التصنيف: العلوم الكهربائية

العلوم الكهربائية

التصنيفات
العلوم الكهربائية

الحقل المغناطيسي – المغناطيس الكهربائي

الحقل المغناطيسي – المغناطيس الكهربائي :
1- المغناطيس له قطبان شمالي و جنوبي
2- للأرض حقل مغناطيسي يسبب انحراف الإبرة المغناطيسية الحرة الحركة و يسمى الطرف الذي يتجه للشمال قطب شمالي و القطب الذي يتجه للجنوب قطب جنوبي
3- المغانط ذات الأقطاب المتماثلة تتنافر – شمالي و جنوبي
4- المغانط ذات الأقطاب المتخالفة تتجاذب – شمالي شمالي أو جنوبي جنوبي
5- إن مرور التيار الكهربائي في سلك ناقل يولد حول السلك حقل مغناطيسي يؤثر على الإبرة المغناطيسية
6- تزداد قوة الحقل المغناطيسي الناشئة عن مرور تيار كهربائي طرداً مع التيار
7- يمكن تركيز المغناطيس الكهربائي بواسطة عمل ملفات كهربائية .
8- يمكن زيادة شدة الحقل المغناطيسي للملف الكهربائي بتزويده بنواة حديدية
9- النواة الحديدية قد تكون ذات مواصفات مغناطيسية قاسية حيث تحافظ النواة على مغنطتها بعد زوال التيار الذي أدى إلى المغنطة . و قد تكون النواة الحديدية ذات مواصفات مغناطيسية لينة حيث يزول أثر المغنطة الكهربائية بمجرد قطع التيار الكهربائي
01- تعتمد المحركات الكهربائية بكل أشكالها على القوى الناتجة عن التأثير المتبادل بين المغانط الثابتة أو الكهربائية مع النواقل التي يجري بها التيار الكهربائي (الملف الكهربائي الدوار)
11- إن وجود ناقل ثابت ضمن حقل مغناطيسي متغير (يتزايد أو يتناقص) يؤدي إلى تولد قوة محركة كهربائية بين طرفي السلك . مثلاً إن تحريك مغناطيس بالقرب من سلك معدني يسبب تولد هذ القوة المحركة الكهربائية – مبدأ المولد الكهربائي .
21- و بالعكس فإن حركة ناقل ضمن حقل مغناطيسي ثابت يؤدي إلى تولد قوة محركة كهربائية بين طرفي الناقل . أيضاً مماثل للحالة السابقة .

شـكــ وبارك الله فيك ـــرا لك … لك مني أجمل تحية .

التصنيفات
العلوم الكهربائية

الدوائر الترددية ، تقنية الجهد المتردد

الدوائر الترددية ، تقنية الجهد المتردد
دوائر ثنائية ورباعية القطبية

في الإليكترونيات تسمى مكونات الدوائر أو العناصر الكهربائية المفردة وحتى الدوائر الكاملة منها “دوائر ثنائية القطبية” و “دوائر رباعية القطبية”. وسبب إطلاق هذه التسمية يعود لعدد الوصلات هذه المكونات ، والتي تسمى أيضا أقطاب ، ومنها ما له قطبين وآخر أربعة أقطاب “دوائر رباعية القطبية” ، ولهذه التسمية فوائد كثيرة ، وذلك من ناحية الشرح الوظيفي والتقني العام ، بالإضافة للوظائف الحسابية والقياسات البحثية . ومن هذه الدوائر ما هو نشط وأخر غير نشط والفرق بينها هو أن الدائرة النشطة تتضمن دائما مصدرا لجهد .

تعليم_الجزائر

وتتكون هذه الدوائر من عناصر مقاومة آومية ، مثل المقاومة الآومية ومن عناصر مـُمانعة ، مثل المكثف أو ملف ، وبدوائر التوالي أو التوازي تأخذ “الدوائر ثنائية القطبية” وظائف عامة ومهمة تتقارن مع العناصر الكهربائية المعقدة . وإذا تضمنت الدائرة ملف ومكثف فتمسى أيضا “مذبذب” (دارة هزاز ، دارة رنين)(سنعود لها لاحقا) ، التي تستغل في تقنية دائرة الإشارة (الاتصالات) ، وكأداة نشطة تتحكم بالتردد في المولدات .

الممانعة والجهد المتردد

عند توصيل المكثف بالجهد المتردد فيتم بين لوحتيه تبادلا للقطبية وكذلك يحدث لاتجاه التيار.
وفي حالة توصيل المكثف (أو الملف) بإشارة جيب الزاوية (Sinus)فسيسري بهما تيارا(أضعف) متردد بشكل جيب الزاوية ، وبذلك يشكلا المكثف والملف عناصر مقاومة للتيار في دائرة الجهد المتردد. وهذه المقاومة تسمى المـُمانعة (Impedance/Reactance) . والمـُمانعة هي المقاومة في الملف أو المكثف (أنظر لدرس 6 و7) ، ولا تسمى مقاومة لأن لها خاصية تختلف عن المقاومة الآومية ، حيث أنها مقاومة ظاهرية (أي موهمة أي “خيالية” وغير آومية وطاقتها لا تعطي الطاقة العملية والفعلية مثل القدرة الواطية (لا ينتج من المـُمانعة المثالية أي قدرة إطلاقا ) ، وذلك بسبب التشحين والتفريغ للطاقة في العـناصر الترددية ، والتي تتبادل الطاقة مع المصدر باختلاف طور( وجه) الموجة .

(وسنتعمق في تفاصيل هذا الاختلاف لحقا ، كما أنه من المهم هنا الذكر أن هذه المواد التعليمية تفرض على الدارسين معرفة الحسابات الهندسية وحسابات المؤشرات والجبر ، وسوف لا ندخل بجميع تفاصيلها ، ولكن سنضع أمثالا مفردة لحل هذا المسائل.)

