ، عنصر فلزي رمزه (لو) ، الرقم الترتيبي 89

– البورون ، عنصر فلزي رمزه (ب) ، الرقم الترتيبي 31

– الجاليوم ، عنصر فلزي رمزه (جا) ، الرقم الترتيبي 3 …..

وإذا اقتربت منطقتان من المواد النصف موصلة تختلف فيهن قوة التوصيل فتتكون بينهن حدود ، ما يسمى بمنطقة “اجتياز إيجابي – سلبي” أو عملية نشر (Diffusion) . وبتأثير التحرك الحراري للجزئيات تتنقل الشحنات السالبة (الإليكترونات) فيه من منطقة (التوصيل) السالبة إلى المنطقة (التوصيل)الإيجابية ، وتتنقل الشحنات الإنجابية (الثقوب) من المنطقة الإيجابية الى منطقة السالبة .

وتـنقسم المكونات النصف موصلة إلى مجموعتين الأولى أحادية القطبية والذي يسري بها التيار فيها خلال منطقة واحدة فقط ، والثانية هي ثنائية القطبية ، حيث يسري التيار خلال في عدة مناطق فيها .

الصمام الثـنائي ( الثنائي DIODE) النصف موصل

من الموسوعة :

صمام ثنائي ، عنصر كهربائية له وصلتان : وصلة إيجابية المصعد ( أنود ) ، ووصلة سلبية المهبط (كاتود) ، يسري به معظم التيار باتجاه واحد ، وإذا تم توصيله بالاتجاه الأمامي أي الموجب بالموجب فيسري به تيار وقيمته تتعلق بالدائرة والمكونات الكهربائية الأخرى فهيا، وإذا تم توصيله بالاتجاه الخلفي فيتكون الجهد في الثنائي فقط ويسري به تيار ذو قيمة ضئيلة جدا ، ما يسمى بتيار “الحجز” . وفي التوصيل الأمامي تبدأ قيمة التيار بالارتفاع عندما تصل قيمة الجهد الموصل من 0,5 حتى 0,7 فولت ( ما يسمى بجهد الفتح أو الهَوِيس أي بوابة) .

أنواع الثنائي :

الثنائي العام universal ويستغل الثنائي لكثير من الوظائف مثل : كاشف (وهي علمية تقويم أيضا) ، أو كمعدل للترددات العالية .

ثنائي القدرة العالية ( ?الوظائف) ، وثنائيات القدرة التي تستغل في تقويم الجهد المتردد في الشبكة العامة حيث يحوّل الجهد من متردد إلى مستمر ، وهذا يستغل أيضا في كثر من الوظائف مثل الحماية ، فكثيرا من الدوائر في الأجهزة المنزلية مثلا يتم حمايتها من البريق بالثنائي ، كما يستعمل الثنائي في تثبيت الجهود المستعملة .

ثنائي التعـشيق (يعمل كمفتاح كهربائي) ، والذي يستعمل في التقنية الرقمية ، ولتحويل الجهد المتردد إلى الجهد المستمر (التقويم) .

الثنائي النفـقي (الذي يستغل تياره لتوليد الذبذبة )

الثنائي ذو الطبقات الأربع والذي يستعمل في التقنية الرقمية

ثنائي شوتكي (Hot-carrier-Diode) وثنائي القذيفة والذي يستعملا في الترددات العالية (جهد الفتح به 0,4 فولت) ( موجات المايكرو في نطاق جيجا هرتز) وفي التقنية الرقمية أيضا.

ثنائي الزينر ، يثبت قيمة الجهد (حسب المعـطيات) ،ويحدد بذلك قيمة الجهد في الدارة ، وهو ثنائي من مادة السيليكون تـتم فيه عملية الاختراق في الاتجاه المعاكس . ويوصل ثنائي الزينر في الاتجاه الأمامي مثل أي ثنائي سيليكون عادي .

الثنائي المصدر للضوء (LED light emitting diode ) ثنائي باعث مصدر الضوء ، يتم تشغيله بالاتجاه الأمامي من المواد الضوئية النصف موصلة ، التي تحول الطاقة الكهربائية الى طاقة إشعاعية ، وهو مثل باقي الثنائيات له طبقة P (طبقة موجبة) وطبقة N (طبقة سالبة)ولكن تنقيط طبقة N يكون اكثر بكثير، عند سير التيار تتحرك الإلكترونات عبر الطبقة العازلة الى طبقة ال P والاثقاب إلى طبقة N ثم يعودوا لتلائُم وتخرج بذلك طاقة ضوئية . ويخترق الأشياع في الغالب من المنطقة رقيقة جداً (1,5 مايكرومتر) بين الطبقة العازلة وطبقة P ويستخلص من :

المواد اللون طول الموجة (بالنانومتر)

جاليوم النتروجين أزرق 450

جاليوم الفوسفور( نتروجين) أخضر 555

جاليوم زرنيخ الفسفور(تتزوجين) أصفر 590

جاليوم زرنيخ الفسفور(تتزوجين) برتقالي 625

جاليوم زرنيخ الفسفور أحمر 655

جاليوم الزرنيخ(الزنك) تحت الحمراء 900

جاليوم الزرنيخ(السليكون ) تحت الحمراء 930

(ولكي لا يتعدى الجهد المتردد بالاتجاه المعاكس قيمة الجهد المصرح فلابد من توصيل ثنائي عادي أو إضافة ثنائي ضوئي آخر بالتوازي )

التعريف الترانزيسستور

بلورة من مادة شبه موصل مطعمة بحيث تكون المنطقة الوسطى منها شبه موصل موجب أو سالب بينما المنطقتان الخارجيتان من نوعية مخالفة

