جزاكم الله خيرا
بارك الله فيك
اكرر الشكر الجزيل…
الشكر الجزيل…
التصنيف: العلوم الكهربائية
العلوم الكهربائية
م اختراع مضخمات العمليات ( Operational Amplifiers ) خلال الحرب العالمية الثانية في الأربعينيات وكانت وظيفتها هي القيام بالعمليات الحسابية في الكمبيوترات الموجودة في ذلك الوقت. ولهذا سميت بمضخمات العمليات. طبعاً المضخمات الحديثة تختلف عن سابقاتها بطريقة صنعها و صغر حجمها وأدائها المتميز.
نرمز للمضخم بالشكل التالي:
نرمز للمضخم بالشكل التالي:
كما هو واضح يوجد مخرج واحد للمضخم و هو ذو مقاومة منخفضة جداً. كما يوجد مدخلين. الأول يسمى المدخل العاكس (-) و الآخر يسمىالمدخل غير العاكس (+).إذا سلطنا إشارة عند المدخل العاكس فإن قطبيتها ( Polarity ) سوف تنعكس عند المخرج. أما الإشارة المسلطة عند المدخل غير العاكس فإن قطبيتها لا يحدث لها أي تغيير عند المخرج.
ومن خواص المداخل أنها تمتاز بمقاومة عالية.
لتشغيل المضخم نحتاج إلى مصدر للتغذية قادر على إعطاء جهد موجب وجهد سالب توصل إلى نقاط التغذية ج1 و ج2. ولكن كيف نحصل على مصدر للتغذية بهذه المواصفات؟ يمكننا عمل ذلك باستخدام بطاريتين كما هو موضح بالشكل.
قواعد مهمة:
هناك قاعدتين مهمتين يجب أن نتذكرهما دائماً لتساعدنا على فهم عمل المضخمات وهي:
قاعدة الجهد: وهي باختصار أن الجهد في مخرج المضخم سيحاول أن يجعل فرق الجهد بين المدخلين يساوي صفر.
قاعدة التيار: وهي أن التيار لا يسري في مداخل المضخم وذلك لمقاومتها العالية.
المضخم 741
من أشهر مضخمات العمليات نوع يسمى المضخم 741 ( OP AMP 741 ) وهو مضخم مشهور وله استخدامات عديدة ويتوفر على شكل شريحة كما هو موضح بالشكل.
درجة التضخيم:
درجة التضخيم:
جميع مضخمات العمليات يمكنها القيام بالعمليات الحسابية لأنها تقوم بتضخيم الفرق بين الإشارات الموجودة على مداخلها. ويمكننا تلخيص ذلك بالمعادلة التالية:
الجهد عند المخرج = درجة التضخيم (الجهد عند المدخل غير العاكس – الجهد عند المدخل العاكس)
الجهد عند المخرج = درجة التضخيم (الجهد عند المدخل غير العاكس – الجهد عند المدخل العاكس)
ودرجة التضخيم هذه (Gain) تحددها قيمة مقاومة التغذية المرتدة (feedback). هذه المقاومة تقوم بتغذية المدخل العاكس ببعض من الإشارة التي تم تضخيمها عند المخرج مما يعمل على تخفيض ارتفاع الإشارة الخارجة. وكلما صغرت قيمة المقاومة كلما قلت درجة التضخيم.
ويمكننا حساب درجة التضخيم بهذه المعادلة:
ودرجة التضخيم هذه ( Gain ) تحددها قيمة مقاومة التغذية المرتدة ( feedback ). هذه المقاومة تقوم بتغذية المدخل العاكس ببعض من الإشارة التي تم تضخيمها عند المخرج مما يعمل على تخفيض ارتفاع الإشارة الخارجة. وكلما صغرت قيمة المقاومة كلما قلت درجة التضخيم.
ويمكننا حساب درجة التضخيم بهذه المعادلة:
درجة التضخيم = قيمة مقاومة التغذية المرتدة (م2) / قيمة مقاومة المدخل (م1)
لاحظ أن درجة التضخيم لا علاقة لها بمقدار الجهد القادم من مصدر التغذية.
تطبيقات مضخم العمليات
هناك العديد من الدوائر التطبيقية لمضخمات العمليات سنعرض بعضها هنا:
مضخم عاكس:
وهذا يعتبر التطبيق الأساسي لمضخم العمليات.
مضخم عاكس:
وهذا يعتبر التطبيق الأساسي لمضخم العمليات.
درجة التضخيم = – ( م 2/ م 1)
لحساب قيمة المقاومة م 3 نطبق القانون التالي:
م3 = (م1*م2) /(م1 + م2)
لاحظ أن الإشارة الخارجة عكس الإشارة الداخلة.
مثال : إذا كانت المقاومة م 1 = 1000 أوم والمقاومة م 2 = 10000 أوم فما هي درجة التضخيم؟
درجة التضخيم = – ( م 2 / م 1)
= – (10000 / 1000) = – 10
درجة التضخيم = – ( م 2 / م 1)
= – (10000 / 1000) = – 10
مضخم غير عاكس:
درجة التضخيم = 1 + ( م2/م1)
مثال : إذا كانت المقاومة م 1 = 1000 أوم والمقاومة م 2 = 10000 أوم فما هي درجة التضخيم؟
درجة التضخيم = 1+ ( م 2 / م 1)
= 1 + (10000 / 1000) = 11
المضخم المقارن ( Comparator):
الهدف من المقارن هو مقارنة الجهدين عند المدخلين و إنتاج إشارة تدل على أي الجهدين أكبر.
انظر إلى هذه الدائرة:
إذا كان الجهد ج1 أصغر من الجهد ج2 فستكون الإشارة الخارجة من المضخم موجبة.
أما إذا كان الجهد ج1 أكبر من الجهد ج2 فستكون الإشارة الخارجة من المضخم سالبة.
لاحظ أن مقاومة التغذية المرتدة لا تستخدم في هذه الدائرة
المضخم الجمعي (Summing Amplifier ):
يقوم المضخم الجمعي بجمع الجهود الموجودة عند المدخل حسب القانون التالي:
لاحظ أن المقاومات المربوطة في المدخل العاكس متساوية بالقيمة.
الجهد عند المخرج = – (ج1 + ج2)
هل تعرف لماذا استعملنا اشارة السالب هنا؟
صحيح لأن الجهود الداخلة موجودة عند المدخل العاكس.
مثال : إذا كانت ج1 = 4 فولت والجهد ج2 = 0.8 فولت فما هو الجهد عند المخرج؟
الجهد عند المخرج = – (ج1 + ج2)
= – (4 + 0.8) = -4.8 فولت
ملاحظة مهمة: دائماً تذكر أن الجهد الخارج لا يمكن أن يزيد عن جهد التغذية المستخدم لتشغيل المضخم. إذا حدث ذلك فسوف يحترق المضخم.
المضخم الفرقي (Difference Amplifier ):
ملاحظة مهمة: دائماً تذكر أن الجهد الخارج لا يمكن أن يزيد عن جهد التغذية المستخدم لتشغيل المضخم. إذا حدث ذلك فسوف يحترق المضخم.
المضخم الفرقي (Difference Amplifier ):
يقوم المضخم الفرقي بطرح الجهود الموجودة عند المدخل حسب القانون التالي:
لاحظ هنا أن جميع المقاومات متساوية بالقيمة.
الجهد عند المخرج = (ج2 – ج1)
مثال : إذا كانت ج1 = 0.5 فولت والجهد ج2 = 6 فولت فما هو الجهد عند المخرج؟
الجهد عند المخرج = ج2 – ج1
= 6 – 0.5 = 5.5 فولت
ملاحظة مهمة: دائماً تذكر أن أياً من الجهدين ج1 أو ج2 لا يمكن أن يزيد عن جهد التغذية المستخدم لتشغيل المضخم. إذا حدث ذلك فسوف يحترق المضخم.
ملاحظة مهمة: دائماً تذكر أن أياً من الجهدين ج1 أو ج2 لا يمكن أن يزيد عن جهد التغذية المستخدم لتشغيل المضخم. إذا حدث ذلك فسوف يحترق المضخم.
التصنيفات
مفتاح كهربائي باللمس
بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
الحمدلله والصلاة والسلام على رسول الله وعلى آله وصحبه أجمعين
ما هو هذا الجهاز؟
يستخدم هذا الجهاز لتكبير الصوت الخارج من الجوال باستخدام المكبرات الموجودة في الاستريو أو مسجل السيارة ، و يمكن إجراء المكالمات من خلاله .
المكونات الأساسية للجهاز :
نقره على هذا الشريط لعرض الصورة بالمقاس الحقيقي
1.طرف للتوصيل مع الجوال : – لابد أن يكون مناسب لنوع الجوال – يستخدم لأخذ إشارة الصوت من الجوال .
2.مايكروفون : للتحدث من خلاله .
3.مفتاح : للرد على المكالمات و إنهائها .
4.محول صوت ( AUDIO ADAPTOR ) : يستخدم لإدخال إشارة الصوت الخارجة من الجوال إلى قارئ الشريط الممغنط الموجود داخل مشغل الكاسيت ، ويكون هذا المحول عادة موضوع داخل عبوة شكلها بنفس شكل الكاسيت (يوجد بالسوق )ذو الشريط الممغنط ، وتحتوي هذه العبوة على عدة تروس موضوعة بترتيب معين وذلك لإيهام المشغل أن المحول هو الكاسيت ذو الشريط الممغنط ، ( الغرض من هذه العملية هو جعل القارئ يستقبل إشارة الصوت الخارجة من الجوال عن طريق المحول ).