المـُمانعة هي المقاومة الغير آومية وهي السعوية في المكثف ، والحثية في الملف ، وتسمى أيضا المفاعلة ، والمراكسة ، والمعاوقة (في مصر تمسى مراكسة و تحريضية) . وهناك من يفرق بين المـُمانعة والمفاعلة حيث تـُـنسب المـُمانعة للمقاومة الحثية في الملف ، وتـُـنسب المفاعلة للمقاومة السعوية في المكثف .

دوائر التوالي للمقاومة والمكثف

وهذا يعني أن المكثف يشكل مقاومة ( لحظية) في دوائر الجهد المتردد ، ويحتاج للقدرة لبناء الحقل الكهربائي به(التشحين) ، ثم يعيد المكثف نفس هذه القدرة إلى مصدر الجهد خلال استنفاذ حقله الكهربائي (التفريغ) ، وخلال وسط هذه الحالتين تكون قيمة القدرة (الواطية) صفر .

تعليم_الجزائر
مثال :
تعليم_الجزائر

ولفهم علاقة المكثف (وسلوكه) بالجهد المتردد يجب أخذ التالي بعين الاعتبار : أن المكثف هو عنصر يخزن الجهد ، ويشكل بمجرد توصيله بالجهد قصرا كهربائيا ، وفي حاله القصر تسري به القيمة القسوة للتيار ، وبمجرد ارتفاع الجهد يبدأ التيار بالانخفاض .
وإذا تأملنا هندسيا بدائرة فيها مقاومة ومكثف ( أنظر الرسم البياني للمؤشرات )، وتأملنا بسلوك الجهد والتيار فسنجد أن هناك فرقا في قطر الموجة بقدر 90 درجة ، كما أن معادلة المـُمانعة السعوية تثبت أن كلما أرتفع التردد كلما انخفضت المـُمانعة السعوية ، ولهذا السبب يستعمل المكثف كعنصر متأثر من التردد .

تعليم_الجزائر

وتسمى هذه الطاقة المتبادلة ظاهرية – سعوية (غير واطية) بسبب المـُمانعة.

وترتفع “المـُمانعة السعوية” في المكثف كلما أنخفض التردد ، وكلما انخفضت سعة المكثف .يسبق تيار المكثف (التشحين والتفريغ) الجهد ب- 90 درجة طورا.
دوائر التوالي للمقاومة والملف

أما الملففتزيد مقاومته في دوائر الجهد المتردد أكثر بكثير عن دوائر الجهد المستمر ، وكالمكثف يحتاج الملف أيضا للقدرة لبناء الحقل المغنطيسي (التشحين) ، وكالمكثف يعيد الملف هذه القدرة إلى مصدر الجهد خلال استنفاذ حقله المغنطيسي (التفريغ) ، وخلال وسط هذه الحالتين تكون قيمة القدرة (الواطية) أيضا صفر .

تعليم_الجزائر
إن دوائر التوالي للمقاومة والملف لها نفس الخصائص التي تتميز بها دوائر التوالي للمقاومة والمكثف ، حيث يمر في الدائرة تيار واحد ، وفي دائرة مقاومة وملف يكون هناك تساويا بطور الموجة (الوجه) بين جهد المصدر وجهد المقاومة ، ولكن الاختلاف بطور الموجة يتكون بين الجهد الجزئي(الجهد المنحدر في الملف) للملف وبين التيار . وهنا يسبق الجهد التيار ب 90 درجة .

التصنيفات
العلوم الكهربائية

عمل الموجات اللاسلكية.

هكذا تعمل الموجات اللاسلكية
تعمل الملايين من الموجات الكهرومغناطيسية غير المرئية والمنتشرة حول العالم بدون أن يحدث تداخل أو تشويش لبعضها البعض

الموجات اللاسلكية أو الكهرومغناطيسية تعد أحد أهم الاكتشافات العلمية في العصر الحديث فلا يكاد يخلو منزل من الأجهزة التي تعتمد في تشغيلها على تلك الموجات، فهي التي تنقل إلينا الأخبار والموسيقى والمعلومات والحوارات عبرالأثير ولملايين الأميال من جميع أنحاء العالم وعلى الرغم من أن هذه الموجات لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة إلا أنها استطاعت أن تغير من ملامح التاريخ والمجتمع الذي نعيش فيه فإذا نظرت حولك ستجد المئات بل الملايين من الأجهزة التي أسهمت وبشكل كبير في تطور البشرية.
الموجات اللاسلكية أو الكهرومغناطيسية تعد أحد أهم الاكتشافات العلمية في العصر الحديث فلا يكاد يخلو منزل من الأجهزة التي تعتمد في تشغيلها على تلك الموجات، فهي التي تنقل إلينا الأخبار والموسيقى والمعلومات والحوارات عبرالأثير ولملايين الأميال من جميع أنحاء العالم وعلى الرغم من أن هذه الموجات لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة إلا أنها استطاعت أن تغير من ملامح التاريخ والمجتمع الذي نعيش فيه فإذا نظرت حولك ستجد المئات بل الملايين من الأجهزة التي أسهمت وبشكل كبير في تطور البشرية.
ونذكر على سبيل المثال وليس الحصر بعض الأجهزة الرئيسية التي تعتمد بصفة أساسية على الموجات اللاسلكية:
محطات البث الإذاعي التي تعمل على موجات am أو fm.
الهواتف اللاسلكية.
أجهزة فتح وغلق الأبواب أتوماتيكيا.
شبكات الحاسب الآلي اللاسلكية.
ألعاب الأطفال التي تعمل باللاسلكي.
الهواتف النقالة .
أجهزة التليفزيون.
أجهزة الاستقبال اللاسلكية.
أجهزة الراديو المتنقلة.
أجهزة الاتصالات الفضائية.
أجهزة اتصالات الشرطة