تعريف آخر

وصلة ثلاثية من بللورة الجرمانيوم أو السيليكون تحتوي على بللورة رقيقة جدا من النوع الموجب أو السالب تسمى القاعدة توجد في الوسط وعلى جانبيها بللورتان من نوع مخالف هما الباعث والمجمع

نوعا الترانزيستور

يوجد نوعان من الترانزيستور هما :

PNP

فيه القاعدة من النوع السالب بينما الباعث والمجمع من النوع الموجب

NPN

فيه القاعدة من النوع الموجب بينما الباعث والمnpn تركيب الترانزيستور من النوع

Emitter الباعث

بللورة شبه موصل من النوع السالب بها نسبة شوائب عالية وذات حجم متوسط صممت لتبعث الكترونات

Base القاعدة

بللورة شبه موصل من النوع الموجب بها نسبة شوائب قليلة وذات حجم صغير تتوسط الباعث والمجمع صممت لتمرير الالكترونات

Collector المجمع

بللورة شبه موصل من النوع السالب بها نسبة شوائب أقل من الباعث وذات حجم كبير صممت لتجميع الالكترونات

كم وصلة ثنائية في الترانزيستور ؟

يتركب الترانزيستور من وصلتان ثنائيتان وضعتا ظهرا لظهر وصلة بين الباعث والقاعدة ووصلة بين القاعدة والمجمع

BJT علل يسمى الترانزيستور بالوصلة ذات القطبية الثنائية

Bipolar junction transistor لأنه يتركب من وصلتان ثنائيتان وضعتا ظهرا لظهر

علل يفضل الترانزيستور المصنوع من السيلكون ؟
لأن السيليكون يتحمل درجات حرارة عالية تصل الى 175 درجة سيلزية

السيليكون أسهل في تصنيعه من الجرمانيوم

السيلكون أرخص ثمنا حيث أنه ثاني أكثر العناصر انتشارا في الطبيعة

npn كيفية عمل الترانزيستور

أولا : توصل القاعدة والباعث بجهد ثابت توصيلا أماميا ( جهد الانحياز الأمامي ) وبالتالي يكون حاجز الجهد بين المنطقتين صغيرا جدا وعلى ذلك تكون مقاومة وصلة الباعث – القاعدة صغيرة

ثانيا : يوصل المجمع والقاعدة بجهد ثابت توصيلا خلفيا ( جهد الانحياز العكسي ) وبالتالي تكون مقاومة وصلة المجمع – القاعدة عالية

نلاحظ أن القاعدة تكون موجبة بالنسبة للباعث ويكون المجمع موجبا بالنسبة للقاعدة

ثالثا : بما أن القاعدة تحتوي على عدد قليل من الشوائب اذا عدد الفجوات بها يكون منخفضا وبالتالي يكون عدد الالكترونات التي يملأ هذه الفجوات منخفضا

رابعا : تمر معظم الالكترونات من الباعث الى المجمع عبر القاعدة ولا يمر في القاعدة الا عدد قليل من الالكترونات

خامسا : بتطبيق قانون كيرشوف على الترانزيستور يكون

شدة تيار الباعث = شدة تيار المجمع + شدة تيار القاعدة

علل شدة تيار الباعث يساوي تقريبا شدة تيار المجمع ؟

الأسباب : اولا وجود فرق جهد كبير بين المجمع والباعث ينتج مجالا كهربائيا شديدا يعمل على دفع الالكترونات باتجاه المجمع

ثانيا كبر المساحة المتقابلة بين المجمع والباعث وصغر مساحة القاعدة يجعل الالكترونات تعبر من الباعث الى المجمع بمعدل أكبر

ثالثا قلة عدد الشوائب في القاعدة يجعلها لا تقبل سوى عدد صغير من الالكترونات جمع من النوع السالب

التصنيفات
الفيزياء الكهربية والمغناطيسية

الصعق الكهربائي

من المعروف ان الاسلاك الكهربيه التي يقف عليها الطير تكون مكشوفه
بحيث اذا لمستها يد الانسان فأنها ستؤدي به للصاعقه الكهربيه
لكن الطير اذا وقف عليها لا يصاب بذلك لماذا ؟؟

كما هو معروف أن جريان التيار الكهربائي لا يمكن أن يتم أو يسير عبر الجسم أو السلك
إلا بوجود نقطتان مختلفتان في الجهد تتصلان بطرفي الجسم أو السلك كما هو حادث
عندما تقوم بتوصيل السلك على طرفي البطارية .
والطير عندما يجلس على سلك الكهرباء سواء برجل أو رجلين فإن التيار لا يمكن أن يسير
من خلاله ( الصعق الكهربائي ) لعدم اتصال الجسم بطرف ثاني …
لكن … وهنا مكمن الخطر … بمجرد اتصال أي جزء من الطير بالارض أو بشجرة فهنا تتكون
دائرة كهربائية ويصبح جسم الطير موصل للكهرباء فيصاب الطير بالصعق الكهربائي ……فيمــــــــــــــــــوت …

الصعق الكهربائي لا يحدث إلا عندما يكون هناك دائرة كهربائية حولي الجسم .
ولذلك ينصح العاملون في مجال الصيانة الكهربائية بلباس الاحذية العازلة والتي
تفصل جسم الانسان عن الارض ..

