التصنيفات
الفيزياء الكهربية والمغناطيسية

دائرة تقويم التيار الكهربي

هذه دائرة كهربائية يتم عادةً دراسة الدوائر الكهربائية في مساق دوائر كهربائية تناظرية

ضمن تخصص فيزياء/ فيزياء إلكترونية ، و تتكون الدائرة في شكلها البسيط من وصله الكترونية
تُسمى -دايود – الوصله الثنائية / الصَمام الثنائي –،

وتترتب الدايوات في الدائرة مكونه ما يُسمى بــ.قنطَرة الدايود ـ، ويتم إضافة مكثف ليتم عملية تنعيم ، التيار الكهربائي الذي تم تقويمه ، ونستخدم في الدائرة جهاز السيسيلسكوب الذي يرسم شكل التيار الكهربائي ، نلاحظ على يممين الصوره سيسيلسكوب يبين التيار المتردد وعلى شمالها سيسيلسكوب ، يبين التيار بعد عملية التعديل والتنعيم ،

تعليم_الجزائر

ويتميز الدايود بأنه يسمح للتيار الكهربائي المُتردد AC-current الذي يتكون من عدد من قِمّــة وقاع فإن الدايود يسمح بمرور الجزء الموجب من التيار ( القمـة ) ولكن يمنع مرور الجزء السالب من التيار (القاع) ــ، بهذه الخاصية يتم إعادة تقويم وتعديل التيار المتردد الى تيار مستمر وثابت في الشدة ــ، والفائده العمليه من هذه الدائره ، أن محطات توليد التيار الكهربائي في انحاء العالم تقوم بتوليد تيار متردد — لان التيار المتردد لا يفقد شدته عندما يسير في اسلاك لمسافات بعيده بينما التيار المستمر في الشده فانه لايتحمل المرور في اللسلاك لاكثر من بضع كيلومترات قليله بعدها يضعف ويتلاشىبالتالي لن يصل الى المنازل والمؤسسات لاستخدامه في تشغيل ، الاجهزه –وهو التيار الذي يسير في الاسلاك متوجهاً الى المنازل والبيوت والمؤسسات ، وبالمقابل فان الاجهزة الكهربية على اختلافها لا تعمل ولا تستطيع تشغيلها إلاّ على تيار مستمر ! بالتالى فان دائرة تقويم التيار الكهربائي تتواجد في جميع الاجهزة المنزلية والمؤسساتيه وكل الاجهزة الكهربائيه ، حيث يتم اضافتها في دائرة مُوَرّد الطاقة Power Supply ــــ،