ولم تتوقف العلوم والتكنولوجيا عند هذا الحد بل إننا نتعرف كل يوم وتتطالعنا وسائل الإعلام المختلفة كل لحظة بابتكار جديد يحقق لنا مزيدا من الراحةوالرفاهية فأجهزة الرادار وأفران الميكروويف والأقمار الاصطناعية الفضائية وحتى شبكات الإنترنت لا يمكن تشغيلها بدون الاستعانة بالموجات الكهرومغناطيسية.والسؤال الذي يطرح نفسه هنا كيف تعمل الملايين من الموجات الكهرومغناطيسية غير المرئية والمنتشرة حول العالم بدون أن يحدث تداخل أو تشويش لبعضها البعض والتفسير العلمي هو أن الموجات الكهرومغناطيسية يتم تحميلها على موجات جيبية ذات ترددات مختلفة. والطريف في هذا الموضوع أن هذه التكنولوجيا تعتمد على فكرة أساسية في غاية البساطة وهي أن لكل جهاز يعمل بالموجات اللاسلكية وحدتين رئيسيتين إحداهما للإرسال والأخرى للاستقبال فعندما يقوم جهاز الإرسال ببث أي نوع من البيانات سواء كانت صوتاً أو صورة أو بيانات من خلال وحدة تسمى الموديم فإن تلك البيانات يتم تشفيرها وتحميلها على موجات جيبية ذات ترددات مختلفة، تنقل من خلال الموجات الكهرومغناطيسية عبر الأثير وعندئذ يقوم جهاز الاستقبال لدى الطرف الآخر بفك شفرة تلك الرسالة ولكل جهاز إرسال أو استقبال هوائي خاص به للقيام بعملية بث أو استقبال الموجات الكهرومغناطيسية. وتعتبر الهواتف النقالة أو المحمولة من أبرز الأجهزة المعقدة التي تعمل بالموجات الكهرومغناطيسية حيث يحتوي كل جهاز على وحدتين للإرسال والاستقبال يعملان بطريقة تبادلية تستطيع التمييز بين مئات الإشارات والترددات المختلفة ويزود بكل هاتف هوائي خاص به يقوم بعملية الإرسال أو الاستقبال. ولقد لاحظنا جميعا أن الأجهزة التي تعمل بالموجات اللاسلكية مثل الهواتف النقالة وأجهزة الراديو وغيرها مزودة بهوائيات تختلف في أشكالها وأحجامها تبعا لنوع وقوة الترددات التي تستقبلها. فمثلا هوائي راديو السيارة لايتعدى حجمه سلكاً صغيراً جداً يكفي لاستقبال الموجات الإذاعية المختلفة مثل amأو fm، بينما تستخدم وكالة “ناسا” nasa الأمريكية لعلوم الفضاء والطيران هوائي “طبق” قد يصل طول نصف قطره حوالي 200 قدم (60 متراً) لإرسال أو استقبال ترددات من الفضاء قد تبعد ملايين الأميال من الأرض، ولكن هناك حقيقة علمية يجب ألا نغفلها وهي أن الحجم الأمثل للهوائي يعتمد على قوة تردد الموجة الكهرومغناطيسية وليس على المسافة التي تنتقل خلالها وأكبر دليل على ذلك أن هوائي الهاتف النقال لا يزيد طوله عن ثلاث بوصات ويرجع ذلك إلى أن الهاتف النقال يعمل على تردد قوته 900 ميجاهرتز فقط.

التصنيفات
العلوم الكهربائية

توليد التيار الكهرباءئي المتنوب:التحريض المغناطيس

-ظاهرة التحريض المغناطيسي
عند تحريك مغناطيس امام وشيعة مركبة في دارة مغلقة يظهر فيها التيار الكهربائي يسمى التيار المحرض
وتسمى هده الظاهرة التحريض المغناطيسي

2-توليد التوتر الكهربائي المتناول
عندما يدور مغناطيس بسرعة تابتة امام وشيعة مركبة بين مربطين راسم التدبدب يظهر بين مربطيهما توتر كهربائي متناول جيبي.
عندما تزداد سرعة دوران مغناطيس يزداد توتر الأقصى

3-مبدا اشتغال منوب الدراجة

يتكون منوب الدراجة العادية من :
-مغناطيس ملتحم باكرة قابلة للدوران(الدوار)
-وشيعة ساكنة (الساكن)
عندما تدور الاكرة بواسطة العجلة يضهر في الوشيعة تيار كهربائي محرض

4-المحول الكهربائي

يتوفر المحول الكهربائي على زوجين من المرابط :
-مربطى الدخول e1 و e2 الدارة الاولية اللدان نطبق بينهما التوتر التنوب الجيبي الدي نريد تغيير قيمته الفعالة
-مربطا الخوروج s1 و s2 الدارة التانوية
عند تغدية محول بتوتر متناوب جيبي فانه يعطي بين مربطي الخروج توتر متناوب جيبيا له نفس التردد التوتر الدخول وتوتر فعال مختلف
يكون المحول خافضا للتوتر ادا كانت قيمة التوتر الفعال بين مربطي الخروج اصغر من قيمة التوتر الفعال المطبق بين مربطي الدخول وفي حالة عكس دالك يكون المحول رافعا للتوتر

خلاصة :
عندما يدور المغناطيس امام وشيعة بسرعة تابتة يضهر بين مربطيهما توتر متناوب جيبي

  1. يمكن المحول من تغيير قيمة فعالة لتوتر متناوب جيبي دون تغيير التردد.

التصنيفات
العلوم الكهربائية

المقاومة النوعية للمواد

التسجيل الكهربائى
في المقالات السفينة جويدس , وتكوُّن النفط, والجيولوجي الفضائي، قرأت عن عدد من الطرق الخاصة باكتشاف ما هو موجود في الأرض . وأحد التقنيات المتبعة، والتي تسمى “التسجيل الكهربي” تم تطويرها في العشرينيات من القرن الماضي بواسطة كونراد ومارسيل شلمبيرجير . ويمكن أن تساعد عملية قياس الخواص الكهربائية لحفرة بئر في الكشف عما هو موجود بداخلها .