طريقة التوصيل؟
سهلة وواضحة بالصورة اقطع السماعة واستخدم الأسلاك علشان توصلها بالشريط
وكذا يكون انتهينا من المشروع
التصنيفات
Friction Force قوة الاحتكاك
من اسمها تعتبر قوة احتكاك السطوح اللتي تتحرك بالنسبه لبعضها او حتى الساكنه
وهي دائما عكس اتجاه الحركه Friction always opposes the motion
ولحساب قوة الاحتكاك نستعمل القانون التالي
Fs,k =(Ms,Mk) *N
where ;
طافة الوضع الساكنه Fs : static friction force وتكون افقيه مع السطح
عكس اتجاه الحركه
Fk: kinetic friction force طاقة الوضع الحركيه وتكون افقيه مع السطح
عكس اتجاه الحركه
Ms : معامل الاحتكاك السكوني
Mk : معامل الاحتكاك الحركي
يعتمد استعمال Ms او MK على طبيعة المسأله (problem)
حين يكون النظام ثابت او على وشك الحركه نستعمل Ms
حين يكون النظام متحرك بتسارع معين وسرعه معينه استعمل Mk
N : normal force القوه الطبيعيه تنشا عند تماس السطوح وتكون عموديه
على سطح التماس
لايجاد هذه القوه نستخدم قانون نيوتن الثاني
وينص على ان محصله القوه او التغير في الزخم الخطي تساوي مجموع كتلة النظام
مظروبا بتسارعه رياضيا
Σ F = M* a
F: القوه , M : الكتله , a: التسارع .
بالنسبه للسطح المستوي الافقي
N=Mg
g:graviety acceleraion
مثلا في الصوره هذه
السهم الازرق يشير الى N والاحمر الاسود الى الوزن Mg
اما في حالة السطح المائل
انظر الى السهم الاسود هو مركبة الوزن في اتجاه ال y
و N هيه عكس اتجاهه في نفس خط التاثير
نلاحظ ان
N=Mg cos α
انتهى درس اليوم ان شاء نكمل الباقي
طيف كهرمغناطيسي Electromagnetic spectrum مجموعة مناطق الضوء التي تتفاوت فيما بينها في الطول الموجي والتردد .
طيف متصل Continuous spectrum
الطيف الناتج من تحليل حزمة ضوئية مصدرها ضوء الشمس أو ضوء مصباح كهربائي ، عن طريق امرار حزمة الضوء خلال منشور زجاجي ، واستقباله على شاشة بيضاء ، ويتكون بفعل ذلك ألوان قوس قزح . وقد سمى هذا الطيف بهذا الاسم لعدم وجود مناطق فاصلة بين لون آخر.
بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله تعالى وبركاته
اذا سلطت مجموعة اشارات مختلفة التردد على الدائرة الموضحة في الشكل فسوف لا يظهر في خرجها سوى الترددات المنخفضة بما في ذلك الجهود المستمرة أما الترددات العالية فلا تظهر فى خرج هذه الدائرة ولذا سميت هذه الدائرة بمرشح التمرير المنخفض .
السلام عليكم ورحمة الله تعالى وبركاته
اذا سلطت مجموعة اشارات مختلفة التردد على الدائرة الموضحة في الشكل فسوف لا يظهر في خرجها سوى الترددات المنخفضة بما في ذلك الجهود المستمرة أما الترددات العالية فلا تظهر فى خرج هذه الدائرة ولذا سميت هذه الدائرة بمرشح التمرير المنخفض .
الرنين والمرشحات Resonance and Filters
دوائر الرنين والمرشحات
أولا: دوائر المرشحات Filters :
تصنف دوائر المرشحات على حسب تمريرها للتردد و مكونات الترشيح مثل المقاومة والمكتف والمف وهي كالتالي:
أ- مرشحات المقاومة والمكثف RC :
1- مرشح التمرير المنخفض RC Low Pass Filter :
اذا سلطت مجموعة اشارات مختلفة التردد على الدائرة الموضحة في الشكل فسوف لا تمرر سوى الترددات المنخفضة بما في ذلك الجهود المستمرة أما الترددات العالية فلا تظهر فى خرج هذه الدائرة ولذا سميت هذه الدائرة بمرشح التمرير المنخفض .
وتستخدم هذه الدئرة في تمرير اشارات ترددها f1 أوأقل من f1 إلى التردد الذى يساوى صفر ( أى الجهدالمستمر ) ، ويمكن ايجاد f1 من العلاقة الرياضية الآتية :
حيث أن R قيمة المقاومة ، C سعة المكثف, 
مقدار ثابت يساوي 3.14
و يسمى المقدار RC بالثابت الزمنى للمرشح .
مرشح تمرير منخفض بإستخدام مقاومة ومكثف
RC Low Pass Filter
RC Low Pass Filter
2- مرشح التمرير العالي RC High Pass Filter :
اذا سلطت مجموعة اشارات مختلفة التردد على الدائرة الموضحة في الشكل فسوف لا تمرر سوى الترددات العالية أما الترددات المنخفضة فلا تظهر فى خرج هذه الدائرة ولذا سميت هذه الدائرة بمرشح التمرير العالي.
وتستخدم هذه الدئرة في تمرير اشارات ترددها f2 أوأكبر من f2 ، ويمكن ايجاد f2 من العلاقة الرياضية الآتية : 
حيث أن R قيمة المقاومة ، C سعة المكثف, مقدار ثابت يساوي 3.14
ويسمى المقدار RC بالثابت الزمنى للمرشح .
مرشح تمرير عالي بإستخدام مقاومة ومكثف
RC High Pass Filter
RC High Pass Filter
أ- مرشحات المقاومة والملف RL :
1- مرشح التمرير المنخفض RC Low Pass Filter :
اذا سلطت مجموعة اشارات مختلفة التردد على الدائرة الموضحة في الشكل فسوف لا تمرر سوى الترددات المنخفضة بما في ذلك الجهود المستمرة أما الترددات العالية فلا تظهر فى خرج هذه الدائرة ولذا سميت هذه الدائرة بمرشح التمرير المنخفض .
وتستخدم هذه الدئرة في تمرير اشارات ترددها f1 أوأقل من f1 إلى التردد الذى يساوى صفر ( أى الجهدالمستمر ) ، ويمكن ايجاد f1 من العلاقة الرياضية الآتية : 
حيث أن R قيمة المقاومة ، C سعة المكثف, مقدار ثابت يساوي 3.14
و يسمى المقدار R/L بالثابت الزمنى للمرشح .
مرشح تمرير منخفض بإستخدام مقاومة وملف
RC Low Pass Filter
RC Low Pass Filter
2- مرشح التمرير العالي R L High Pass Filter :
اذا سلطت مجموعة اشارات مختلفة التردد على الدائرة الموضحة في الشكل فسوف لا تمرر سوى الترددات العالية أما الترددات المنخفضة فلا تظهر فى خرج هذه الدائرة ولذا سميت هذه الدائرة بمرشح التمرير العالي .
وتستخدم هذه الدئرة في تمرير اشارات ترددها f1 أو أكثر من f1 ، ويمكن ايجاد f1 من العلاقة الرياضية الآتية : 
حيث أن R قيمة المقاومة ، C سعة المكثف, مقدار ثابت يساوي 3. 14
و يسمى المقدار R/L بالثابت الزمنى للمرشح .
مرشح تمرير عالي بإستخدام مقاومة وملف
RL High Pass Filter
RL High Pass Filter
ثانيا: دوائر الرنين R esonance:
دوائر الرنين RLC توصل بطريقتين هما:
1- دائرة رنين التوالى :
يمكن الحصول على رنين توالي بتوصيل مقاومة ومكثف وملف ( RLC ) معا على التوالى كما في الشكل وحالة الرنين هي أن يتبادل المكثف الطاقة مع الملف دون سحب طاقة من المنبع ويحدث هذا فقط عند تردد معين يسمى تردد الرنين 0
[IMG]http://www.nowah.net/main/images/topics/train/resonance_******.gif[/IMG] ممانعة دائرة الرنين على التوالي :
في حالة الرنين تتساوى الممانعة السعوية XC مع الممانعة الحثية XL وتكون الممانعة الكلية للدائرة مساوية للمقاومة الاومية للدائرة 0 وبذلك تكون الممانعة أقل ما يمكن والتيار المار بالدائرة أقل ما يمكن 0 ومعامل القدرة للدائرة يساوي الواحدة الصحيح
0 قبل تردد الرنين تكون الممانعة حثية XL ، وبعد تردد الرنين تكون الممانعة سعوية 0 XC
ويمكن الوصول لتردد الرنين لدائرة RLC على التوالى اما بتغيير سعة المكثف أو حث الملف 0
[IMG]http://www.nowah.net/main/images/topics/train/resonance_******_graph.gif[/IMG]2- دائرة رنين التوازي :
نحصل على رنين التوازي بتوصيل مقاومة ومكثف وملف ( RLC ) معا على التوازي كما في الشكل
مانعة دائرة رنين التوازى :
عند تردد الرنين تتساوي الممانعة الحثية XL للدائرة مع الممانعة السعوية XC لها وتصبح الممانعة الكلية ممانعة أومية تزيد بزيادة R
وعلى كل حال سواء في رنين التوالي أو في رنين التوازي فانة يمك ن ايجاد تردد الرنين من العلاقة 0
حيث أن :
Fr : تردد الرنين .
L : حث الملف .
C : سعة المكثف .
: مقدار ثابت يساوي 3.14
وفي دائرتي الرنين نستنتج أنة كلما زادت قيمة المقاومة كلما اصبح المنحنى اقل حدة.
تزيد ممانعة رنين التوازي بزيادة قيمة المقاومة R
التصنيفات
ما هي الطاقه
ما هي الطاقه
الطاقة هي المقدرة على القيام بعمل ما. وهناك صور عديدة للطاقة، يتمثل اهمها في الحرارة والضوء. الصوت ايضا عبارة عن طاقة. وهناك” الطاقة الميكانيكية” التي تولدها الالات، و”الطاقة الكيميائية” التي تتحرر عند حدوث تغيرات كيميائية.
يمكن تحويل الطاقة من صورة الى اخرى. فعلى سبيل المثال، يمكن تحويل الطاقة الكيميائية المختزنة في بطارية الجيب الىضوء .ويمكن ان تعمل يداك كانهما الة. فاذا” فركت” كفيك معا في جو بارد فانهما تصبحان دافاتين. ان الطاقة الميكانيكية الناتجة من تاثير” فرك” الكفين” “بالاحتكاك” قد تحولت الى حرارة.
كمية الطاقة العالم الموجودة في العالم ثابتة على الدوام، فالطاقة لا تفنى ولا تستحدث. وعندما يبدو ان الطاقة قد استنفذت، فانها في حقيقة الامر تكون قد تحولت الى صورة اخرى.