ولكن هذا الطرح يوصلنا معلومه هامه وهي أنه
عندما يتوقف قلب الإنسان عن العمل يستخدم الأطباء صعقات كهربائيه لا تؤدي إلى موته
يرجع ذلك إلى :

1 – مقدار التيار الذي تعرض له الانسان
2- الفترة الزمنية التي تعرض لها جسم الانسان للصعق الكهربائي .
فمثلاً الانسان عندما يتعرض لتيار كهربائي وبصفة مستمرة في حدود 0.5 ملي امبير
أو أقل فإنه لا يمكن له أن يشعر به وكأن شي لم يكن .
وعندما يتعرض لتيار لتيار في حدود 0.5 إلى 5 ملي امبير وبصفة مستمرة
فإن الانسان يبدأ بالشعور بالألم في أطراف الاصابع والذراع …
ومع هذا فإن الانسان لا تصاب عضلاته بالتشنج ولذلك فإنه يستطيع التحكم بنفسه
ويستطيع التخلص من هذه الكهرباء .
وعندما يتعرض لتيار في حدود 5 إلى 30 ملي امبير لعدة دقائق فإنه يتشنج
ولا يستطيع التحكم بنفسه ويصاب بصعوبة في التنفس وارتفاع الضغط .

من ذلك نصل إلى نتيجه وهي أن الانسان لا يمكن أن يموت بمجرد تعرضه للكهرباء
وبالتالي فإن الاطباء عندما يعرضون المريض للصعق الكهربائي فإن التيار المستخدم
لا بد أن يكون في الحدود المقبولة والتي لا تقتل الانسان
وإنما يكون دورها في تعريض القلب لضربات وصدمات لعله يسترجع حركته ونبضاته …
ولن يكون ذلك إلا بإذن الله سبحانه وتعالى

منقول

التصنيفات
الفيزياء الكهربية والمغناطيسية

المجال الكهربائي

المجال الكهربائي

(2-1) المجال الكهربائي:

تعلم أن الشحنة الكهربائية تستطيع أن تجذب أو تدفع شحنة أخرى بقوة تتوقف على مقدار كل من الشحنتين والبعد بينهما. فلو فرضنا أن شحنة كهربائية نقطية موجبة وضعت للاختبار بالقرب من جسم مشحون فإن هذه الشحنة تتعرض لقوه جذب أو دفع تنشأ عن الشحنة المو جده على الجسم وإذا نحن غيرنا موضع شحنة الاختبار بالنسبة للجسم المشحون فإن القوة الكهربائية تتغير تبعا لقانون كولوم وهذا يدل على أن شحنة الجسم تولد حولها خاصية جدية تظهر على شكل قوه كهربائية ولما كانت هذه القوة تنقص بازدياد البعد فإنه لأمر طبيعي أن يضعف الأثر الكهربائي لشحنة الجسم تدريجيا حتى يتلاشى في نقطة تبعد بعدا كافيا عنهما.

‏والمنطقة المحيطة بالشحنة والتي تظهر فيها آثار القوى الكهربائية على غيرها من ألشحنات تسمى بالمجال الكهربائي للشحنة.

‏وتعرف شده المجال الكهربائي (مـ) عند نقطة في المجال بأنها القوة التي يؤثر بها المجال على وحده الشحنات الموجبة الموضوعة في هذه النقطة.

مـ = قش

لكن ق =( 9×10^9 * ش*ش.)ف^2 حسب قانون كولوم

بالتعويضعن ق في مـ

مـ =( 9×10^9 ش*ش.)(ف^2*ش.)

مـ =( 9×10^9 ش)ف^2

حيث مـ شده المجال الكهربائي الناشيء عن الشحنه ش ويحدد مقدارا واتجاها

*مقدارا يحسب من العلاقه السابقه
*اتجاها ::::

1- نفرض وجود شحنه نقطيه موجبه (ش.) تبعد ف عن ش
2- نحدد اتجاه حركه (ش.) بالنسبه ل (ش)
3- اتجاه حركه (ش.) هو اتجاه المجال الكهربائي عند هذه النقطه وبصوره عامه يكون اتجاه المجال داخلا في الشحنه السالبه وخارجا من الشحنه الموجبه

تعليم_الجزائر

وتقاس مـ بوحده (نيوتن/كولوم)

ش => الشحنه المراد حساب المجال الناشيء عنها وتقاس بالكولوم
ف=> بعد النقطه المراد حساب المجال عندها عن (ش) وتقاس بالمتر
ش.=> الشحنه النقطيه الموجبه حره الحركه والتي تتاثر في المجال الكهربائي النائي عن ش وتقاس بالكولوم

ملاحظه::: اذا كانت النقطه متأثره من أكثر من مجال نحسب المجال المحصل عن هذه النقطه باستخدام قواعد المحصله

ملاحظة::: تسمى النقطه التي يكون عندها المجال الكهربائي صفرا نقطه التعادل

(2-2) تخطيط المجال الكهربائي:

يمكن تمثيل المجال الكهربائي بيانيا لشحنة أو عدد من الشحنات بخطوط وهمية تسمى خطوط المجال الكهربائي وكل خط من هذه الخطوط يدل على الطريق الذي تسلكه وحدة الشحنات الموجبة عند تحركها في المجال الكهربائي بتأثير القوة التي يؤثر بها المجال عليها.

(2-3) صفات خطوط المحال الكهربائي:.