وهناك مواد مثل المعادن والماء المالح توصل الكهرباء بشكل جيد، وهناك مواد أخرى مثل المطاط والبلاستيك والزجاج تقاوم تدفق الكهرباء.

وهذا هو السبب في أن الأسلاك الكهربائية التي توصل تليفزيونك والأجهزة الأخرى بمصادر الكهرباء في الحائط تكون بصفة عامة مصنوعة من سلك نحاسي مغطى بالمطاط أو بالبلاستيك . والنحاس يوصل الكهرباء من و إلى الجهاز . ويقوم المطاط بمنع الأسلاك من ملامسة بعضها لكي لا يحدث قصر في الكهرباء (قفله) كما يقوم بمنعها من ملامستك وإلا ستصاب بصدمة كهربائية.

و ان معظم الصخور ليست موصلات جيدة للكهرباء حيث أن لها مقاومة عالية . ولكن يحدث في أماكن كثيرة أن تكون هناك كمية قليلة من الماء قد تسربت خلال الفتحات الدقيقة، أو المسام الموجودة في الصخور. وغالباً ما تكون هناك أملاح ذائبة في هذا الماء وبذلك يصبح موصلا جيداً للكهرباء، والصخر المسامي المشبع بالماء المالح سيسمح للكهرباء بالمرور بسهولة نظرا لأن مقاومة السائل الموجود في مسامه تكون منخفضة .

وهناك عوامل كثيرة تؤثر في المقاومة النوعية للصخور. فالصخور الكثيفة مثل الكوارتز لا تحتفظ بكمية كبيرة من السائل ولذا فإن مقاومتها النوعية مرتفعة. ويمكن أن يكون الصخر مسامياً، ولكن إذا كان هناك بترول أو غاز طبيعى في المسام بدلا من الماء فإن المقاومة النوعية ستكون مرتفعة نظراً لأن تلك الهيدروكربونات ليست موصلات جيدة للكهرباء. هذه هي احدى الأسباب التي تجعل التسجيل هاما لمن يبحثون عن البترول .
إلى اليمين يمكنك مشاهدة بعض الأجهزة التي تم إنزالها في حفرة البئر لقياس الخواص الكهربائية للأرض . ويمكن أن تكون معدات التسجيل تلك كبيرة جداً . قارن بين ارتفاعها وطول الشخص الواقف بجوارها .
تعليم_الجزائر
تعليم_الجزائر تم عمل هذا السجل الكهربائي عام 1929 في كاليفورنيا في أمريكا، وكان ذلك بعد عامين فقط من عمل ذلك التسجيل للمرة الأولى في فرنسا بواسطة الإخوان شلمبرجير. تدل الأرقام الموجودة على الجانب الأيسر على العمق تحت سطح الأرض . وتدل الأرقام الموجودة أعلى الرسم على المقاومة النوعية . وعند أعماق تتراوح بين 2000 و 2250 قدم توجد هناك عدة قمم تمثل مقاومة نوعية مرتفعة، أما تحت 2400 قدم فالمقاومة منخفضة .

واليوم أصبحت عملية التسجيل أكثر تعقيداً، حيث يتم قياس الخواص الكهربائية للتربة بالعديد من الطرق المختلفة، ويشتمل التسجيل الموجود في مقالة السفينة جويدس أيضا على ما يسمى بمنحنى الجهد الذاتي وثلاثة منحنيات مختلفة للمقاومة النوعية.

وهناك أيضاً تقنيات تسجيل مختلفة بالإضافة إلى ما ذكر، حيث تسير الموجات الصوتية بسرعات مختلفة خلال المواد المختلفة، ولذا يستخدم المهندسون الموجات فوق الصوتية (السونار) لتحديد نوع التربة .
تمر أنواع مختلفة من الإشعاعات عبر بعض المواد بطريقة أسهل من البعض الآخر.

وبإنزال مادة مشعة إلى حفرة البئر ومعرفة أسلوب مرور الإشعاعات في الصخر المحيط يمكننا الحصول على المزيد من المعلومات عما هو موجود هناك .

وفي التسجيل الحديث يتم أخذ قياسات مختلفة عديدة في نفس الوقت في حفرة البئر . ويفحص المهندسون نتائج مقاومة من كل حفرة بئر لكي يحصلوا على صورة كاملة بقدر الإمكان عما هو موجود تحت الأرض .

أول مخطط باطني كهربائي
في الولايات المتحدةتحمل هذه الشاحنة المعدات
المستخدمة في تسجيل البيانات التي ترد من حفرة البئر
تعليم_الجزائرتعليم_الجزائر

بداخل الشاحنة, يقوم أحد المهندسين
مراقبة عملية تسجيل

التصنيفات
العلوم الكهربائية

الموجات الميكانيكية

الموجات الكهرمغناطيسية
انتشار إشارة (I
1.1 ) انبعاث وانتشار واستقبال إشارة.
يتولد عن حدوث صاعقة في الأجواء العليا برق ورعد وسرعان ما تنتقل هاتان الظاهرتان عبر الهواء إلى
الأرض، حيث يمكن لمشاهد أن يرى البرق (ضوء) ثم يسمع الرعد ( صوت).
كما أن الهوائي يمكن أن يلتقط ” موجات ” إذاعية أو تلفزية : المحطة ترسل الإشارة وعبر الفضاء أو الهواء
(وسط للانتشار) نستقبلها بواسطة حواسنا.
نقول أن البرق والرعد و الموجات الإذاعية أو التلفزية عبارة عن إشارات تنتقل في وسط الانتشار وتلتقط
بمستقبل مناسب .
ملحوظة : كل إشارة تنتقل بسرعة تتعلق بطبيعة الوسط الذي يتم فيه الانتشار ، هكذا فالبرق والرعد ظاهرتان

متآنيتان ومتلازمتان غير أننا نرى برقا ثم نسمع دويا ويزداد التأخر الزمني بينهما كلما ازدادت المسافة بين