{مصادر الطاقة}
الطاقة هي المقدرة على القيام بعمل ما. وهناك صور عديدة للطاقة، يتمثل اهمها في الحرارة والضوء. الصوت ايضا عبارة عن طاقة. وهناك” الطاقة الميكانيكية” التي تولدها الالات، و”الطاقة الكيميائية” التي تتحرر عند حدوث تغيرات كيميائية.
يمكن تحويل الطاقة من صورة الى اخرى. فعلى سبيل المثال، يمكن تحويل الطاقة الكيميائية المختزنة في بطارية الجيب الىضوء .ويمكن ان تعمل يداك كانهما الة. فاذا” فركت” كفيك معا في جو بارد فانهما تصبحان دافاتين. ان الطاقة الميكانيكية الناتجة من تاثير” فرك” الكفين” “بالاحتكاك” قد تحولت الى حرارة.
كمية الطاقة العالم الموجودة في العالم ثابتة على الدوام، فالطاقة لا تفنى ولا تستحدث. وعندما يبدو ان الطاقة قد استنفذت، فانها في حقيقة الامر تكون قد تحولت الى صورة اخرى.
{مصادر الطاقة}
اننا نستخدم الطاقة المستمده من المصادر التي تختزن الطاقة الشمسية، مثل الفحم والبترول، مثلما نستخدم الطاقة المستمدة من الشمس مباشرة. وهناك الطاقة النووية اللتي تتحرر من الطاقة.
{الطاقة النووية}
توصل العلماء خلال الخمسين السنة الاخيرة الى تحرير هذه الطاقة من بعض العناصر مثل اليورانيوم والبلوتونيوم.
{الخشب والفحم}
تنتلق الطاقة منهما بالاحتراق في سورة حرارة وضوء. يتكون الفحم من بقايا النباتات التى عاشت منذ ملايين السنين. الطاقة الموجودة في الخشب والفحم تاتى من الغذاء التي صنعته الاشجار والنباتات الاخرى بواسطة اشعة الشمس.
{البترول}
هو احد اهم مصادر الطاقة. ومنه نحصل على البنزين وزيت الديزلوزيت البرافين والاف المنتجات الاخرى. يتكون البترول من بقايا النباتات والحيوانات البحرية الدقيقة.
{الغاز الطبيعي}
يتكون تقريبا بنفس الطريقه التي يتكون بها البترول ويوجد بين طبقات الصخور العميقه في باطن الارض.
{الكهرباء}
هي اعظم صور الطاقه فائده،حيث يمكن توصيلها من مكان الى اخر عبر اسلاك. كما يمكن توليدها بسهوله من صور الطاقه الاخرى. فعلى سبيل المثال تستخدم طاقة مساقط المياه لتشغيل المولدات التي تنتج الكهرباء وهذه هي احدى صور “الكهرباء المائيه” او الكهرباء المولده بالقوى المائيه.
{مصادر اخرى للطاقه}
تشمل هذه المصادر الرياح وامواج المحيط والمياه الحاره التي تتدفق من الارض في بعض اجزاء من العالم على هيئة نبع ماء حار.وتتفجر معظم ينابيع الماء الحار في نيوزيلندا والولايات المتحده الامريكيه وايسلندا.
ألطاقه وأنواعها
الحصان يسير على الطاقة النوويية
ما هي الطاقة؟
تقول العامة أن الطاقة هي القدرة للمادة على اعطاء قوى قابله على انجاز عمل معين .
هل للطاقه اشكال مختلفه؟علل اجابتك ؟
اجل.يوجد للطاقه اشكال مختلفه مثل:- الطاقه العضليه ، الطاقه الحركيه، الطاقه
الشمسيه طاقة جريان الماء، طاقة موادالوقود الطاقه الكهربائيه ،الطاقه الكيماويه …
مثال :-
عندما تكون وجوهها المختلفه تساعد في عملية تحول الطاقه من شكل الى اخر فالحصان المتحرك يولد الطاقه الكيماويه الموجوده في الشوقان والتبن الى طاقه من نوع اخر .
فمن اين تاتي هذه الطاقه الكيماويه ؟ ان الشوقان والتبن هما نباتات تحول نور الشمس وحرارتها من اجل النبته ، وهي تلتقط النور والحراره في اجزائها المختلفه .
ثم ان كل انواع الطاقه تاتي من نور الشمس وحرارتها ،ولا يتعلق الامر بالطاقه المنتشره الظاهره فقط، بل ايضاًبالطاقه الكامنه في النباتات الماكوله من قبل الحيوانات التي تستطيع الجري فالحصان متحرك ذو قوه نوويه
الطاقه الدوليه ؟؟
ما مصدر الاول للطاقه ؟ لقد اوضح “البيروت اينشتاين “ان الماده تستطيع ان تتحول الى طاقه ،وهذا السياق المتبع داخل نظامنا الشمسي والذي يعطي انقاجا ضخماً . فلو كنا نستطيع ان نحول الماء الموجود في قدح زجاجي الى طاقه ، لحصلنا على نسبه منها تساوي ما يعطيه 280 الف طن من البترول . إن الأنسان اليوم قد تعلم إن يستغل المادة وان يحولها إلى قنابل هيدروجينيه مرعبه .
ما هي الطاقة الناتجة عن الحركة ؟
نعلم أن الطاقة التي يملكها جسم ما هي القدرة هذا الجسم على القيام بعمل يعني تحريك قوة ما . فالسيارة التي انطفأت قدرات عملها إذ أنها عندما إحتازة مرتفع ، حركت وزنها الخاص في المنحدر وهذا الوزن هو الذي بانحداره ساعد السيارة للوصول إلى محطة المحروقات فالجسم المتحرك يملك إذا طاقة خاصة به ويستطيع معها أن يؤدي عملاً معين .
وهذا النوع يسمى في علم الفيزياء (الطاقة الحركية ).
الطاقة وأشكالها وتحولاتها
إذا فكرنا جيداً يمكننا أن نكتشف أنه يوجد الكثير من أنواع الطاقة ، كم هي أشكال الطاقة ؟ بطريقة علميه مبسطه ، تميز علماء الفيزياء ستة أشكال متنوعة للطاقة كل واحد قابل أن يتحول إلى أي شكل آخر …
نستطيع أن نتحقق من كل ذلك بسهوله عندما نرى الطاقات من حولها .
أشكال الطاقة هي :
1. 1. الطاقة الآلية تضم الطاقة الحركية والطاقة الكامنة .
2.الطاقة الحرارية
3.الطاقة الكيميائية
4. الطاقة الكهربائية
5. الطاقة الإشعاعية
6.الطاقة النووية
بقاء الطاقه
عندما يريد سائق السياره ايقاف سيارته المنطلقه بسرعه فانه يعمل المكابح ( الفرامل ) وهو بذلك يسلط قوه على العجلات لايقافها عن الدوران .فاذا كانت سرعه السياره 70 كلم / س مثلا فان القوه اللازمه لايقافها تكون اكبر مما لو كانت سرعتها 30 كلم / سا .كذلك فان ايقاف شاحنه ضخمه تسير يسرعه 70 كلم / س يتطلب قوه اكبر من القوه المطلوبه لايقاف سياره تسير بسرعه نفسها .وهذا يعود الى ان الشاحنه اثقل من السياره بكثير وهذا يكسبها كميه تحرك (زخما ) اكبر .
فكميه التحرك لا تعتمد فقط على سرعه الجسم بل ايضا على كتلته .فالشاحنه المنطلقه بسرعه 70 كلم / س تتميز بكميه اكبر مما لو كانت تسير بسرعه 30 كم /س .ان كميه تساوي كتلته مضروبه في سرعته وقد اكتشف العلماء ان لدى ارتطام الاجسام .ببعضها او تصادمها فان كميه تحركها الكليه لا تتغير وهذا ما يسمى بقانون بقاء كميه التحرك .فاذا ما امسكت بشخص يقف بجانب مدرج التزلج في اثناء تزلجك على الجليد مثلا فانكما تنطلقان معا وبسرعه اقل من سرعتك الاصليه .وهذا يعود الى ان كميه تحركك الاصليه قد اقتسمت بين الشخصين .ان قانون بقاء كميه التحرك هو احد اهم المبادئ الرئيسيه في الفيزياء .وهناك قانون اخر مشابه هو قانون البقاء وينص على ان الطاقه لا تخلق ولا تفنى بل تتحرك فقط من شسكل الى اخر .ولقد ذكرنا بعض الامثله عن تغيرات الطاقه هذه في صفحه 76 ومن السهل التفكير بامثله اخرى .فالفحم مثلا يحرق في محطه توليد القدره فيعطي الحراره وهذه الحراره تستخدم لانتاج البخار لتدوير اشياء التوربين (العنفه ) .والتوربين بدوره يحرك المولد الذي يمدنا بالكهرباء .وفي المدفاه الكهربائيه تتحول الطاقه الكهربائيه الى حراره .هكذا فان الطاقه الكيمياويه المخزونه في الفحم قد استخدمت لانتاج الطاقه الحراريه في المدفاه الكهربائيه .ولكن يجدر بنا التذكير هنا بان في عمليه كهذه لا يمكن الاستفاده من كل طاقه كيماويه في الفحم لاستخدامها في المدافئ او في المحركات الكهربائيه .ذلك ان قسما من الطاقه يفقد خلال هذه العمليه .فمثلا في التوربين والموبلد تتولدج حراره بفعل احتكاك الاجزاء المتحركه فيهما .كما ان قسما من الطاقه الكهربائيه يسخن الاسلاك والكابلات الناقله للتيار الكهربائي وفي هذا كله فقدان للطاقه لا يحقق اي غرض مفيد .الا الذي يهمنا هنا هو انه ليس هناك من ضياع حقيقي للطاقه بل فقط تحول من شكل الى اخر .
في عصور ما قبل التاريخ استخدمت الاشجاروالنباتات المختلفه الناميه على مر الضهور الضوئيه والحراريه من الشمس .ثم تحولت هذه النباتات تدريجيا الى وقد كالفحم والنفط والغاز الطبيعي .ونحن عندما نستخدم انواع الوقود هذه فان الطاقه التي نحصل عليها هي نفس الطاقه التي وصلت للارض من الشمس في العصور الغابره مختزنه في بقايا الكائنات العضويه على شكل طاقه كيميائيه .
وفي مدى الثلاثين الاخيره اكتشف الانسان مصدرا جديدا للطاقه لا يزال في مرحله التطوير هو لطاقه النوويه .