1- خطوط المجال تبتعد عن الشحنة الموجبة وتتجه نحو الشحنة السا لبة.
2- تتباعد خطوط المجال لشحنة مفرده كلما ابتعدنا عن الشحنة أي أن كثافتها (عددها الذي يخترق وحدة المساحه) تقل مع ازدياد بعدها عن الشحنة.
3- تتناسب شدة المجال الكهربائي طرديا مع عدد خطوط المجال المارة عموديا على وحدة المساحة أي تدل كثافة الخطوط في منطقة ما على مقدار المجال في تلك المنطقه.
4- يدل اتجاه المماس لخط المجال في نقطة ما على اتجاه المجال عند تلك النقطة.
5- خطوط المجال الكهربائي لا تتقاطع لأنه لا يكون لشدة المجال الكهرباي عند نقطة إلا اتجاه واحد.
6- يتناسب عدد الخطوط الخارجة من الشحنة الموجبة أو الداخلة في الشحنه السالبة تناسبا طرديا مع مقدار الشحنة.

(2-4)أشكال المجال الكهربائي:

يقسم المجال الكهربائي إل:

أولا::: مجالا كهربائيا منتظما

أ-وهو المجال الذي ينشأ بين صفيحتين مشحونتين متوازبتين.
ب- خطوط المجال المنتظم تكون متوازية والبعد بينها متساوي.
جـ- مقدار المجال الكهربائي المنتظم ثابت في كل نقطة تقع في المجال أي أن عددخطوط المجال التي تخترق وحدة المساحه العمودية ثابت عند أي نقطة
د- اتجاه المجال الكهربائي المنتظم ثابت في كل نقطة في المجال.

ثانيا::: مجالا كهربائيا غير منتظما

أ- وهو المجال الذي ينشأ عن الشحنات المفردة.
ب – خطوط المجال غير المنتظم تتباعد عن بعضها كلما ابتعدنا عنالشجنه
جـ- مقدار المجال الكهربائي غير المنتظم متغير في كل نقطة في المجالأي أن عدد خطوط المجال التي تخترق وحده المساحه العموديه لا يكون ثابتا
د-اتجاه المجال الكهربائي متغير في كل نقطة في المجال.

(2-5) حركة شحنه نقطيه في مجال كهربائي منتظم:

اذا وضعت شحنه نقطيهفي مجال كهربائي منتظم فان المجال سيؤثر على الشحنه بقوه كهربائيه

ق=مـ ش

وهذه القوه حسب قانون نيوتن الثاني ستكسب الشحنه تسارعا حيث
مجموع ق = ك ت

وهذا التسارع سيؤدي الى تغير سرعه الشحنه في زمن محدد وبالتالي فان الشحنه ستقطه المسافه بين اللوحين في زمن مقداره (ز) ويمكن حساب كل من (ع1,ع2,ف,ز) باستخدام معادلات الحركه

ع2= ع1+ت ز
ع2^2=ع1^2+2 ت ف
ف= ع1 ز+ 0.5 ت ز ^2

مع مراعاه كون الحوكه في بعد واحد أو في بعدين( حركه افقيه أو عموديه) كما في حركه المقذوفات.
كما ان المجال يبذل شغل على الشحنه تساوي( ق ف جتا <) حيث < الزاويه بين (ق) و (ف) ويصرف هذا الشغل كله لإكساب الجسم طاقة حركيه حيث ش( الشغل) = ط ح 2 – ط ح 1
__________________

التصنيفات
الفيزياء الكهربية والمغناطيسية

السيكلترون

السيكلترون (the cyclotron)

لقد طور إي . لورنس (E.LAWRENCE) أول مسارع سيكلتروني في العالم عام 1932 في جامعة كاليفورنيا

كوسيلة لتسريع البروتونات والجسيمات المشحونة ,وتستخدم الجسيمات المسرعة كمقذوفات ذات طاقة عالية في تجارب الفيزياء النووية بشكل خاص

حيث تتصادم مع نوى أخرى محددة وتؤدي دراسة ميكانيكية عملية التصادم ونواتجها إلى فهم الكثير من خبايا التركيب النووي وخواص النواة
ويستخدم السيكلترون مجالا مغناطيسيا للحفاظ على الجسيمات المشحونة في مسارات دائرية أثناء تسريعها
وتتحرك الجسيمات المشحونة هذه خلال نصفي قرص كبير أجوف , كل منهما على شكل حرف D يسميان الديز THE DEES أثناء عملية التسريع

تعليم_الجزائر

وكلما عبرت الجسيمات الفجوة بين الديز تتعرض لفرق جهد يعمل على تسريعها وزيادة طاقتها الحركية . وتؤدي زيادة سرعة الجسيمات إلى زيادة نصف قطر مدارها داخل المجال , كما يتضح من المعادلة التالية:
r=mv/q B……………..(1)
وبعد عدة دورات تكتسب الجسيمات المشحونة طاقة حركية عالية وتصل إلى حافة السيكلترون الخارجية .

وهناك إما أن تستخدم في ضرب هدف محدد وتبدأ نوويا بالتالي ,
وإما أن تساق إلى المكان المطلوب بعيدا عن السيكلترون بواسطة مجالات مغناطيسية أخرى , تعمل على حرف الجسيمات وتوجيهها وبالطبع يكون تجويف الديز الذي يتم تسريع الجسيمات فيه مفرغا من الهواء , لكي لا تصطدم الجسيمات مع جزيئات الهواء وتعقد طاقتها.

يجب أن يكون جهد التسريع المسلط على الديز جهد مترددا لكي يتمكن من تسريع الجسيمات فعندما يعبر جسيم مشحون بشحنة موجبة بروتون مثلا من الشق الأيسر إلى الشق الأيمن للديز

يجب أن يكون جهد الشق الأيسر موجبا وجهد الشق الأيمن سالبا لكي يكتسب البروتون طاقة حركة وبعد أن يكمل البروتون نصف دورة ويعبر من الشق الأيمن إلى الشق الأيسر .