C =340ms– بينما سرعة الصوت في الهواء 1 C0=3.108m.s- الملاحظ و موقع الحدث . سرعة الضوء 1
. 9s 1)بينما سنسمع الرعد بعد ms) 5 من الصاعقة تكون رؤية البرق شبه لحظية Km عن بعد
2.1 ) تعريف موجة :
t موقتا خاصيات الوسط الذي تنتقل فيه خلال مدة (déforme) الموجة تشوه
وهي المدة الفاصلة بين لحظة بداية واية الموجة .
أنواع الموجات (II
12 .) الموجة المستعرضة : .
تكون الموجة مستعرضة عندما يكون اتجاه التشويه
متعامد مع اتجاه انتقال الإشارة
انتقال الإشارة منحى حركة نقط الوسط

وسط الانتقال : النابض (انكباس لفات النابض )

22 ) الموجة الطولية : .
هي موجة يكون التشويه والانتقال على نفس الاستقامة
ملحوظة : عندما نزيح القضيب السفلي لسلم الببغاء
عن موضع توازنه ثم نحرره نلاحظ تذبذبات وسط الانتقال : الهواء ( تغيرضغط الهواء)
حول محور رأسي وأن القضبان الأخرى تأخذ
نفس الحركة الواحدة تلوى الأخرى :
نقول أن الموجة المنتقلة موجة اللي
32 )الموجة الميكانيكية و الموجة الكهرمغناطيسية .
الموجات الميكانيكية ·
إن االموجات الطولية و الموجات المستعرضة وموجات اللي ، موجات ميكانيكية حيث أا تؤثر على الخواص الفيزيائية لوسط
الانتشار ، فالانتقال في هذه الأوساط هو انتقال للطاقة وليس للمادة المكونة للوسط .

خلاصة : تنتشر الموجات الميكانيكية في أوساط مادية مرنة وتحمل خلال انتقالها الطاقة الميكانيكية.
مرونة اوساط الانتقال لها دور هام في انتشار الموجات .

الموجات الكهرمغناطيسية ·
لكي يصلنا الضوء المنبعث من الشمس ومن مختلف النجوم، عليه أن يعبر فضاءات شاسعة وفارغة، وبالتالي فإنه ينتشر
في الفراغ، مثل الموجات الكهرإذاعية عكس الموجات الميكانيكية التي تستلزم وسطا ماديا مرنا لكي تنتشر. فإن هناك موجات
لا تستلزم وسطا ماديا لانتشارها تسمى الموجات الكهرمغناطيسية.
يمكن للموجات الضوئية أن تنتشر في أوساط مادية شفافة لكن بسرعة اقل من سرعة انتشارها في الفراغ ولا يمكنها أن
تنتشر في أوساط معتمة. وتجدر الإشارة إلى أن الموجات الكهرمغناطيسية تحمل طاقة تسمى الطاقة الكهرمغناطيسية
4.2 ) سرعة انتشار موجة
d = C.Dt : أيا كانت الموجة فإن المسافة المقطوعة من طرف إشارة
سرعة الانتشار : C
m : المسافة المقطوعة ب : d
d المدة التي تستغرقها الموجة لقطع المسافة : Dt
طول الخيط) L كتلة الخيط و M) m=M/L وذو كتلة خطية T إذا كان الوسط حبلا متوترا شدته
m فإن سرعة الانتشارفي الحبل هي :

T

C =
t 5.2 ) التأخر الزمني :
تغيرات استطالة المنبع بدلالة الزمن
بالنسبة لموجة ميكانيكية :كل نقطة
من وسط الانتشار تعيد حركة المنبع
تغيرات استطالة نقطة من وسط الانتشار t لكن بتأخر زمني

التصنيفات
العلوم الكهربائية

كيف تعمل الكهرباء ؟

كيف تعمل الكهرباء ؟

كيف يمكن أن تكون حياتك دون كهرباء ؟ ! هل تعرف من أين نحصل على الكهرباء ؟!
تعتبر الكهرباء من أهم وسائل الحصول على الطاقة ، والكهرباء هي طاقة مفيدة نستخدمها للتدفئة والإنارة في أماكن سكننا وعملنا، و هيتشغل المحركات ، لذا نستخدمها لإنتاج الحركة في آلة الغسيل وآلة التنظيف الكهربائية .

عندما نستخدم الكهرباء للتدفئة أو الإنارة أو التحريك فإن التيار الكهربائي يمر في الأسلاك ، وهذا بدوره يجعل الأشياء كالغلايّات الكهربائية والمصابيح والمحركات تعمل .

الغلايّات الكهربائية تحتاج كمية كبيرة من التيار الكهربائي ، لذا فأسلاكها الموصولة مع مصادر تزويد الكهرباء سميكة ، وإذا نظرت إلى المصباح الجانبي في غرفة نومك أو مصباح الطاولة سترى بأن أسلاكها رفيعة وهذا لأنهما يحتاجان إلى تيار كهربائي صغير للإنارة .

الكهرباء هي كلمة رديفة للشحنة الكهربائية .

اكتشف العلماء أن التيار الكهربائي عبارة عن سيل من الإلكترونات المتحركة خلال الأسلاك ، والإلكترونات كما تعلمت سابقاً هي عبارة عن جسيمات صغيرة جداً وأصغر من الذرة .

تعليم_الجزائرالشحنات من الذرة :
تتولد الشحنة الكهربائية في الذرة ، وهناك نوعان من الشحنات ،الشحنة الموجبة (+) والشحنة السالبة ( ـ) .
وكل ذرة تحتوي على عدد متساوٍ من الشحنات السالبة والموجبة ، لذلك تكون الذرات متعادلة .

التصنيفات
العلوم الكهربائية

الدوائر المغناطيسية المزدوجة

الدوائر المغناطيسية المزدوجة

الدوائر المغناطيسية المزدوجة Magnetically Coupled circuits :

  • كلما مر تيار كهربائي خلال مُوَصِّل Conductor ، سواء كان AC أو DC ، تكون بالتالي مجال مغناطيسي حول ذلك الموصل.
  • ليس ثمة جهاز يعمل كإندكتور تبادلي، ولكن هذا المفهوم يؤسس لجهاز في غاية الضرورة، وهو المحوّل Transformer.