فكميه التحرك لا تعتمد فقط على سرعه الجسم بل ايضا على كتلته .فالشاحنه المنطلقه بسرعه 70 كلم / س تتميز بكميه اكبر مما لو كانت تسير بسرعه 30 كم /س .ان كميه تساوي كتلته مضروبه في سرعته وقد اكتشف العلماء ان لدى ارتطام الاجسام .ببعضها او تصادمها فان كميه تحركها الكليه لا تتغير وهذا ما يسمى بقانون بقاء كميه التحرك .فاذا ما امسكت بشخص يقف بجانب مدرج التزلج في اثناء تزلجك على الجليد مثلا فانكما تنطلقان معا وبسرعه اقل من سرعتك الاصليه .وهذا يعود الى ان كميه تحركك الاصليه قد اقتسمت بين الشخصين .ان قانون بقاء كميه التحرك هو احد اهم المبادئ الرئيسيه في الفيزياء .وهناك قانون اخر مشابه هو قانون البقاء وينص على ان الطاقه لا تخلق ولا تفنى بل تتحرك فقط من شسكل الى اخر .ولقد ذكرنا بعض الامثله عن تغيرات الطاقه هذه في صفحه 76 ومن السهل التفكير بامثله اخرى .فالفحم مثلا يحرق في محطه توليد القدره فيعطي الحراره وهذه الحراره تستخدم لانتاج البخار لتدوير اشياء التوربين (العنفه ) .والتوربين بدوره يحرك المولد الذي يمدنا بالكهرباء .وفي المدفاه الكهربائيه تتحول الطاقه الكهربائيه الى حراره .هكذا فان الطاقه الكيمياويه المخزونه في الفحم قد استخدمت لانتاج الطاقه الحراريه في المدفاه الكهربائيه .ولكن يجدر بنا التذكير هنا بان في عمليه كهذه لا يمكن الاستفاده من كل طاقه كيماويه في الفحم لاستخدامها في المدافئ او في المحركات الكهربائيه .ذلك ان قسما من الطاقه يفقد خلال هذه العمليه .فمثلا في التوربين والموبلد تتولدج حراره بفعل احتكاك الاجزاء المتحركه فيهما .كما ان قسما من الطاقه الكهربائيه يسخن الاسلاك والكابلات الناقله للتيار الكهربائي وفي هذا كله فقدان للطاقه لا يحقق اي غرض مفيد .الا الذي يهمنا هنا هو انه ليس هناك من ضياع حقيقي للطاقه بل فقط تحول من شكل الى اخر .
في عصور ما قبل التاريخ استخدمت الاشجاروالنباتات المختلفه الناميه على مر الضهور الضوئيه والحراريه من الشمس .ثم تحولت هذه النباتات تدريجيا الى وقد كالفحم والنفط والغاز الطبيعي .ونحن عندما نستخدم انواع الوقود هذه فان الطاقه التي نحصل عليها هي نفس الطاقه التي وصلت للارض من الشمس في العصور الغابره مختزنه في بقايا الكائنات العضويه على شكل طاقه كيميائيه .
وفي مدى الثلاثين الاخيره اكتشف الانسان مصدرا جديدا للطاقه لا يزال في مرحله التطوير هو لطاقه النوويه .
المصادر الثانويه للطاقه:
تأتي معظم الطاقة التي يستخدمها العالم من الفحم . والكهرباء .والبترول والتحولات الذرية (الطاقة النووية) . لكن توجد كذلك مصادر ثانوية للطاقة.
بعض هذه المصادر، مثل طاقة الرياح ، قد عرف منذ آلاف السنين وهناك مصادر أخرى، مثل مجمعات الطاقة الشمسية ، قد اكتشفت منذ عهد قريب جداً.
طاقة الرياح:
تستخدم طاقة الرياح في تسيير السفن الشراعية واليخوت حتى السفن الكبيرة كانت تعتمد على طاقة الرياح قبل أن تكتشف المحركات .
وكانت طواحين الهواء تستخدم لمئات السنين في طحن القمح و الغلال الأخرى ولا يزال الفلاحون حتى يومنا هذا يستخدمون هذه الطواحين بكثرة في ضخ المياه .بعض هذه الطواحين تستخدم لادارة مولدات القدرة الكهربية . ولكنها عادة لا تنتج إلا كميات ضئيلة من الكهربية قد لا تكفي إلا لمزرعة واحدة.
طاقة المياه:
تأتي الطاقة المائية من طاقة تدفق المياه أو سقوطها . ولقد كانت طاقة المياه من أول أنواع الطاقة التي تعلم الإنسان استخدامها منذ حوالي 2000سنة ، حيث اخترع إنسان ما الساقية (الناعورة) وهي عبارة عن عجلة ذات ارياش حول إطارها وعندما يرتطم الماء المتحرك بالا رياش فانه يدير العجلة ويستخدم العجلة الدوارة في تسيير آلة. بهذه الطريقة تتحول طاقة المياه إلى طاقة ميكانيكية .
لقد ظلت السواقي لمئات السنين تستخدم في طواحين المياه لطحن الغلال. كانت العجلات تدار بواسطة مياه الأنهار سريعة التدفق.
في الوقت الحاضر، يعتبر توليد الكهرباء من أهم استخدامات القدرة المائية ، فعندما يتدفق الماء من مستوى عالٍ إلى مستوى منخفض فانه يدير التوربينات التي تشغل المولدات الكهربائية . والتوربين يعمل بنفس الطريقة التي تعمل بها الساقية
ويطلق على الكهرباء التي تولد بهذه الطريقة اسم الكهرباء المائية.
في العادة تشيد بجانب النهر محطة لتوليد القدرة الكهربية بالقوة المائية . يقم سد ليحجز خلفه مياه النهر، ثم يغذيها للتوربينات بقوة هائلة .
لقد ظلت السواقي لمئات السنين تستخدم في طواحين المياه لطحن الغلال. كانت العجلات تدار بواسطة مياه الأنهار سريعة التدفق.
في الوقت الحاضر، يعتبر توليد الكهرباء من أهم استخدامات القدرة المائية ، فعندما يتدفق الماء من مستوى عالٍ إلى مستوى منخفض فانه يدير التوربينات التي تشغل المولدات الكهربائية . والتوربين يعمل بنفس الطريقة التي تعمل بها الساقية
ويطلق على الكهرباء التي تولد بهذه الطريقة اسم الكهرباء المائية.
في العادة تشيد بجانب النهر محطة لتوليد القدرة الكهربية بالقوة المائية . يقم سد ليحجز خلفه مياه النهر، ثم يغذيها للتوربينات بقوة هائلة .
***طاقة المد والجزر والأمواج ***
توجد كميات هائلة من الطاقة في حركات المد والجزر بالمحيطات .
ويمكن استخدام هذه الطاقة في أغراض مختلفة . فعلى سبيل المثال، محطات توليد القدرة الكهربية من حركات المد والجزر تعمل كمحطات هيدروكهربائية لتوليد القدرة وذلك بتحويل طاقة مياه المد والجزر المتحركة إلى الكهرباء .
ايضاً، تعتبر حركة أمواج البحر إلى أعلى والى اسفل مصدراً للطاقة ، ويمكن استخدامه لتوليد الكهرباء.
***مجمعات الطاقة الشمسية***
إن معظم الطاقة التي يستخدمها العالم تأتي اصلا من الشمس. لكن مجمعات الطاقة الشمسية تستخدم تلك الطاقة المستمدة مباشرة من الشمس بدلا من تبديدها دون جدوى .
تجميع الطاقة :هناك طريقتان في الطريقة الأولى ، يتم تركيز أشعة الشمس على مجمع بواسطة مرايا مكافئيه المقطع (طاسية الشكل) . ويتكون المجمع عادة من عدد من الأنابيب بها ماء أو هواء. تسخن حرارة الشمس الهواء أو تحول الماء إلى بخار.
في الطريقة الثانية ، يمتص المجمع ذو اللوح المستوى حرارة الشمس تقريبا بنفس الطريقة التي يمتصها بها مستنبت زجاجى في بستان . وتستخدم الحرارة لتنتج هواء ساخن أو بخار .
استخدامات الطاقة الشمسية: يمكن استخدام الطاقة الشمسية في أغراض كثيرة احد أهم هذه الاستخدامات هو تدفئة المنازل. يمرر الهواء الساخن أو الماء الساخن في مواسير ومشعات حول المنزل.
يمكن استخدام البخار لادارة توربين يشغل آلة أو يساعد على توليد كهرباء . كذلك يمكن تركيز أشعة الشمس بحيث تسخن الأفران وتطهى الطعام.
التصنيفات
الأوسيليسكوب
الأوسيليسكوب
يعتبر الأوسيليسكوب من أهم أجهزة قياس واختبار الدوائر الإليكترونية حيث أنه يمكننا من رؤية الإشارات في نقاط متعددة من الدائرة وبالتالي نستطيع اكتشاف إذا كان أي جزء يعمل بطريقة صحيحة أم لا. فالأوسيليسكوب يمكننا من رؤية صورة الاشارة ومعرفة شكلها فيما إذا كانت جيبية أو مربعة مثلا.
الشكل التالي يوضح صورة الأوسيليسكوب وقد تختلف الأشكال من جهاز إلى آخر ولكنها جميعاً تحتوي على أزرة تحكم متشابهة.
إذا نظرت إلى واجهة الأوسيليسكوب ستجد أنها تحتوي على ستة أقسام رئيسية معرفة بالأسماء التالية:
عمودي ( Vertical )
التشغيل ( Power )
الشاشة ( Screen )
المداخل ( Input s )
إطلاق ( Trigger )
أفقي ( Horizontal )
والآن لنأخذ كل جزء على حده بشيء من التفصيل
الشاشة ( Screen )
وظيفة الأوسيليسكوب هي عمل رسم بياني للجهد والزمن حيث يمثل الجهد بالمحور العمودي و الوقت بالمحور الأفقي كما هو موضح بالشكل.
لو لاحظنا الشاشة سنجد أن هناك محورين هما:
المحور العمودي : وهو يمثل الجهد ويحتوي على ثمانية تقسيمات أو مربعات. كل واحد من هذه الأقسام يكون بطول 1 سنتيمتر.