يلزم أن يكون جهد الشق الأيمن موجبا وجهد الشق الأيسر سالبا , لكي تزداد طاقة البروتون , وهكذا لا بد من عكس قطبية الجهد المسلط على شقي الديز عند وصول البروتون إلى منطقة العبور من الشق الأيمن إلى الشق الأيسر , وعند وصول البروتون إلى منطقة العبور من الشق الأيسر إلى الشق الأيمن من جديد يجب أن تعكس قطبية الجهد المسلط على شقي الديز ثانية , وهكذا.

وهذا هو السبب في كون جهد التسريع مترددا ويطلق على تردد جهد التسريع هذا اسم تردد السيكلترون وبذلك يمكن إعادة كتابة المعادلة (1)
كالتالي:
V=ω/2π=qB/2πm…………….(2)

إن المبدأ الأساسي الذي يعتمد عليه السيكلترون في عمله هو عدم اعتماد تردد جهد التسريع على نصف قطر مدار الجسيم المشحون المراد تسريعه

ومن المعادلة (2) حيث يستخدم الديز مولد ثابت التردد لإعطاء الجهد اللازم للديز , وعند الرغبة باستخدام السيكلترون لتسريع جسيم محدد, أي له نسبة شحنة c/m ثابتة , فإنه من الضروري ضبط شدة المجال B وتردد مولد الذبذبات V
ويشبه هذا تحقق شرط الرنين في الدارات المهتزة وعادة يسلط جهد ذو تردد معين على الديز ثم يضبط المجالB إلى أن تتحقق المعادلة التالية حيث تكون طاقة حركة الجسيم عند خروجهتعليم_الجزائر

التصنيفات
الفيزياء الكهربية والمغناطيسية

مقارنة بين قانون توصيل المواسعات على التوازي في الكهرباء والاوعية

مقارنة بين قانون توصيل المواسعات على التوازي في الكهرباء والاوعية

قانون توصيل المواسعات على التوازي هو
س = س1 + س2 + س3

اما الاوعية
لنأخذ المثال التالي
ثلاثة اوعية مساحة قاعدتها بالترتيب أ1 ، أ2 ، أ3 موضوعة على نفس المستوى ومتصلة مع بعضها من الاسفل بانابيب وتحتوي على ( ماء)
ما هي مساحة قاعدة الاناء والذي اذا وضعت فيه جميع كميات الماء الموجودة في الثلاثة اوعية وصل ارتفاع الماء فيه الى نفس الارتفاع في الثلاثة اوعية
الحل
حجم الماء في الوعاء الاخير= مجموع حجوم الماء في الثلاثة اوعية
نفرض ان حجم الماء في الوعاء الاخير = ح
ونفرض ان حجم الماء في الوعاء الاول = ح1
ونفرض ان حجم الماء في الوعاء الثاني = ح2
ونفرض ان حجم الماء في الوعاء الثالث = ح3
ونفرض ان ارتفاع الماء في أي وعاء من الاربعة اوعية = ل
نفرض ان مساحة قاعدة الوعاء الاخير = أ
الآن
ح = ح1 + ح2 + ح3
أ×ل = أ1×ل + أ2×ل + أ3×ل
لان ارتفاع الماء في جميع الاوعية متساوي
أ = أ1 + أ2 + أ3
المقارنه في حالة التوصيل على التوازي
المواسعات الاوعية ملاحظات
السعة س مساحة القاعدة أ –
الشحنة ش الحجم ح –
الجهد ج الارتفاع ل –
في التوصيل على التوازي يكون نفس الجهد على المواسعات في هذه الحالة يكون نفس ارتفاع الماء في الاوعية –
تكون الشحنة الكلية = مجموع الشحنات يكون حجم المادة الكلية = مجموع الحجوم –

المصدر
http://www.hazemsakeek.com/vb/

التصنيفات
الفيزياء الكهربية والمغناطيسية

الميكروفونات

الميكروفونات

الميكروفون هو عبارة عن وسيط يقوم بتحويل الاهتزازات الهوائية المعبرة عن الموسيقى أو الكلام إلى ضغوط ميكانيكية ثم إلى جهود كهربائية متغيرة مكافئة لنوع الموجات الصوتية التي يتعرض لها.

أهم أنواع الميكروفونات هي:

أولا : الميكروفون الكربوني

يتكون من وعاء مصنوع من مادة عازلة مملوءة بحبيبات كربونية موضوع في داخله موصلان لهما معامل توصيل جيد ومثبت به رق معدني يسمح له تركيبه بالاهتزاز تبعا للموجات الصوتية التي تتركز عليه بواسطة بوق صغير فيحدث تضاعف وتخلخل الحبيبات الكربونية تبعا لانبعاج قرص الميكروفون إلى الداخل أو إلى الخارج استجابة لشدة الصوت الحادث, وهذا يتبعه تغيير في المقاومة بين قطبي الميكروفون فيتم الحصول على ضغط متغير مكافئ للموسيقى والكلام على طرفي التوصيل ومقاومة هذه الحبيبات الكربونية تكون في العادة من 200 إلى 1000 أوم وتيار التشغيل اللازم من 5 إلى 40 ملي أمبير ويحتاج إلى بطارية أساس ضغطها من 4 إلى 8 فولت حسب نوع الميكروفون المستعمل .