فهرس

[]

تعليم_الجزائر //
الإندكتانس التبادلي Mutual Inductance

ومعادلته ( مع رجاء اهمال رمز o ) :
V(t) = L*( di(t)/ dt )o

اصطلاحات النقطة Dot Convention:

1- تيار يلج المنطقة المنقطة للبكرة الأولى ، ينتج جهد Voltage موجب في المنطقة المنقطة للبكرة الثانية. وتكون معادلة الجهد كالتالي: V2 = M* (di1/dt)o
2- تيار يلج المنطقة الغير-المنقطة للبكرة الأولى ، ينتج جهد Voltage موجب في المنطقة الغير-المنقطة للبكرة الثانية. وتكون معادلة الجهد كالتالي: V2 = M* (di1/dt)o
3- تيار يلج المنطقة المنقطة للبكرة الأولى ، ينتج جهد Voltage سالب في المنطقة الغير-المنقطة للبكرة الثانية. وتكون معادلة الجهد كالتالي: V2 = -M* (di1/dt)o
4- تيار يلج المنطقة الغير-المنقطة للبكرة الأولى ، ينتج جهد Voltage سالب في المنطقة المنقطة للبكرة الثانية. وتكون معادلة الجهد كالتالي: V2 = -M* (di1/dt)o

اندماج الانداكتنس التبادلي والذاتي الجهد Combined Mutual and Self-Induction Voltage:

حساب الجهد يتم بناء على المعادلاتين التالية:

  • في حالة دخول كلا من التياريين نحو المنطقة المنقطة :

V1 = L1 ( di1/dt) + M*(di2/dt)o
V2 = L2 ( di1/dt) + M*(di2/dt)o
حيث L هو الانداكتور، ووحدته الهنري.

  • في حالة دخول تيار نحو المنطقة المنقطة، وخروج التيار الآخر من المنطقة المنقطة :

V1 = -L1 ( di1/dt) + M*(di2/dt) …….. 1
V2 = -L2 ( di1/dt) + M*(di2/dt)……. 2
حيث L هو الانداكتور، ووحدته الهنري.

اعتبارات الطاقة Energy Considerations :

مجموع الطاقة المخزنة في فردتي البكرتين المزدوجة تحتوي على ثلاثة مصطلحات متفرقة: الطاقة المخزنة في الانداكتنس الذاتي Li^2)*1/2) ، والطاقة المخزنة في الانداكتنس التبادلي (Mi1i2)

  • معامل الازدواج:

k= M/√L1L2 ، مابين 0 و 1.
مع العلم انه في الحياة التطبيقيه لايمكن الوصول الى معامل k=1 !