المحور الأفقي : ويمثل الزمن ويحتوي على عشرة أقسام أو مربعات. كل واحد من هذه الأقسام يكون بطول 1 سنتيمتر.
المحور العمودي : وهو يمثل الجهد ويحتوي على ثمانية تقسيمات أو مربعات. كل واحد من هذه الأقسام يكون بطول 1 سنتيمتر.
المحور الأفقي : ويمثل الزمن ويحتوي على عشرة أقسام أو مربعات. كل واحد من هذه الأقسام يكون بطول 1 سنتيمتر.
التشغيل ( Power )
هذا الجزء من الأوسيليسكوب يحتوي على زر التشغيل ومفتاح التحكم بإضاءة الشاشة وكذلك مفتاح التحكم بوضوح الصورة
عمودي ( Vertical )
في هذا القسم يمكن التحكم بالجزء العمودي (محور الجهد) من الاشارات في الشاشة. وحيث أن معظم الأوسيليسكوبات تحتوي على قناتي إدخال ( input channels ) وكل قناة يمكنها عرض شكل موجي ( waveform ) على الشاشة، فإن القسم العمودي يحتوي على قسمين متشابهين وكل قسم يمكننا من التحكم في الاشارة لكل قناة باستقلالية عن الأخرى كما هو موضح في هذه الصورة.
والآن لنرى كيف تعمل هذه المفاتيح في القسم العمودي
أزرار اختيار القنوات : بهذه الأزرار يمكنك اختيار أي اشارة يتم عرضها في الشاشة. فيمكنك عرض اشارة القناة الأولى فقط أو اشارة القناة الثانية فقط أو كليهما معاً.
زر اختيار نوع الإشارة : بهذا الزر تختار بين إي سي (اشارة متغيرة) أو دي سي (اشارة ثابتة) أو أرضي (بدون اشارة) وفي هذا الوضع يمكنك تحديد موقع الصفر على شاشة الأوسيليسكوب
زر اختيار وضع الصورة : بهذا الزر يمكنك تحريك الاشارة إلى الأعلى أو الأسفل في المحور العمودي
مفتاح معيار الجهد : بهذا المفتاح يمكن التحكم في نسبة قياس الجهد في الرسم البياني المعروض على الشاشة حتى نتمكن من عرض صورة واضحة للإشارات.
زر اختيار نوع الإشارة : بهذا الزر تختار بين إي سي (اشارة متغيرة) أو دي سي (اشارة ثابتة) أو أرضي (بدون اشارة) وفي هذا الوضع يمكنك تحديد موقع الصفر على شاشة الأوسيليسكوب
زر اختيار وضع الصورة : بهذا الزر يمكنك تحريك الاشارة إلى الأعلى أو الأسفل في المحور العمودي
مفتاح معيار الجهد : بهذا المفتاح يمكن التحكم في نسبة قياس الجهد في الرسم البياني المعروض على الشاشة حتى نتمكن من عرض صورة واضحة للإشارات.
هذه الصورة توضح التقسيمات في هذا المفتاح
لاحظ أنك يمكنك أن تجعل كل مربع في المحور العمودي يمثل قيمة الجهد الذي تضع المؤشر عليه. فمثلا في هذه الصورة وضع المؤشر على 1 فولت فيكون كل مربع في المحور العمودي في الشاشة يمثل 1 فولت. فبذلك يمكننا تحديد جهد الاشارة.
لاحظ أنك يمكنك أن تجعل كل مربع في المحور العمودي يمثل قيمة الجهد الذي تضع المؤشر عليه. فمثلا في هذه الصورة وضع المؤشر على 1 فولت فيكون كل مربع في المحور العمودي في الشاشة يمثل 1 فولت. فبذلك يمكننا تحديد جهد الاشارة.
هذا المثال سيوضح مانعنيه:
انظر إلى هذه الموجة الموجودة على شاشة الأوسيليسكوب وركز فقط على المحور العمودي.
ارتفاع الموجة هو مربع واحد على المحور العمودي. فإذا كنت ضبطت مفتاح عيار الجهد على ا فولت لكل مربع يكون جهد الموجة = 1 x 1 = 1 فولت.
لو فرضنا أن مفتاح عيار الجهد كان يشير إلى 5 فولت لكل مربع وحصلت على الموجة السابقة. فإن الجهد = 5 x 1 = 5 فولت.
انظر إلى هذه الموجة الموجودة على شاشة الأوسيليسكوب وركز فقط على المحور العمودي.
ارتفاع الموجة هو مربع واحد على المحور العمودي. فإذا كنت ضبطت مفتاح عيار الجهد على ا فولت لكل مربع يكون جهد الموجة = 1 x 1 = 1 فولت.
لو فرضنا أن مفتاح عيار الجهد كان يشير إلى 5 فولت لكل مربع وحصلت على الموجة السابقة. فإن الجهد = 5 x 1 = 5 فولت.
أفقي ( Horizontal )
في هذا القسم يمكن التحكم بالجزء الأفقي (محور الزمن) من الاشارات في الشاشة.
كما هو موضح في الصورة نرى أن القسم الأفقي يحتوي على مفاتحين مهمين وهما:
مفتاح اختيار وضع الصورة : بهذا الزر يمكنك تحريك الاشارة يمينا أو يسارا على المحور الأفقي.
مفتاح معيار الزمن : بهذا المفتاح يمكن التحكم في نسبة قياس الزمن في الرسم البياني المعروض على الشاشة حتى نتمكن من عرض صورة واضحة للإشارات.
كما هو موضح في الصورة نرى أن القسم الأفقي يحتوي على مفاتحين مهمين وهما:
مفتاح اختيار وضع الصورة : بهذا الزر يمكنك تحريك الاشارة يمينا أو يسارا على المحور الأفقي.
مفتاح معيار الزمن : بهذا المفتاح يمكن التحكم في نسبة قياس الزمن في الرسم البياني المعروض على الشاشة حتى نتمكن من عرض صورة واضحة للإشارات.
هذه الصورة توضح التقسيمات في هذا المفتاح
لاحظ أن هذا المفتاح يحتوي على ثلاثة تقسيمات وهي مايكروثانيةلكل مربع على المحور الأفقي و ميللي ثانية لكل مربع وأخيرا ثانيةلكل مربع.
لاحظ أيضاً أنك يمكنك أن تجعل كل مربع في المحور الأفقي يمثل الزمن الذي تضع المؤشر عليه. فمثلا في هذه الصورة وضع المؤشر على 0.2 ثانية فيكون كل مربع في المحور الأفقي في الشاشة يمثل 0.2 ثانية. فبذلك يمكننا تحديد زمن الاشارة.
لاحظ أن هذا المفتاح يحتوي على ثلاثة تقسيمات وهي مايكروثانيةلكل مربع على المحور الأفقي و ميللي ثانية لكل مربع وأخيرا ثانيةلكل مربع.
لاحظ أيضاً أنك يمكنك أن تجعل كل مربع في المحور الأفقي يمثل الزمن الذي تضع المؤشر عليه. فمثلا في هذه الصورة وضع المؤشر على 0.2 ثانية فيكون كل مربع في المحور الأفقي في الشاشة يمثل 0.2 ثانية. فبذلك يمكننا تحديد زمن الاشارة.
هذا المثال سيوضح مانعنيه:
انظر إلى هذه الموجة الموجودة على شاشة الأوسيليسكوب وركز فقط على المحور الأفقي.
تستغرق الموجة الزمن بين النقطتين أ و ب لتكمل دورة واحدة. فإذا كنت ضبطت مفتاح عيار الزمن على 0.2 ثانية لكل مربع يكون الزمن =4 مربعات x 0.2 ثانية لكل مربع = 0.8 ثانية.
انظر إلى هذه الموجة الموجودة على شاشة الأوسيليسكوب وركز فقط على المحور الأفقي.
تستغرق الموجة الزمن بين النقطتين أ و ب لتكمل دورة واحدة. فإذا كنت ضبطت مفتاح عيار الزمن على 0.2 ثانية لكل مربع يكون الزمن =4 مربعات x 0.2 ثانية لكل مربع = 0.8 ثانية.
إطلاق ( Trigger )
دائرة الاطلاق في الأوسيليسكوب تؤدي وظيفة مهمة وهي تثبيت صورة الموجة على الشاشة حتى يسهل قياسها. وبدون تأثير دائرة الاطلاق فإن الصورة ستكون غير ثابتة وغير واضحة.
كما هو موضح في الصورة نرى أن قسم الاطلاق يحتوي على عدة أزرار من أهمها :
زر طريقة الاطلاق : هذا الزر يعطي خيارين وهما عادي (Normal ) و غير عادي. ويستحسن ترك هذا الزر على وضع “عادي” لأن الاطلاق سيكزن تلقائيا والتحكم فيه يكون اوتوماتيكياً.
زر اتجاه الاطلاق : وهنا يوجد خياران وهما + و – . ففي وضع + يكون الاطلاق عند ارتفاع الموجة إلى أعلى أما في وضع – فيكون الاطلاق عند انخفاض الموجة.
مستوى اشارة الاطلاق : بهذا المفتاح يمكن تغيير النقطة التي تبدأ بها الموجة بالظهور على الشاشة وهذا يسهل تفحص أي جزء معين من الموجة.
مصدر اشارة الاطلاق : هنا يمكن اختيار مصدر وكيفية اشارة الاطلاق فمفتاح مصدر اشارة الاطلاق يعطينا عدة خيارات. أهم هذه الخيارات هي:
وضع EXT وهو اختصار External أو خارجي وفي هذا الوضع يكون مصدر اشارة الاطلاق خارجياً. وتغذى هذه الاشارة عن طريق مدخل اشارة الاطلاق الخارجية
وضع HF وهو اختصار High Frequency أو تردد عالي وفي هذا الوضع يكون الاطلاق عند الترددات المرتفعة من الاشارة.
وضع LF وهو اختصار Low Frequency أو تردد منخفض وفي هذا الوضع يكون الاطلاق عند الترددات المنخفضة من الاشارة.
نوع اشارة الاطلاق : في هذا الزر يوجد خياران وهما AC و DC . والوضع الطبيعي هي AC وهو مناسب لمعظم الموجات.