مميزات الميكروفون الكربوني :

1- الأمانة في نقل الأصوات بدون حدوث تشويه باستثناء إحداثه أزيزا مستمرا steady hiss في دائرة الإخراج بسبب تغيير مقاومة حبيبات الكربون
2- الحساسية حيث تسبب الضغوط الميكانيكية البسيطة عليه ضغوطا كهربائية كبيرة على طرفيه
3- قوة الاحتمال مع خفة وزنه ورخص ثمنه
4- يمكن توصيله بالمكبر مباشرة بدون الاستعانة إلى وسيلة لرفع الضغط المتغير المتولد على طرفي التوصيل مع استعمال بطارية لضغط الأساس من 4 إلى 8 فولت

عيوبه:

1- استجابته للاهتزازات الميكانيكية التي يتعرض لها
2- تلاصق حبيبات الكربون إذا ترك مدة طويلة بدون استعمال وهذا يقل في الأنواع الجيدة
3- احتياجه إلى مصدر خارجي للتيار
4- حساس للأصوات ولا يستجيب للنغمات الموسيقية مقدار استجابته للأصوات

استعمالاته :

يستخدم في الأجهزة اللاسلكية الملحقة بالمحطات اللاسلكية المتحركة والثابتة وكذا الأعمال التليفونية.

ثانيا: الميكروفون الديناميكي أو ذو الملف المتحرك

يشبه إلى حد كبير مضخات الصوت التي تستعمل بأجهزة الراديو والمكبرات (سماعات الراديو) إلى حد يمكن معه تحويل أية سماعة راديو ذات مغناطيس ثابت إلى ميكروفون ديناميكي . وإذا أخذنا مثالا عمليا لذلك نجد أن أجهزة الاتصال بين المكاتب (الانتركم) وبعض أجهزة التسجيل تستعمل مكبر الصوت كسماعة وميكروفون في وقت واحد بواسطة مفتاح فصل في حالة التكلم أو الاستماع.

ويتكون هذا الميكروفون من مغناطيس دائم وملف متحرك داخل المجال المغناطيسي وهذا الملف مثبت في بؤرة بوق مصنوع من ورق مخصوص أو من الميكا وتتوقف نظرية تشغيله على الحقيقة القائلة إنه إذا تحرك ملف داخل مجال مغناطيسي تولدت على طرفيه قوة دافعة كهربائية بالتأثير سواء تحرك الملف أو المجال . وفي حالتنا هذه نأخذ جزء النظرية الخاص بتحرك الملف حيث أنه باهتزاز البوق يهتز معه الملف ويتحرك داخل المجال المغناطيسي حركة رأسية تكون نتيجتها الحصول على ضغط متغير صغير يرفع بواسطة محول رافع ثم يوصل إلى المكبر.

مميزات الميكروفون الديناميكي :

1- يمتاز بحساسية عالية للترددات المنخفضة.
2- خفيف الوزن وصغير الحجم في حالة عدم استعمال مكبر صوت كميكروفون ديناميكي.
3- لا يتأثر بالأحوال الجوية السيئة كالرطوبة أو الحرارة أو هبوب الرياح .
4- لا يحتاج إلى مصدر قدرة خارجي (بطارية أساس(.

عيوب الميكروفون الديناميكي :

نأخذ عيبا أساسيا لهذا الميكروفون وهو ضرورة توصيله بمحول رافع ذي نسبة لفات مخصوصة مضافا إلى ذلك ارتفاع ثمنه.

الاستعمالات :

يستعمل في استديو هات التسجيل الصوتي نظرا لحساسيته العالية وكذا الأعمال التلفونية والأجهزة الخاصة بالاتصالات السلكية بين المكاتب.

ثالثا: الميكروفون السعوي أو ذي المكثف

يتكون هذا الميكروفون من مكثف متغير له تركيب خاص لوحة الثابت مصنوع من المعدن ولوحة المتحرك من الألمنيوم المرن وتتوقف نظرية تشغيله على التغيير السعوي الذي يتبع تغير المسافة بين لوحي المكثف حيث أنه من المعلوم أن سعة المكثف تتناسب عكسيا مع المسافة بين اللوحين أي أنه إذا زادت المسافة بين اللوحين زادت السعة.

وعمليا تكون المسافة بين لوحي المكثف في هذا الميكروفون حوالي جزء من الألف من البوصة . فعند اهتزاز اللوح المتحرك الذي يعتبر قرص الميكروفون تتغير السعة تبعا لشدة الصوت الحادث ونحصل على طرفي المكثف على ضغط متغير يكافئ الاهتزازات الصوتية التي يتعرض لها الميكروفون. ونظرا لعدم حساسية هذا الميكروفون فإنه لا يستخدم في عمليات الإنتاج الصوتي العامة واقتصر استخدامه في أغراض الفحص والاختبار بالمعامل وباعتبار أن ضغط الأساس اللازم في حالة التشغيل يتراوح ما بين 100 إلى 200 فولت عبر مقاومة توالي عالية القيمة . ويكون الميكروفون هو ووحدة تكبيره الأولية الخاصة به معا كوحدة واحدة . وقد أمكن حاليا إنتاج ميكروفونات سعوية ذات حساسية عالية تكون ملحقة في واجهة أجهزة تسجيل الكاسيت الحديثة .

رابعا : ميكروفون البلورة أو الكريستال

وجد لبع البلورات الطبيعية كأملاح روتشيل والكوارتز خواص كهربائية يمكن الاستفادة بها حيث أنه بتعريض هذه البلورات الضغط ميكانيكي يولد بها قوة دافعة كهربائية مكافئة لمقدار القدرة الميكانيكية الواقعة عليها . وعلى هذا تم صنع الميكروفون ذي البلورة الذي لا يحتاج إلى ضغط أساسي للتشغيل أو محول رافع ويعتمد على هذه الخاصية .