التصنيفات
العلوم الكهربائية

ظاهرة التوصيل الكهربي الفائقSuperconductivity

ظاهرة التوصيل الكهربي الفائقSuperconductivity
اكتشف هذه الظاهرةعام1911 م العالم أونسOnnes بعد اكتشاف إسالة الهليوم بثلاث سنوات حيث وجد أن انخفاض درجة حرارة بعض المعادن (الفلزات) قريبا من الصفر المطلق(كلفن)،
1- تصبح مقاومتها الأومية منخفضة جدا ، وبالتالي التوصلية الكهربية لها عالية جداًً ، وتزداد شدة التيار الكهربي المار خلالها0 2- والمواد فائقة التوصيل الكهربي هي مواد غير قابلة للتمغنط (دايامغناطيسية)وبالتالي شدة المجال المغناطيسي والعزم المغناطيسي داخلها = صفراً
مثــل: البلاتين – الألمنيوم- الخارصين- الرصاص- الزئبق –بعض المركبات المعدنية0
درجة الانتقال إلى التوصلية الفائقة:هي درجة حرارة منخفضة قريبة من الصفر المطلق تفقد عندها المادة كل مقاومتها الداخلية لسريان الكهربية تقريبا وبالتالي تصبح ذات توصلية كهربية عالية جداً ، وهي عادة مواد غير مغناطيسية(ديامغناطيسية)
•ماذا يحدث لمرور تيار كهربي في حلقة من مادة ذات توصلية فائقة؟
التيار يستمر بالسريان بالحلقة حتى بعد زوال فرق الجهد الخارجي المسبب له ولمدة طويلة قد تبلغ سنوات ولا يلاقي التيار مقاومة ولا يسخن الفلز ولا تستهلك طاقة أو قدرة على شكل حرارة كما بالموصلات العادية غير فائقة التوصلية
خواص المواد فائقة التوصيل في الدوائر الكهربية
1-قدرتها عالية على التقاط الإشارات اللاسلكية الضعيفة جدا، وتستخدم لأهميتها بدوائر كهربية في الأقمار الصناعية
2-ظاهرة مايسنر Meissner Effect، إذا وضع مغناطيس دائم قوي فوق قرص من مادة فائقة التوصيل يمر بها تيار كهربي وبالتالي يولد مجالا مغناطيسيا يتنافر مع المغناطيس الدائم بحيث ينعدم وزنه ويصبح معلقا بالهواء
التفسير: Meissner Effect
المواد فائقة التوصيل ديامغناطيسيةDiamagnetic ينعدم داخلها شدة المجال المغناطيسي(الفيض المغناطيسي)وبالتالي يتولد داخلها مجالا مغناطيسا عكس المجال الخارجي المؤثر عليها وتصبح المحصلة المجالين داخل المادة الفائقة التوصيل= صفراً
التطبيقات العملية لظاهرة مايسنر Meissner Effect:
1- القطار الطائر( فائق السرعة) في اليابان: يحمل القطار ملفات من مادة فائقة التوصيل يمر خلالها تيار كهربي ومع الحركة يتولد تيارا بملفاته الثابتة مولدة مجالا مغناطيسيا يتنافر مع مجال الملفت الفائقة التوصيل فيرتفع القطار فوق القضبان لعدة سنتيمترات فينعدم الاحتكاك وتزداد سرعة القطار
2-اكتشاف بعض المواد الجديدة فائقة التوصيل بدرجة حرارة الغرفة(العادية) فلا تحتاج لتبريد عند استخدامها
3- تستخدم المواد فائقة التوصيل كخطوط ناقلة للطاقة والقدرة الكهربية دون فقد بمحطات نقل الطاقة لأن الهبوط في الجهد= صفر لأن المقاومة لها تساوي صفر فينعدم قيمة القدرة المستنفذة على شكل حرارة بأسلاك التوصيل الفائقة
4- تستخدم المواد فائقة التوصيل في المغنطيسات المكونة لأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي

التصنيفات
العلوم الكهربائية

التحليل الكهربي للماء بصورة مبسطة

التحليل الكهربي للماء بصورة مبسطة

يمكن ايضاح أن الماء يتكون من هيدروجين وأكسجين بطريقة بسيطة جداً فلا حاجة الى أجهزة خاصة كما لا تحتاج هذه الطريقة لإجرائها سوى دقائق معدودة .

المواد والأدوات المطلوبة

بطارية جافة 9 فولت
قلمي رصاص شحذا في كلا النهايتين لهما
اسلاك
شريط لاصق
طبق زجاجي صغير
ملح
ماء

تعليم_الجزائر

طريقة العمل

* ضع كمية من الماء في الطبق وأضف اليها القليل جداً من الملح .
* صل قلمي الرصاص بالبطارية بواسطة الأسلاك وثبتهما بالشريط اللاصق .
* ضع رأسي القلمين داخل الطبق .

تعليم_الجزائر

الملاحظات والتفسير العلمي لها

الملاحظات

1- ظهور فقاعات عند رأس كل قلم رصاص .

تعليم_الجزائر

التفسير

يحتوي الماء النقي على قدر ضئيل جداً من أيونات الهيدروجين والهيدروكسيل وهو لذلك موصل ردئ للكهرباء , اما اذا أضيف اليه قليل من الملح ( أو حمض معدني أو مادة قلوية ) يصبح موصلاً جيداً وتتفكك جزيئات الماء الى أيونات +H و -OH .