في وضع DC يجب علينا اختيار جهد معين عندما تصل اليه الموجة تبدأ اشارة الاطلاق. يتم اختيار هذا لجهد عن طريق مفتاح مستوى اشارة الاطلاق الذي ذكرناه سابقا.
مدخل اشارة الاطلاق : في حالة اختيارنا لاستخدام اشارة اطلاق خارجية فإننا نستخدم هذا المدخل.
كما هو موضح في الصورة نرى أن قسم الاطلاق يحتوي على عدة أزرار من أهمها :
زر طريقة الاطلاق : هذا الزر يعطي خيارين وهما عادي (Normal ) و غير عادي. ويستحسن ترك هذا الزر على وضع “عادي” لأن الاطلاق سيكزن تلقائيا والتحكم فيه يكون اوتوماتيكياً.
زر اتجاه الاطلاق : وهنا يوجد خياران وهما + و – . ففي وضع + يكون الاطلاق عند ارتفاع الموجة إلى أعلى أما في وضع – فيكون الاطلاق عند انخفاض الموجة.
مستوى اشارة الاطلاق : بهذا المفتاح يمكن تغيير النقطة التي تبدأ بها الموجة بالظهور على الشاشة وهذا يسهل تفحص أي جزء معين من الموجة.
مصدر اشارة الاطلاق : هنا يمكن اختيار مصدر وكيفية اشارة الاطلاق فمفتاح مصدر اشارة الاطلاق يعطينا عدة خيارات. أهم هذه الخيارات هي:
وضع EXT وهو اختصار External أو خارجي وفي هذا الوضع يكون مصدر اشارة الاطلاق خارجياً. وتغذى هذه الاشارة عن طريق مدخل اشارة الاطلاق الخارجية
وضع HF وهو اختصار High Frequency أو تردد عالي وفي هذا الوضع يكون الاطلاق عند الترددات المرتفعة من الاشارة.
وضع LF وهو اختصار Low Frequency أو تردد منخفض وفي هذا الوضع يكون الاطلاق عند الترددات المنخفضة من الاشارة.
نوع اشارة الاطلاق : في هذا الزر يوجد خياران وهما AC و DC . والوضع الطبيعي هي AC وهو مناسب لمعظم الموجات.
في وضع DC يجب علينا اختيار جهد معين عندما تصل اليه الموجة تبدأ اشارة الاطلاق. يتم اختيار هذا لجهد عن طريق مفتاح مستوى اشارة الاطلاق الذي ذكرناه سابقا.
مدخل اشارة الاطلاق : في حالة اختيارنا لاستخدام اشارة اطلاق خارجية فإننا نستخدم هذا المدخل.
المداخل ( Inputs )
يوجد للأوسيليسكوب ثلاثة مداخل رئيسية كما هو واضح في الصورة وهذه المداخل هي:
مدخل القناة الأولى : عن طريقه يمكننا ادخال الموجة التي نريد رؤيتها في القناة الأولى.
مدخل القناة الثانية : عن طريقه يمكننا ادخال الموجة التي نريد رؤيتها في القناة الثانية.
مدخل اختبار القطع الاليكترونية : هذا المدخل لايوجد في كل الأوسيليكوبات حيث أنه يعتبر اختيارياً. عن طريق هذا المدخل يمكن عرض المنحنيات الخاصة بالقطع الاليكترونية المختلفة.
مدخل القناة الثانية : عن طريقه يمكننا ادخال الموجة التي نريد رؤيتها في القناة الثانية.
مدخل اختبار القطع الاليكترونية : هذا المدخل لايوجد في كل الأوسيليكوبات حيث أنه يعتبر اختيارياً. عن طريق هذا المدخل يمكن عرض المنحنيات الخاصة بالقطع الاليكترونية المختلفة.
و لكن ما نوع التوصيلات المستخدمة لربط دوائرنا بالاوسيليسكوب عن طريق هذه المداخل ؟
يستخدم نوع من التوصيلات يسمى بالمجسات ( probes ) وهي تأتي بأشكال متعددة حسب استعمالها كما هو موضح بالصور التالية:
يستخدم نوع من التوصيلات يسمى بالمجسات ( probes ) وهي تأتي بأشكال متعددة حسب استعمالها كما هو موضح بالصور التالية:
إذا كنا سنربط الاوسيليسكوب بجهاز يصدر الاشارات فإننا نستخدم المجس ذو الرأسين من نوع BNC-BNC حيث نربط أحد الأطراف بمدخل الاشارة في الاوسيليسكوب و الطرف الآخر بمخرج جهاز مصدر الاشارات كما هو موضح في هذه الصورة.
أما إذا كنا سنستعمل الاوسيليسكوب لرؤية الاشارات الصادرة في مواقع معينة من دائرة ما فيستحسن أن نستعمل مجسا مثل المعروض في هذه الصورة.
بقي كلمة أخيرة وهي أن العمل على الأوسيليسكوب يحتاج إلى الممارسة. فكلما استخدم الشخص هذا الحهاز أكثر كلما سهل عليه معرفة أسراره وخباياه.
جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي هو جهاز تصوير مثل جهاز اشعة اكس او جهاز CT ولكن يستخدم المجال المغناطيسي وامواج الراديو للحصول على الصور دقيقة وتفصيلية وثلاثية الابعاد تمكن الطبيب من رؤية الأجزاء الداخلية لجسم الانسان من عظام ومفاصل والدم وخصوصا الانسجة الرقيقة مثل الدماغ بدون استخدام لاشعة اكس أو الحقن بالاصباغ لتعزيز التباين، ومن خلاله يمكن اكتشاف التغيرات التي قد تطرأ على بعض أعضاء الجسم نتيجة لمرض ما وذلك بالمقارنة مع الأعضاء السليمة. وقد جاء اكتشاف هذا الجهاز في الثالث من يوليو عام 1977، حيث اعتبر حدثاً مذهلاً في عالم الطب الحديث. حيث في ذلك التاريخ تم إجراء أول فحص باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي وقد استغرقت عملية التصوير اكثر من 5 ساعات ولم تكن تلك الصورة واضحة المقارنة بتلك التي نحصل عليها في ايامنا هذه. ويرجع التطور في تكنولوجيا التصوير بالرنين المغناطيسي إلى جهود سبع سنوات للعلماء ريموند دامادين ولاري مانكوف ومايكل جولدسميث. وقد اطلقوا على هذا الجهاز اسم Indomitable في بداية الأمر والذي يعني القوي للدلالة على الجهود المضنية التي بذلوها على مدار السبع سنوات من العمل والبحث لجعل جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي حقيقة بعد ان كان مجرد فكرة.
التصوير بالرنين المغناطيسي هي تكنولوجيا معقدة وتعرف باسم MRI وهي اختصار للجملة Magnetic Resonance Imaging والتي في الحقيقة تعتمد على الظاهرة الفيزيائية المعروفة بالرنين المغناطيسي النووي والتي من الأجدر ان يكون اسم الجهاز الرنين المغناطيسي النووي ويختصر NMRI ولكن نظراً للواقع الكلمة النووي على المريض او المستمع فإن العلماء فضلوا الاكتفاء بالاسم MRI، وفي هذه المقالة سوف نتعرف على فكرة عمل هذا الجهاز المتطور وماذا يحدث لجسم الانسان عندما يوجد في داخل هذا الجهاز؟ وماذا نرى بواسطته؟ ولماذا يجب على الشخص ان يبقى ساكنا طوال وقت مكوثه داخل الجهاز اثناء الفحص؟ هذه الاسئلة وغيرها الكثير سنحاول الاجابة عنها.
الفكرة والاساس يبلغ طول جهاز التصوير بالزنين المغناطيسي (MRI) 3 أمتار وطوله 2 متر وارتفاعه 2 متر كما يحتوي على انبوبة افقية تمتد خلال مغناطيس، يستلقي المريض على ظهره على سرير خاص يمر ببطء من خلال الأنبوبة داخل المغناطيس. وليس بالضروري ان يتم ادخال جسم المريض بالكامل داخل التجويف المغناطيسي وانما يعتمد ذلك على نوع الفحص المطلوب، وتختلف أجهزة MRIبالحجم والشكل حسب الجزء من الجسم المراد فحصه وتصويره حيث يتطلب وجود ذلك الجزء من الجسم في مركز التجويف المغناطيسي.
المجال المغناطيسي لمعرفة كيف يعمل جهاز MRI يجب ان نركز اولاً على المجال المغناطيسي المستخدم في الجهاز والذي يحتوي اسمه على كلمة مغناطيسي، فمصدر المجال المغناطيسي والذي سنتحدث عنه بعد قليل هو العنصر الرئيسي للجهاز ويشكل اكبر جزء فيه تركيبه. وتصل شدة المجال المغناصيسي المستخدم في الجهاز ما يزيد عن 2 تسلا، والتسلا هي وحدة قياس شدة المجال المغناطيسي والتي تساوي 10000 جاوس وللمعرفة تبلغ شدة المجال المغناطيسي للأرض 0.5 جاوس وهذا دلالة على ضخامة المجال المغناطيسي المستخدم في جهاز NMR.
ولذلك قبل ادخال المريض والمختصين الى غرفة الجهاز فإنه يتم اجراء فحص دقيق للتخلص من الأشياء المعدنية التي قد يحملها المريض اما الاشخاص الذين زرعت في اجسامهم قطع معدنية لتثبيت العظام فإنه يسمح لهم استخدام الجهاز لان تلك القطع اصبحت ثابتة ولا يمكن ان تتحرك تحت تأثير المجال المغناطيسي وخاصة اذا مر عليها مدة تزيد عن 6 اسابيع واذا وجد نتيجة الفحص احتواء الجسم على اية معادن قابلة للحركة لايسمح للمريض بالتصوير بجهاز MRI ويتم تحويله الى وسيلة تصوير اخرى مثل CAT.
كذلك لا يسمح للمرأة الحامل باستخدام الجهاز لأنه لحتى الأن لم تجري بحوث على تأثير المجال المغناطيسي على الجنين ويخشى من تأثر خلايا الجنين بالمجال المغناطيسي وخصوصا وانها تكون في طور الانقسام والنمو.
أجزاء جهاز MRI
ذكرنا في المقدمة أن المغناطيس يعد الجزء الرئيسي للجهاز وبه تجويف لادخال المريض داخله كما يتضح في الصورة وهناك ثلاث انواع من المغناطيسات التي يمكن استخدامها في اجهزة MRI.