ويتركب هذا الميكروفون في النوع ذي الخلية cell من شريحتين من البلورات مساحة كل منهما حوالي 1.4 ملم مربع وسمك كل منهما حوالي 2 ملم تقريبا تثبت بحيث يتماس ظهر كل منهما مع الأخرى ويتصل مركز البلورة برق معدني مرن ينقل الاهتزازات الميكانيكية التي يتعرض لها إلى البلورة التي تهتز مولدة ضغوطا كهربائية متغيرة تناسب شدة الصوت الحادث حيث تنقل إلى المكبر بالطريقة العادية مباشرة بدون الاستعانة بأية طريقة للتحويل (محول) . كما أن ممانعته العالية تمكننا من توصيله بالشبكة الحاكمة للمكبر مع استعمال مكثف دخول سعته 0.02 إلى 0.05 ومقاومة راشح للشبكة من 2 ميجا إلى 5 ميجا وكابل محجب يوصل حجبه جيدا بالشاسيه .

مميزات الميكروفون البلوري:

1- حساسيته العالية وعدم وجوب توجيهه تجاه المتكلم أو الآلة الموسيقية.
2- لا يحتاج إلى بطارية خارجية.
3- لا يتأثر كثيرا بالاهتزازات الميكانيكية الخارجية.
4- خفيف الوزن صغير الحجم.

عيوب الميكروفون البلوري:

1- تتأثر البلورات كثيرا بدرجات الحرارة المرتفعة وقد تتلف إذا زادت حرارتها 125 درجة – لذا يجب إبعاده عن أي مؤثر يمكن أن يشع الحرارة إليه.
2- يتأثر بالأحوال الجوية إذا حدث أي كسر أو شرخ بغلافه الخارجي نتيجة امتصاص البلورة لرطوبة الجو.
3- لا يسمح بدخول أي ضغوط كهربائية مهما كانت منخفضة على البلورات لأن هذا يسبب تلفها وعلى ذلك يجب عدم اختبار طرفيه بواسطة الأفومتر في وضع قياس المقاومة كما يحدث في حالة اختبار الملف المتحرك بالميكروفون الديناميكي.

الاستعمالات:

شائع الاستعمال جدا بأجهزة التسجيل الصوتي بإستديوهات الإذاعة وأجهزة التسجيل الصغيرة وكذا مع أجهزة التكبير.

خامسا: الميكروفون الشريطي أو ميكروفون السرعة

يعتبر هذا الميكروفون تحسينا للميكروفون الديناميكي وقد سمي بالميكروفون الشريطي بالنظر إلى تركيبه حيث أنه يتركب من شريط معرج رقيق جدا يتحرك بحرية داخل مجال مغناطيسي لمغناطيس قوي إلى الأمام أو إلى الخلف مع الحد من تحركه حركة جانبية وطالما هو معروف أنه إذا تحرك موصل داخل المجال المغناطيسي تولدت به قوة دافعة تأثيرية , ونرى أننا بتعريض الشريط للاهتزازات الهوائية الناتجة عن التموجات الصوتية نحصل على طرفيه على قوة دافعة كهربائية متغيرة صغيرة مكافئة للتموجات الصوتية ثم نوصلها إلى شبكة المكبر كالمتبع في حالة الميكروفون الديناميكي.

مميزات ميكروفون الشريط :
1- يمتاز بحساسية نسبية واستجابة مرضية للتردد.
2- لا يحتاج إلى مصدر قدرة خارجي.

عيوبه:

1- اتجاهي أي أنه لا يستجيب إلا للتموجات الصوتية التي تنتشر أمامه مباشرة.
2- القوة الدافعة الكهربائية المستنتجة فبه قليلة نسبيا و على هذا فإنه يحتاج إلى مراحل تكبير أولية وأصلية.

استعمالاته:

يستعمل بإلاذاعة واستوديوهات السينما وبعض الأغراض العملية.

وتعتمد نظريات تشغيل كل منها على خواص كهربائية ومغناطيسية وسعوية.

التصنيفات
الفيزياء الكهربية والمغناطيسية

بعض العوامل المؤثرة على الدوائر الفيزيائية

بسم الله الرحمن الرحيم
الحمدلله والصلاة والسلام على نبينا محمد واله وصحبه وسلم..

تتعرض الدوائر الإلكترونيه أثناء عملها في الأجهزة المختلفة إلى العديد من العوامل التي تؤثر على أدائها مثل:
-الحرارة: التي تنشأ أثناء عمل الدوائر الإلكترونيه وذلك نتيجة فقد بعض الطاقة الكهربية فى مكوناتها المختلفة بسبب ارتفاع درجة حرارة بعض العناصر الإلكترونية, ولهذا يجب توفير مصدر جيد للتهوية يعمل على تشتيت الحرارة الناشئة أثناء تشغيل الدوائر الإلكترونية وعدم تراكمها مع زمن التشغيل.

– الإرتفاع والإنخفاض المفاجيء في التيار الكهربي: حيث يؤدى بدوره إلى تغير مفاجىء فى تيار وجهد التغذية مما قد يؤدى تلف بعض مكونات الدوائر الإلكترونية, ولهذا يجب الإستعانة بمنظمات التيار الكهربى .

-المجالات الكهربية والمغناطيسية: والتى تنشأ عند وجود الدوائر الإلكترونية بجوار أجهزة أخرى تنبعث منها مجالات كهربية أو مغناطيسية, ولهذا يجب حماية الدوائر الإلكترونية بوضعها داخل أوعية معدنية متصلة بالأرضى وبالتالى التخلص من تأثيرات هذه المجالات.