تعليم_الجزائر

مما يسمح للتيار الكهربي بالمرور فتتحرك أيونات الهيدروجين الموجبة (الكاتيون) نحو القطب السالب (المهبط) بينما تتحرك أيونات الهيدروكسيل (الأنيون) نحو القطب الموجب (المصعد) ( اقلام الرصاص تعمل كأقطاب كهربية ) .

التفاعلات المتكونة عند كل قطب

يتصاعد غاز الأكسجين عند المصعد ( أكسدة ) .

x2H2O —–> O2 + 4H+ + 4e- anode0

بينما يتصاعد غاز الهيدروجين عند المهبط ( اختزال ) .

x4H2O + 4e- —–> 4OH- + 2H2 cathode

التفاعل الكلي :

x2H2O —–> 2H2 + O2

اذاً الفقاعات المتكونة عند المصعد عبارة عن غاز الأكسجين بينما الفقاعات المتكونة عند المهبط عبارة عن غاز الهيدروجين .

تعليم_الجزائر

2- كمية الفقاعات المتكونة عند المهبط (القطب السالب) اكثر منها عند المصعد (القطب الموجب ) .

تعليم_الجزائر

التفسير

يتكون جزئ الماء من ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين H2O أي أن ذرات الهيدروجين اكثر من ذرات الأكسجين لذلك تكون كمية فقاعات الهيدروجين ضعف كمية فقاعات الأكسجين
( حجم غاز H2 المتكون هو ضعف حجم غاز O2 ) .

تجارب الكشف

اجمع الغازات المتكونة عند المصعد والمهبط بواسطة انبوبتي اختبار وذلك بتنكيسهما في الطبق .

1- لإختبار الغازين المتكونين , قرب عود ثقاب من كلا الانبوبتين .

الملاحظة

الغاز المتكون عند المصعد يزيد من اشتعال عود الثقاب , بينما الغاز المتكون عند المهبط يحدث صوت فرقعة .

التفسير

الغاز المتكون عند المصعد هو غاز الأكسجين حيث أنه زاد من اشتعال عود الثقاب بينما الغاز المتكون عند المهبط هو غاز الهيدروجين لإحداثة صوت فرقعة .

2- أضف القليل من كاشف ( دليل ) مناسب الى الماء .

الملاحظة

تلون المناطق المحيطة بكلا القطبين بألوان مميزة .

التفسير

ظهور تلك الألوان ناتج عن تكون أيونات الهيدروجين والتي تمثل وسطاً حامضياً وأيونات الهيدروكسيل التي تمثل وسطاً قاعدياً .

تعليم_الجزائر


التصنيفات
العلوم الكهربائية

التفريغ الكهربي المضيء

التفريغ الكهربي المضيء
تعليم_الجزائرتعليم_الجزائرتعليم_الجزائرتعليم_الجزائر

الفكرة العلمية :
توضح التجربة ظاهرة البرق الناتجة من شحن السحب وتأين الهواء بما يسمح بمرور شرارة كهربية

مكونات التجربة

أنبوبة زجاجية كبيرة مفرغة من الهواء وبها غاز خامل – قطع عديدة من شظايا الزجـاج – محول كهربي
خطوات التجربة
وصل التيار الكهربي ولاحظ إنكسار الضوء في الأنبوبة
تعليم_الجزائر
التفسيــر

عند التأثير بجهد مناسب على قطبي الأنبوبة فإن الغاز الموجود يتأين و ينتج عنه إلكترونات سالبة وأيونات موجبة تساعد على مرور التيـار وينتج ما يسمى بالتفريغ الكهربى والتى تظهر على هيئة ضوء يختلف لونه بإختلاف نوع الغاز الموجود

التطبيقات

في الأيـام الرعدية تشحن السحب بشحنات مختلفة القطبية مما ينتج عنه إنهيار عزل الهواء بما يسمح بتفريغ الشحنات وظهور البرق