أنواع المغناطيس المستخدم (1) المغناطيس الكهربي: ويحتوي على العديد من لفات من سلك حول اسطوانة فارغة ويمرر بالسلك تيار كهربي مما يعمل على توليد مجال مغناطيسي طالما استمر مرور التيار الكهربي في السلك. يتميز هذا النوع من المغاطيس بقلة تكلفته بالمقارنة بالمغناطيس المصنع من المواد فائقة التوصيل المستخدم في النوع الثالث ولكن يحتاج هذا المغناطيس إلى تيار كهربي كبير تصل قدرته إلى 50,000 وات نظراً لمقاومته المرتفعة نسبياً وهذا يجعل تكاليف التشغيل باهظة جدا وخصوصا أذا تطلب الامر الوصول إلى مجال مغناطيسي شدته 0.3 تسلا.
(2) المغناطيس الدائم: وهو ينتج مجال مغناطيسي طوال الوقت مما يعنى تكلفة تشغيل قليلة ولكن المشكلة تكمن في حجم المغناطيس ووزنه والذي يصل إلى اكثر من 7 طن لتوليد مجال مغناطيسي شدته 0.4 تسلا وهذا سبب في صعوبة تصنيعه واستخدامه.
ولكن بالرغم من التكليف الباهظة يعتبر هذا النوع من المغناطسات الانسب والافضل للوصول الى 2 تسلا والذي يعني صور في غاية الوضوح والدقة. قد تتسائل الان ما علاقة المجال المغناطيسي بالتصوير ووضوحه؟ وهذا ما سنجيب عنه ولكن بعد ان نكمل الشرح عن باقي اجزاء الجهاز. المغناطيس يجعل الجهاز ثقيل جداً فانماذج القديمة منه كان وزنها يصل إلى 8000 كيلو جرام في حين ان الاجهزة الحديثة والمطورة وصل وزنها إلى 4500 كيلو جرام والجدير بالذكر ان ثمن الجهاز يزيد عن المليون دولار.
اذا الجزء الرئيسي من تركيب الجهاز هو المغناطيس الضخم الذي يولد مجالاً مغناطيسياً منتظماً. ولكن هناك نوع اخر من المغناطيس ويعتبر الجزء الثاني من تركيب الجهاز وهو مغناطيس يولد مجالاً مغناطيسيا متزايد بحيث شدته تتغير من 180 جاوس إلى 270 جاوس وهذا لا شك مجال مغناطسي صغير جداً بالمقارنة بما تحدثنا عنه في السابق ولاحقا سيتم شرح وظيفة ودور المجال المغناطيسي المنتظم والمتزايد.
بينما يقوم المجال المغناطيسي المنتظم بغمر كامل جسم المريض فإن المغناطيس الثاني يعمل على توليد مجال مغناطيسي متغير.
اما الجزء الثالث من تركيب الجهاز هو مولد امواج الراديو التي تخترق جسم المريض عند اجراء التصوير. والشكل التالي يوضح الاجزاء الرئيسية لتركيب جهاز MRI والاجهزة الالكترونية المتحكمة في تشغيله.
كيف نحصل على الصور باستخدام MRI
نعلم ان أية مادة ومنها جسم الانسان يتكون من بلايين الذرات المختلفة، ونواة هذه الذرات تتحرك حركة دورانية حول محور كما في الشكل الموضح ادناه حيث تشكل هذه الحركة شكل مخروط حول محور الدوران.
ولنتخيل ان هذه البلايين من الانوية عشوائية في حركتها حيث ان كل نواة تتحرك حول محورها بصورة متسقلة عن النواة الأخرى، وكما نعلم ان الجسم مكون من مواد مختلفة وبالتالي من ذرات مختلفة ولكن جهاز MRI سيركز فقط علي ذرة الهيدروجين حيث انها الذرة المثالية لان النواة تحتوي على بروتون واحد وله عزم مغناطيسي كبير نسبياً وهذا يعني انه عندما تتعرض ذرة الهيدروجين إلى مجال مغناطيسي خارجي فإنها سوف تتأثر به بحيث يصبح اتجاه العزم المغناطيسي في اتجاه المجال المغناطيسي الخارجي او في عكسه. كما يحدث للابرة المغناطيسية في مجال مغناطيسي حيث تدور حول محورها وتستقر في النهاية في اتجاه المجال المغناطيسي كما يمكن اجبارها على ان تستقر في عكس اتجاه المجال المغناطيسي.
كل بروتونات ذرة الهيدروجين تترتب في اتجاه المجال أو في عكس اتجاه المجال ولا يمكن ان يكون هناك ترتيب اخر. العدد الأعظم من تلك البوترونات عزومها المغناطيسية تلغي بعضها البعض ولا يبقى إلا القليل كما في الشكل البروتون المميز باللون الأحمر فلا يوجد بروتون اخر بعكس اتجاهه ليلاشي عزمه المغناطيسي.
وظيفة امواج الراديو
إذا نستنتج من ذلك ما يلي
الحصول على الصور كما في التصوير باشعة اكس او التصوير بالاشع المقطعية فإنه يتم حقن المريض بمادة لزيادة التباين الذي تعمل على توضيح الجزء المراد تصويره في الجسم وتميزه عن الأعضاء المجاورة كذلك هو نفس الحال في حالة التصوير بجهاز الرنين المغناطيسي ولكن المادة المستخدمة في هذه الحالة تختلف، حيث ان المادة المستخدمة في حالة التصوير باشعة اكس او الاشعة المقطعية التي تستخدم اشعة اكس ايضا فإن المادة المستخدمة تتأين اذا تعرضت لاشعة اكس مما يعني انها سوف توقف اشعة اكس من النفاذ من ذلك العضو الذي يحتوي على مادة التباين. وبهذا نحصل على صورة لذلك العضو عن طريق الظل الذي تم تصويره. ولكن مادة التباين المستخدمة في الرنين المغناطيسي لها وظيفة مختلفة تماماً، فهي تعمل على تغير المجال المغناطيسي الموضعي للانسجة التي تفحص، وتصبح استجابة الانسجة الطبيعية مختلف عن الانسجة المصابة بمرض مما تعطي نتائج مختلفة.
مزايا جهاز MRI
عيوب جهاز MRI
تطورات مستقبلية متوقع لجهاز MRI تعد اجهزة MRI في اوجها فهي عمرها لا يتعد 20 عاما مقارنة باجهزة اشعة اكس التي مر عليها اكثر من 100 عام ولذلك التطوير على اجهزة MRI يعد محدودا لانها في افضل صورة ممكنة وتعطى نتائج ممتازة وصور دقيقة وواضحة. ولكن من الممكن ان يتم تطوير أجزة MRI اصغر حجماً ومخصصة لوظيفة مخددة مثل ان نجد اجهزة رنين مغناطيسي مخصصة لتصوير بعض اعضاء الجسم مثل تصوير الذراع أو العمود الفقري او الركبة أو الرقبة أو التجويف البطني أو القفص الصدري او الدماغ. كذلك يعمل العلماء على استخدام اجهزة الرنين المغناطيسي على تصوير ذماغ الانسان اثناء قيامه باداء بعض المهام مثل الضغط على كرة او النظر إلى صورة لمعرفة كيف يعمل الدماغ. وبالتالي فإن مستقبل اجهزة الرنين المغناطيسي موجهة إلى الابحاث العلمية التي يمكن ان تتم باستخدامه لفهم العديد من اسرار جسم الانسان.
وفي النهاية ارجو ان يكون الشرح وافي وأن تكون فكرة فكرة عمل جهاز الرنين المغناطيسي قد اتضحت،
التصوير بالرنين المغناطيسي هي تكنولوجيا معقدة وتعرف باسم MRI وهي اختصار للجملة Magnetic Resonance Imaging والتي في الحقيقة تعتمد على الظاهرة الفيزيائية المعروفة بالرنين المغناطيسي النووي والتي من الأجدر ان يكون اسم الجهاز الرنين المغناطيسي النووي ويختصر NMRI ولكن نظراً للواقع الكلمة النووي على المريض او المستمع فإن العلماء فضلوا الاكتفاء بالاسم MRI، وفي هذه المقالة سوف نتعرف على فكرة عمل هذا الجهاز المتطور وماذا يحدث لجسم الانسان عندما يوجد في داخل هذا الجهاز؟ وماذا نرى بواسطته؟ ولماذا يجب على الشخص ان يبقى ساكنا طوال وقت مكوثه داخل الجهاز اثناء الفحص؟ هذه الاسئلة وغيرها الكثير سنحاول الاجابة عنها.
الفكرة والاساس يبلغ طول جهاز التصوير بالزنين المغناطيسي (MRI) 3 أمتار وطوله 2 متر وارتفاعه 2 متر كما يحتوي على انبوبة افقية تمتد خلال مغناطيس، يستلقي المريض على ظهره على سرير خاص يمر ببطء من خلال الأنبوبة داخل المغناطيس. وليس بالضروري ان يتم ادخال جسم المريض بالكامل داخل التجويف المغناطيسي وانما يعتمد ذلك على نوع الفحص المطلوب، وتختلف أجهزة MRIبالحجم والشكل حسب الجزء من الجسم المراد فحصه وتصويره حيث يتطلب وجود ذلك الجزء من الجسم في مركز التجويف المغناطيسي.
المجال المغناطيسي لمعرفة كيف يعمل جهاز MRI يجب ان نركز اولاً على المجال المغناطيسي المستخدم في الجهاز والذي يحتوي اسمه على كلمة مغناطيسي، فمصدر المجال المغناطيسي والذي سنتحدث عنه بعد قليل هو العنصر الرئيسي للجهاز ويشكل اكبر جزء فيه تركيبه. وتصل شدة المجال المغناصيسي المستخدم في الجهاز ما يزيد عن 2 تسلا، والتسلا هي وحدة قياس شدة المجال المغناطيسي والتي تساوي 10000 جاوس وللمعرفة تبلغ شدة المجال المغناطيسي للأرض 0.5 جاوس وهذا دلالة على ضخامة المجال المغناطيسي المستخدم في جهاز NMR.