-تاكل موصلات الدوائر Printed Circuit: وكذلك تأكل أطراف أسلاك توصيل الدوائر وذلك بفعل المؤثرات الجوية والتفاعلات الكميائية, ولهذا يجب طلاء موصلات الدوائر المطبوعة وكذلك أطراف التوصيل بمواد حافظة لحمايتها ضد المؤثرات الجوية

التصنيفات
الفيزياء الكهربية والمغناطيسية

القوى الكهربائيه

الفصل الأول

القوى الكهربائيه

(1-1) التكهرب:

نلاحظ في حياتنا اليومية مشاهدات عديدة تشير كلها إلى وجود ظاهرة طبيعية اصطلح على تسميتها التكهرب. فلو أن أحد سار فوق سجاده من الصوف ثم لمس جسمآ معدنيأ فإنه يشعر برجة كهربائية ونقول أنه تكهرب. كما أن صوت الطقطقة الخفيفة التي تسمع عند تمشيط الشعر الجاف بمشط من المطاط الصلب مثال مألوف لهذه الظاهرة فالتكهرب عملية تنشأ من تكوين شحنة كهربائية على جسم فيقال عندئذ أن الجسم مشحون بالكهرباء وأنه اكتسب جراء هذه الشحنة خاصية جدية
‏يستطيع بواساطتها جذب القطع الصغيرة من القش أو الورق أو ما شابهها من
‏الأجسام الخفيفة.

(1-2) الشحنه الكهربائيه:

عند دلك قضيب زجاج بقطعة حرير تتولد شحنات كهربائية على كل منهما وقد أطلق على الشحنة المتولدة على الزجاج اسم الشحنات الموجبة كما وأنه عند دلك قضيب بلاستيك بقطعة صوف تتولد شحنات كهربائية على كل منهما وقد أطلق على الشحنة المتولة على البلاستيك اسم الشحنات السالبة.

تعليم_الجزائر

‏من هنا نقول أن الشحنات التي تتولد على الأجسام إما أن تكون موجبة وإما أن تكوزن سالبة وإذا قربت الشحنات إلى بعضها البعض فإنها تتنافر إذا كانت متماثلة وتتجاذب إذا كانت مختلفة.

(1-3) ما مصدر الشحنات الكهربائيه:

لكي نفهم طبيعة الشحنات الكهربائية ونستطيع أن نعطي تفسيرا مقبولا لظاهره التكهرب بالدلك لابد لنا من الرجوع إل تركيب المادة فالمادة كما تعلم تتأئف من ذرات كل واحده منها تحتوي على بروتونات مشحونة بشحنات موجبة و إلكترونات مشحونة بشحنة سالبة وينظر إلى الذرة على أنها متعادلة كهربائيا حيث أنها تحتوي على عدد متساو من الإلكترونات والبروتونات.

‏وعند إضافة شحنة كهربائية إلى الجسم تعمل على إخلال التعادل الكربائي بين الشحنات الموجبة والسالبة عليه. فإذا كانت الشحنة المضافة موجبة فإن عدد الشحنات الموجبة على الجسم يصبح أكثر من عدد الشحنات السالبة أما إذا كانت الشحنة المضافة سالبة فإن عدد الشحنات السالبة يصبح أكثر من عدد الشحنات الموجبة عليه وفي كلتا الحالتين يختل التوازن بين نوعي ألشحنة على الجسم ويصبح نتيجة لذلك مشحونا بنوع الشحنة الزائدة.

تعليم_الجزائر

يتضح من ذلك أنه لكى نشحن جسما بشحنات كهربائية لابد لنا من إحداث خلل في التوازن بين الشحنات الموجبة والسالبة عليه. ولما كانت ألإلكترونات السالبة ترتبط بأنوية الذرات في المواد بقوى تتفاوت في مقاديرها حسب بعد هذه الإلكترونات عن الأنوية فقد نشأ عن ذلك وجود مواد لديها قابلية على فقدان إلكتروناتها الخارجية لمجود حدوث مؤثر خارجي يساعدها على ذلك وعندما يصادف أن تنتقل بعض إلكترونات مادة من هذه المواد إلى مادة أخرى فإنه ينشأ عن ذلك أن يختل التعامل الكهربائي على كل من المادتين فتصبح كلتا المادتين مشحونتين بالكهرباء إذ تصبح الأول مشحونة بشحنة موجبة نتيجة فقدانها بعض الإلكترونات والثانية مشحونة بشحنة سالبة نتيجة اكتسابها لتلك الإلكترونات.

(1-4) مبدأ حفظ الشحنة الكهربائية:


توصلنا ألى ان الشحن الكهربائي ينتج عن أنتقال الإلكترونات من جسم إلى آخر وآن هذا الانتقال لا يمكن أن يستمر نتيجة التنافر والتجاذب ‏ألشحنات المتجمعة على الأجسام. كما تؤكد هذه النتيجة أن الشحنة الكهربائية لا تستحدث ولا تفنى وانما يعزى ظهورها على الأجسام الى اختلال التعادل الكهربائي عليها فقط وهذا ينسجم مع الفرضيه القائله بحفظ الشحنه الكهربائيه والتي تنص على أن ( الشحنات لا تفنى ولا تستحدث ) وبعباره أخرى ( ان ما يفقده جسم من شحنات يكتسبه جسم آخر.وبصوره رياضيهيعبر عن مبدأ حفظ الشحنه كالآتي

ش الجسم = ن × ش الالكترون

حيث أن ن = عدد صحيح موجب
ش الالكترون = 1.6 ×10^-19
ويسمى هذا المبدأ مبدأ تكميه الشحنه ( أي الشحنه مكماه ) أي تكون على شكل كميات ثابته