التعليـق

ما ترى أمامك هو نموذج لما يحدث فى ظاهرة البرق حين يتم توزيع شحنة كهربية بين سحابتين أحدهما مشحونة بشحنة سالبة و الأخرى مشحونة بشحنة موجبة وعندئذ تحدث شرارة تسبب سخونة الهواء إلى 30 ألف درجة مئوية أى خمس مرات درجة حرارة سطح الشمس ومثل هذه الحرارة تسبب تمدد الهواء بسرعة أسرع من سرعة الصوت وهذا ما يسبب صوت الرعد فى الأنبوبة التى أمامك يحدث التفريغ الكهربى فى وسط مليء بشظايا الزجاج فترى مسار التفريغ الكهربى نتيجة الإنكسار و التشتت و فى حالة العواصف الرعدية فإننا نرى البرق قبل سماع صوت الرعد لأن الضوء ينتقل بسرعة حوالى مليون مرة أكبر من سرعة الصوت

الأخـذ والعطـاء
تعليم_الجزائرتعليم_الجزائرتعليم_الجزائرتعليم_الجزائر

الفكرة العلمية

توضــح التجربــة أن الأجســام التـى تمتــص جيـداً تشــع جيــداً والأجسام ضعيفة الإمتصاص ضعيفة الإشعـاع

الأدوات المستخدمة

أربعة ألواح مختلفة من الخشب – السيراميك – الميكا – الإستانليس كل لوح منها مرتبط بثرمومتر و له شاشة أمامية- ثرموستات لضبط الوقت – حامل لرفع الألواح عليه – ثرمومتر عادى

خطوات التجربة

أ- أضبط الثرموستات على دقيقتين مثلاً وإبدأ التسخين
ب- لاحظ قراءة كل ثرمومتر و إرتفاع درجة حرارته
ج- إرفع كل لوح من مكانه على الحامل حتى يبرد فى الهواء الطلق
د- قس درجة حرارة كل لوح بإستخدام ثرمومتر عادى

التفسير

تتميز جميع الأجسام بأنها تشع طالما أن درجة حرارتها أكبر من الصفر المطلق كما أنها تمتص فى نفس الوقت الحرارة الساقطة عليها و إذا تساوى معدل الإمتصاص و معدل الإنبعاث من الجسم فإنه يكـــون فى حالة إتزان حــرارى
و يعتمد معدل الإشعاع الحرارى للجسم على ثلاثة عوامل هى :-
أ- درجة حرارته
ب- مساحة سطحه
ج- طبيعة السطح

تعليم_الجزائر

التطبيقــات

البيت الزجاجى أو البيت الأخضر الذى يكون عادة مصيدة للحرارة : وفيه يتم إحتجاز أشعة الشمس ثم يشع بدوره بموجـات ذات طول موجى طويل فى درجات الحرارة المنخفضة ، فتنعكس بالتالى مرة أخرى إلى داخل البيت الزجاجى و هذه الظاهرة تحدث أيضاً فى جو الأرض حيث تسمح الغازات الموجـودة فى الجو- وخاصة ثانى أكسيد الكربـون – بتوصيل الأشعــة الشمســـية ولكنهــا أيضــاً تمتـص الأشعة الأرضيــة ، و تبعثها ثانية الى الأرض ، و تسمــى هـذه الظاهـرة ظاهـرة البيت الزجاجـى وهذه هى إحدى مشكلات ثقب الأوزون و الذى سيتسبب فى إرتفاع درجة حرارة الأرض

التعليق

الطاقة تنتقل من صورة لأخرى و على ذلك فحين يتم تسخين سطح ما فإن الذرات تتذبذب نظراً لما إكتسبته من طاقة ، ثم تقوم بدورها بإشعاع الحرارة إلى الوسط المحيط بحيث تحافظ على درجة حرارتها الجديدة فيحدث الإتزان الحرارى بين ما تكتسبه من حرارة نتيجة التسخين و ما تفقده إلى الوسط المحيط نتيجة الإشعاع و يلاحظ أن الأجسام المختلفة فى التركيب الكيميائى تختلف فى خواصها الحرارية ، فالخشب مثلاً يختلف عن الألومنيوم فالأول عازل للحرارة بينما الثانى موصل جيد للحرارة و تجد المعادن تكتسب الحرارة بسرعة و تفقدها بسرعة ، بينما المواد العازلة لا تكاد تكتسب حرارة و بالتالى لا تفقدها