ولذلك قبل ادخال المريض والمختصين الى غرفة الجهاز فإنه يتم اجراء فحص دقيق للتخلص من الأشياء المعدنية التي قد يحملها المريض اما الاشخاص الذين زرعت في اجسامهم قطع معدنية لتثبيت العظام فإنه يسمح لهم استخدام الجهاز لان تلك القطع اصبحت ثابتة ولا يمكن ان تتحرك تحت تأثير المجال المغناطيسي وخاصة اذا مر عليها مدة تزيد عن 6 اسابيع واذا وجد نتيجة الفحص احتواء الجسم على اية معادن قابلة للحركة لايسمح للمريض بالتصوير بجهاز MRI ويتم تحويله الى وسيلة تصوير اخرى مثل CAT.كذلك لا يسمح للمرأة الحامل باستخدام الجهاز لأنه لحتى الأن لم تجري بحوث على تأثير المجال المغناطيسي على الجنين ويخشى من تأثر خلايا الجنين بالمجال المغناطيسي وخصوصا وانها تكون في طور الانقسام والنمو.
أجزاء جهاز MRI
ذكرنا في المقدمة أن المغناطيس يعد الجزء الرئيسي للجهاز وبه تجويف لادخال المريض داخله كما يتضح في الصورة وهناك ثلاث انواع من المغناطيسات التي يمكن استخدامها في اجهزة MRI.
أنواع المغناطيس المستخدم (1) المغناطيس الكهربي: ويحتوي على العديد من لفات من سلك حول اسطوانة فارغة ويمرر بالسلك تيار كهربي مما يعمل على توليد مجال مغناطيسي طالما استمر مرور التيار الكهربي في السلك. يتميز هذا النوع من المغاطيس بقلة تكلفته بالمقارنة بالمغناطيس المصنع من المواد فائقة التوصيل المستخدم في النوع الثالث ولكن يحتاج هذا المغناطيس إلى تيار كهربي كبير تصل قدرته إلى 50,000 وات نظراً لمقاومته المرتفعة نسبياً وهذا يجعل تكاليف التشغيل باهظة جدا وخصوصا أذا تطلب الامر الوصول إلى مجال مغناطيسي شدته 0.3 تسلا.
(2) المغناطيس الدائم: وهو ينتج مجال مغناطيسي طوال الوقت مما يعنى تكلفة تشغيل قليلة ولكن المشكلة تكمن في حجم المغناطيس ووزنه والذي يصل إلى اكثر من 7 طن لتوليد مجال مغناطيسي شدته 0.4 تسلا وهذا سبب في صعوبة تصنيعه واستخدامه.
ولكن بالرغم من التكليف الباهظة يعتبر هذا النوع من المغناطسات الانسب والافضل للوصول الى 2 تسلا والذي يعني صور في غاية الوضوح والدقة. قد تتسائل الان ما علاقة المجال المغناطيسي بالتصوير ووضوحه؟ وهذا ما سنجيب عنه ولكن بعد ان نكمل الشرح عن باقي اجزاء الجهاز. المغناطيس يجعل الجهاز ثقيل جداً فانماذج القديمة منه كان وزنها يصل إلى 8000 كيلو جرام في حين ان الاجهزة الحديثة والمطورة وصل وزنها إلى 4500 كيلو جرام والجدير بالذكر ان ثمن الجهاز يزيد عن المليون دولار.
اذا الجزء الرئيسي من تركيب الجهاز هو المغناطيس الضخم الذي يولد مجالاً مغناطيسياً منتظماً. ولكن هناك نوع اخر من المغناطيس ويعتبر الجزء الثاني من تركيب الجهاز وهو مغناطيس يولد مجالاً مغناطيسيا متزايد بحيث شدته تتغير من 180 جاوس إلى 270 جاوس وهذا لا شك مجال مغناطسي صغير جداً بالمقارنة بما تحدثنا عنه في السابق ولاحقا سيتم شرح وظيفة ودور المجال المغناطيسي المنتظم والمتزايد.
بينما يقوم المجال المغناطيسي المنتظم بغمر كامل جسم المريض فإن المغناطيس الثاني يعمل على توليد مجال مغناطيسي متغير.
اما الجزء الثالث من تركيب الجهاز هو مولد امواج الراديو التي تخترق جسم المريض عند اجراء التصوير. والشكل التالي يوضح الاجزاء الرئيسية لتركيب جهاز MRI والاجهزة الالكترونية المتحكمة في تشغيله.
كيف نحصل على الصور باستخدام MRI
نعلم ان أية مادة ومنها جسم الانسان يتكون من بلايين الذرات المختلفة، ونواة هذه الذرات تتحرك حركة دورانية حول محور كما في الشكل الموضح ادناه حيث تشكل هذه الحركة شكل مخروط حول محور الدوران.
ولنتخيل ان هذه البلايين من الانوية عشوائية في حركتها حيث ان كل نواة تتحرك حول محورها بصورة متسقلة عن النواة الأخرى، وكما نعلم ان الجسم مكون من مواد مختلفة وبالتالي من ذرات مختلفة ولكن جهاز MRI سيركز فقط علي ذرة الهيدروجين حيث انها الذرة المثالية لان النواة تحتوي على بروتون واحد وله عزم مغناطيسي كبير نسبياً وهذا يعني انه عندما تتعرض ذرة الهيدروجين إلى مجال مغناطيسي خارجي فإنها سوف تتأثر به بحيث يصبح اتجاه العزم المغناطيسي في اتجاه المجال المغناطيسي الخارجي او في عكسه. كما يحدث للابرة المغناطيسية في مجال مغناطيسي حيث تدور حول محورها وتستقر في النهاية في اتجاه المجال المغناطيسي كما يمكن اجبارها على ان تستقر في عكس اتجاه المجال المغناطيسي.
كل بروتونات ذرة الهيدروجين تترتب في اتجاه المجال أو في عكس اتجاه المجال ولا يمكن ان يكون هناك ترتيب اخر. العدد الأعظم من تلك البوترونات عزومها المغناطيسية تلغي بعضها البعض ولا يبقى إلا القليل كما في الشكل البروتون المميز باللون الأحمر فلا يوجد بروتون اخر بعكس اتجاهه ليلاشي عزمه المغناطيسي.
وظيفة امواج الراديو
إذا نستنتج من ذلك ما يليالحصول على الصور كما في التصوير باشعة اكس او التصوير بالاشع المقطعية فإنه يتم حقن المريض بمادة لزيادة التباين الذي تعمل على توضيح الجزء المراد تصويره في الجسم وتميزه عن الأعضاء المجاورة كذلك هو نفس الحال في حالة التصوير بجهاز الرنين المغناطيسي ولكن المادة المستخدمة في هذه الحالة تختلف، حيث ان المادة المستخدمة في حالة التصوير باشعة اكس او الاشعة المقطعية التي تستخدم اشعة اكس ايضا فإن المادة المستخدمة تتأين اذا تعرضت لاشعة اكس مما يعني انها سوف توقف اشعة اكس من النفاذ من ذلك العضو الذي يحتوي على مادة التباين. وبهذا نحصل على صورة لذلك العضو عن طريق الظل الذي تم تصويره. ولكن مادة التباين المستخدمة في الرنين المغناطيسي لها وظيفة مختلفة تماماً، فهي تعمل على تغير المجال المغناطيسي الموضعي للانسجة التي تفحص، وتصبح استجابة الانسجة الطبيعية مختلف عن الانسجة المصابة بمرض مما تعطي نتائج مختلفة.
مزايا جهاز MRI
عيوب جهاز MRI
تطورات مستقبلية متوقع لجهاز MRI تعد اجهزة MRI في اوجها فهي عمرها لا يتعد 20 عاما مقارنة باجهزة اشعة اكس التي مر عليها اكثر من 100 عام ولذلك التطوير على اجهزة MRI يعد محدودا لانها في افضل صورة ممكنة وتعطى نتائج ممتازة وصور دقيقة وواضحة. ولكن من الممكن ان يتم تطوير أجزة MRI اصغر حجماً ومخصصة لوظيفة مخددة مثل ان نجد اجهزة رنين مغناطيسي مخصصة لتصوير بعض اعضاء الجسم مثل تصوير الذراع أو العمود الفقري او الركبة أو الرقبة أو التجويف البطني أو القفص الصدري او الدماغ. كذلك يعمل العلماء على استخدام اجهزة الرنين المغناطيسي على تصوير ذماغ الانسان اثناء قيامه باداء بعض المهام مثل الضغط على كرة او النظر إلى صورة لمعرفة كيف يعمل الدماغ. وبالتالي فإن مستقبل اجهزة الرنين المغناطيسي موجهة إلى الابحاث العلمية التي يمكن ان تتم باستخدامه لفهم العديد من اسرار جسم الانسان.
وفي النهاية ارجو ان يكون الشرح وافي وأن تكون فكرة فكرة عمل جهاز الرنين المغناطيسي قد اتضحت،
التصنيفات
دائرة توحيد نصف موجة
دائرة توحيد نصف موجة
Half wave rectifier circuit
مقدمة :
هذا الموضوع يتناول طرق الحصول على الجهد المستمر DC الضروري لتشغيل اي جهاز الكتروني ..
في البداية سيقتصر الحديث عن كيفية تصميم وحدات تغذية لتيار مستمر غير منظمة الجهد .. وهذا مهم لمساعدة المهتمين والمبتدئين في الهندسة الالكترونية .
وهو ابسط دوائر التغذية الغير منظمة للتيار المستمر .. وتتكون من ..
المحول الكهربائي Transformer ..
المحول الكهربائي جزء مهم في اغلب دوائر التغذية .. فهو يقوم بخفض جهد المصدر المتردد 110 أو 220 فولت إلى جهد صغير يمكن الاستفادة منه في تشغيل الدوائر الالكترونية ..
دائرة التوحيد Rectification :
بالرجوع إلى خواص الوصلة الثنائية ( Diode ) والتي لا تسمح بمرور التيار الا في اتجاه واحد .. تم استخدام هذه الميزة في تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر حيث يقوم الثنائي بتمرير القسم الموجب فقط من الموجة الجيبية والتى تمثل موجة مصدر الكهرباء العام ..
شكل موجة مصدر الكهرباء العمومي ..
شكل الموجة بعد المحول ” جهد منخفض”
شكل الموجة بعد دائرة التوحيد ..