التصنيفات
العلوم الكهربائية

طرق توليد الطاقة الكهربائية


Generation of Electrical Energy
إن عملية توليد أو إنتاج الطاقة الكهربائية هي في الحقيقة عملية تحويل الطاقة من شكل الى آخر حسب مصادر الطاقة المتوفرة في مراكز الطلب على الطاقة الكهربائية وحسب الكميات المطلوبة لهذه الطاقة ، الأمر الذي يحدد أنواع محطات التوليد وكذلك أنواع الاستهلاك وأنواع الوقود ومصادره كلها تؤثر في تحديد نوع المحطة ومكانها وطاقتها .
أنواع محطات التوليد :
نذكر هنا أنواع محطات التوليد المستعملة على صعيد عالمي ونركز على الأنواع المستعملة في بلادنا :
محطات التوليد البخارية .
محطات التوليد النووية .
محطات التوليد المائية .
محطات التوليد من المد والجزر
محطات التوليد ذات الاحتراق الداخلي (ديزل – غازية)
محطات التوليد بواسطة الرياح.
محطات التوليد بالطاقة الشمسية.
1-محطات التوليد البخارية
تعتبر محطات التوليد البخارية محولا للطاقة (Energy Converter)
وتستعمل هذه المحطات أنواع مختلفة من الوقود حسب الأنواع المتوفرة مثل الفحم الحجري أو البترول السائل أو الغاز الطبيعي أو الصناعي .
تمتاز المحطات البخارية بكبر حجمها ورخص تكاليفها بالنسبة لإمكاناتها الضخمة كما تمتاز بإمكانية استعمالها لتحلية المياه المالحة ، الأمر الذي يجعلها ثنائية الإنتاج خاصة في البلاد التي تقل فيها مصادر المياه العذبة .
اختيار مواقع المحطات البخارية Site Selection of Steam Power Station
تتحكم في اختيار المواقع المناسبة لمحطات التوليد الحرارية عدة عوامل مؤثرة نذكر منها
ما يلي :
القرب من مصادر الوقود وسهولة نقله إلى هذه المواقع وتوفر وسائل النقل الاقتصادية.
القرب من مصادر مياه التبريد لأن المكثف يحتاج إلى كميات كبير من مياه التبريد . لذلك تبنى هذه المحطات عادة على شواطئ البحار أو بالقرب من مجاري الأنهار.
القرب من مراكز استهلاك الطاقة الكهربائية لتوفير تكاليف إنشاء خطوط النقل . مراكز الاستهلاك هي عادة المدن والمناطق السكنية والمجمعات التجارية والصناعية
وتعتمد محطات التوليد البخارية على استعمال نوع الوقود المتوفر وحرقه في أفران خاصة لتحويل الطاقة الكيميائية في الوقود الى طاقة حرارية في اللهب الناتج من عملية الاحتراق ثم استعمال الطاقة الحرارية في تسخين المياه في مراجل خاصة (BOILERS) وتحويلها الى بخار في درجة حرارة وضغط معين ثم تسليط هذا البخار على عنفات أو توربينات بخارية صممت لهذه الغاية فيقوم البخار السريع بتدوير محور التوربينات وبذلك تتحول الطاقة الحرارية الى طاقة ميكانيكية على محور هذه التوربينات . يربط محور المولد الكهربائي ربطا مباشرا مع محور التوربينات البخارية فيدور محور المولد الكهربائي (AL TERNATOR) بنفس السرعة وباستغلال خاصة المغناطيسية الدوارة (ROTOR) من المولد والجزء الثابت (STATOR) منه تتولد على طرفي الجزء الثابت من المولد الطاقة الكهربائية اللازمة . والرسم التمثيلي رقم يبين مسلسل تحويل الطاقة من أول حرق الوقود حتى إنتاج الطاقة الكهربائية
لا يوجد فوارق أساسية بين محطات التوليد البخارية التي تستعمل أنواع الوقود المختلفة إلا من حيث طرق نقل وتخزين وتداول وحرق الوقود . وقد كان استعمال الفحم الحجري شائعا في أواخر القرن الماضي وأوائل هذا القرن ، إلا أن اكتشاف واستخراج البترول ومنتوجاته احدث تغييرا جذريا في محطات التوليد الحرارية حيث اصبح يستعمل بنسبة تسعين بالمئة لسهولة نقله وتخزينه وحرقة إن كان بصورة وقود سائل أو غازي .
مكونات محطات التوليد البخارية :
تتألف محطات التوليد البخارية بصورة عامة من الأجزاء الرئيسية التالية :
أ ) الفرن : Furnace
وهو عبارة عن وعاء كبير لحرق الوقود . ويختلف شكل ونوع هذا الوعاء وفقا لنوع الوقود المستعمل ويلحق به وسائل تخزين ونقل وتداول الوقود ورمي المخلفات الصلبة
ب ) المرجل : Boiler
وهو وعاء كبير يحتوي على مياه نقية تسخن بواسطة حرق الوقود لتتحول هذه المياه
الى بخار . وفي كثير من الأحيان يكون الفرن والمرجل في حيز واحد تحقيقا للاتصال
المباشر بين الوقود المحترق والماء المراد تسخينه .د
وتختلف أنواع المراجل حسب حجم المحطة وكمية البخار المنتج في وحدة الزمن .
ج ) العنفة الحرارية أو التوربين Turbine
وهي عبارة عن عنفة من الصلب لها محور ويوصل به جسم على شكل أسطواني مثبت به لوحات مقعرة يصطدم فيها البخار فيعمل على دورانها ويدور المحور بسرعة عالية جدا حوالي 3000 دورة بالدقيقة وتختلف العنفات في الحجم والتصميم والشكل باختلاف حجم البخار وسرعته وضغطه ودرجة حرارته ، أي باختلاف حجم محطة التوليد .
د ) المولد الكهربائي : Generator
هو عبارة عن مولد كهربائي مؤلف من عض دوار مربوط مباشرة مع محور التوربين وعضو ثابت .ويلف العضوين بالأسلاك النحاسية المعزولة لتنقل الحقل المغناطيسي الدوار وتحوله إلى تيار كهربائي على أطراف العضو الثابت . ويختلف شكل هذا المولد باختلاف حجم المحطة .
هـ ) المكثف: Condenser
وهو عبارة عن وعاء كبير من الصلب يدخل اليه من الأعلى البخار الآتي من التوربين بعد أن يكون قد قام بتدويرها وفقد الكثير من ضغطه ودرجة حرارته ، كما يدخل في هذا المكثف من أسفل تيار من مياه التبريد داخل أنابيب حلزونية تعمل على تحويل البخار الضعيف إلى مياه حيث تعود هذه المياه إلى المراجل مرة أخرى بواسطة مضخات خاصة .
و) المدخنة : Chimney
وهي عبارة عن مدخنة من الآجر الحراري ( Brick) أسطوانية الشكل مرتفعة جدا تعمل على طرد مخلفات الاحتراق الغازية إلى الجو على ارتفاع شاهق للإسراع في طرد غازات الاحتراق والتقليل من تلوث البيئة المحيطة بالمحطة .
ز) الآلات والمعدات المساعدة : Auxiliaries
وهي عبارة عن عدد كبير من المضخات والمحركات الميكانيكية والكهربائية ومنظمات السرعة ومعدات تحميص البخار التي تساعد على إتمام العمل في محطات التوليد .
2-محطات التوليد النووية : Nuclear Power Station
محطات التوليد النووية نوعا من محطات التوليد الحرارية لأنها تعمل بنفس المبدأ وهو توليدالبخار بالحرارة وبالتالي يعمل البخار على تدوير التوربينات التي بدورها تدور الجزء الدوار من المولد الكهربائي وتتولد الطاقة الكهربائية على أطراف الجزء الثابت من هذا المولد .
والفرق في محطات التوليد النووية أنه بدل الفرن الذي يحترق فيه الوقود يوجد هنا مفاعل ذري تتولد في الحرارة نتيجة انشطار ذرات اليورانيوم بضربات الإلكترونات المتحركة في الطبقة الخارجية للذرة وتستغل هذه الطاقة الحرارية الهائلة في غليان المياه في المراجل وتحويلها إلى بخار ذي ضغط عال ودرجة مرتفعة جدا.
تحتوي محطة التوليد النووية على الفرن الذري الذي يحتاج إلى جدار عازل وواق من الإشعاع الذري وهو يتكون من طبقة من الآجر الناري وطبقة من المياه وطبقة من الحديد الصلب ثم طبقة من الأسمنت تصل إلى سمك مترين وذلك لحماية العاملين في المحطة والبيئة المحيطة من التلوث بالإشعاعات الذرية .
أن أول محطة توليد حرارية نووية في العالم نفذت في عام 1954 وكانت في الاتحاد السوفيتي بطاقة 5 ميغاواط . .
ومحطات التوليد النووية غير مستعملة في البلاد العربية حتى الآن . ولكن محطات التوليد الحرارية البخارية مستعملة بصورة كثيفة على البحر الأحمر والبحر الأبيض المتوسط والخليج العربي في توليد الكهرباء ولتحلية المياه المالحة .
3-محطات التوليد المائية : Hydraulic Power Stations
حيث توجد المياه في أماكن مرتفعة كالبحيرات ومجاري الأنهار يمكن التفكير بتوليد الطاقة ، خاصة إذا كانت طبيعة الأرض التي تهطل فيها الأمطار أو تجري فيها الأنهار جبلية ومرتفعة. ففي هذه الحالات يمكن توليد الكهرباء من مساقط المياه . أما إذا كانت مجاري الأنهار ذات انحدار خفيف فيقتضي عمل سدود في الأماكن المناسبة من مجرى النهر لتخزين المياه . تنشاء محطات التوليد عادة بالقرب من هذه السدود كما هو الحال في مجرى نهر النيل. وقد بني السد العالي وبنيت معه محطة توليد كهرباء بلغت قدرتها المركبة 1800 ميغاواط . وعلى نهر الفرات في شمال سوريا بني سد ومحطة توليد كهرباء بلغت قدرتها المركبة 800 ميغاواط ، انظر الشكل رقم (6-6) .
إذا كان مجرى النهر منحدرا انحدار كبيرا فيمكن عمل تحويرة في مجرى النهر باتجاه أحد الوديان المجاورة وعمل شلال اصطناعي . هذا بالإضافة إلى الشلالات الطبيعية التي تستخدم مباشرة لتوليد الكهرباء كما هو حاصل في شلالات نياغرا بين كندا والولايات المتحدة . وبصورة عامة أن أية كمية من المياه موجودة على ارتفاع معين تحتوي على طاقة كامنة في موقعها . فإذا هبطت كمية المياه إلى ارتفاع ادنى تحولت الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية . وإذا سلطت كمية المياه على توربينة مائية دارت بسرعة كبيرة وتكونت على محور التوربينة طاقة ميكانيكية . وإذا ربطت التوربينة مع محور المولد الكهربائي تولد على أطراف العضو الثابت من المولد طاقة كهربائية .
مكونات محطة التوليد المائية : Components of Hydro-Electric Station
تتألف محطة توليد الكهرباء المائية بصورة عامة من الأجزاء الرئيسية التالية.
مساقط المياه (المجرى المائل) Penstock
وهو عبارة عن أنبوب كبير أو أكثر يكون في اسفل السد أو من أعلى الشلال إلى مدخل التوربينة وتسيل في المياه بسرعة كبيرة . يوجد سكر في أوله (بوابة) (VALVE) وسكر آخر في آخره للتحكم في كمية المياه التي تدور التوربينة .
تجدر الإشارة الى أن السدود وبوابات التحكم وأقنية المياه الموصلة للأنابيب المائلة تختلف حسب كمية المياه وأماكن

وفي الاخير اتمنى ان يعجبكم الموضوع و الاستفادة منه

التصنيفات
العلوم الكهربائية

الحث الذاتي Self Inductance

الحث الذاتي
Self Inductance
تعليم_الجزائر
اعتبر دائرة كهربية مكونة من بطارية ومقاومة ومفتاح كهربي كما في الشكل المقابل ،عن د غلق فإن التيار المار في الدائرة سوف لن يصل إلى قيم ته العظمى فور غلق المفتاح انما سوف يستغرق بعضا من الوقت نتيجة لقانون فارادي. كيف ذلك؟
عند غلق المفتاح في الدائرة الكهربية يحدث ما يلي:
  1. يزداد التيار المار في الدائرة مع الزمن.
  2. يزداد الفيض المغناطيسي خلال الدائرة نتيجة لازدياد التيار.
  3. الفيض المتزايد يؤدي إلى توليد قوة دافعة كهربية في الدائرة ليعاكس الزيادة في الفيض المغناطيسي. Lenz’s Law
هذه القوة الدافعة الكهربية المتولدة في الدائرة تعمل في عكس اتجاه التيار الأصلي وهذا نتج عن الزيادة في الفيض المغناطبيسي نتيجة لزيادة التيار عند غلق المفتاح… هذا التأثير في الدائرة يعرف باسم التأثير الحثي الذاتي Self Induction.
من قانون فارادي يمكننا من ايجاد صيغة رياضية للتعبير عن الحث الذاتي. حيث انالفيض المغناطيسي يتناسب مع المجال المغناطيسي والاخير يتناسب مع التيار في الدائرة لذا فإن القوة الدافعة الكهربية للحث الذاتي تتناسب مع التغير في التيار الكهربي.
تعليم_الجزائر
where L is a proportionality constant, called the inductance of the device.
الحث الذاتي L في المغناطيسية يناظر السعة الكهربية C. ويمكن التعبير عن الحث الذاتي L بالابعاد الهندسية للدائرة. فإذا افترضنا ملف عدد لفاته N فإن L تعطى بالعلاقة التالية:
تعليم_الجزائر
كما يمكن التعبير عن الحصث الذاتي بالمعادلة التالية:
تعليم_الجزائر
وهذه المعادلة تعطي قيمة الحث الذاتي للدائرة بغض النظر عن ابعادها الهندسية وانما تعتمد على قياس الميات الفيزيائية مثل القوة الدافعة الكهربية والتغيير في التيار. وتكون وحدة الحث الذاتي هي الهنري Henry .
تعليم_الجزائر
كيف يمكن ايجاد الحث الذاتي من خلال قياس الابعاد الهندسية

اعتبر ملف عدد لفاته N لفة وطوله l اكبر بكثير من نصف قطر الملف. ينشأ عنه مجالاً مغناطيسياً يعطى بالعلاقة التالية:
تعليم_الجزائر
اما الفيض الكهربي فيعطى بالعلاقة التالية:
تعليم_الجزائر
تعليم_الجزائر
تعليم_الجزائر
ومن هذا يتضح ان الحث الذاتي للملف يعتمد على خواصه الهندسية (الطول والمساحة وعدد اللفات)