التصنيفات
تعلم معنا

كيف يعمل المولد الكهربي "الدينامو"؟

تعليم_الجزائر
كيف يعمل المولد الكهربي “الدينامو”؟
حياتنا الكثير من النعم التي لا نشعر بقيمتها إلا اذا فقدنها، فقد تعودنا ان نقوم بتشغيل المصابيح أو الاجهزة المنزلية أو الأجهزة في المكتب بمجرد الضغط على المفتاح الكهربي المجاور للجهاز، ولكن لو تخيلنا ان الكهرباء انقطعت ولمدة ايام ستجد أنك لا تستطيع القراءة في الليل كما تعودت ولا تستطيع الاستماع إلى نشرات الأخبار أو مشاهدة التلفاز أو حتى استخدام الانترنت أو الهاتف أو الغسالة أو الميكروويف، ولوخرجت إلى الخارج لوجدت ان محطات الوقود توقفت أو حتى شبكات القطارات تعطلت ولما استطعت ان تستخدم ألة سحب النقود أو ان تنجز أعمالك التي تعودت القيام بها. ولعلك عزيزي القارئ تستطيع ان تذكر المزيد من هذه الأمثلة.

تعليم_الجزائر

تعليم_الجزائر
دينامو مثبت على اطار دراجة هوائية لتزود المصباح بالتيار الكهربي

تعليم_الجزائر

اساسيات هامة
قبل اكتشاف المغناطيسية والكهرباء كانت المولدات تعتمد على الكهرباء الساكنة مثل مولد الفانديجراف الذي استخدم فقط في الابحاث العلمية والتجارب المختبرية حيث انها كانت تعمل بفرق جهد كبير جداً والطاقة الكهربية الناتجة عنها صغير.
وفي عام 1832 توصل العالم مايكل فارادي البريطاني الأصل إلى اكتشاف مذهل وجديد يكمن في توليد فرق جهد كهربي على طرفي موصل عندما يتحرك عمودياً على مجال مغناطيسي. كما توصل عالم امريكي يدعى جوزيف هنري إلى نفس النتائج ايضا ومن ثم قام كلاً من العالمين بعدة تجارب للتحقق من هذه الظاهرة والتي تأكدت بالفعل واطلق عليها بقانون فارادي للحث المغناطيسي.

تعليم_الجزائر
Michael Faraday
عالم بريطاني في الفيزياء والكيمياء
1791-1867

ما اكتشفه فارادي كان محض الصدفة التامة حيث انه لاحظ انه عندما يقترب مغناطيس من دائرة مغلقة مكونة من ملف موصول بمقياس للتيار الكهربي “اميتر” لاحظ انحراف مؤشر الأميتر وان هذا الانحراف لا بد وان يكون قد نتج عن مصدر لفرق الجهد نتج عن حركة المغناطيس بالنسبة للملف الكهربي، حيث انه لم يكن هناك اي بطارية متصلة مع الملف، ولاحظ العالم فارادي ان انحراف مؤشر الأميتر يزداد مع اقتراب احد قطبي المغناطيس من مركز الملف كما وأن الؤشر ينحرف باتجاه معاكس في حالة سحب المغناطيس بعيداً عن الملف. كذلك وجد ايضا ان سرعة حركة المغناطيس تزيد من قودة انحراف المؤشر، أما إذا توقف المغناطيس عن الحركة يعود المؤشر إلى الصفر.

تعليم_الجزائر

وفي تجربة أخرى قام بها فارادي تعتمد على الدائرة الكهربية الموضحة في الشكل ادناه. لاحظ فارادي أنه عند لحظة اغلاق مفتاح الدائرة الكهربية ولحظة فتح الدائرة الكهربية مرور تيار في الدائرة الثانوية، وهذا يعود إلى انه في حالة فتح الدائرة الكهربية أو اغلاقها فإن التيار يتغير بين القيمة صفر واقصى قيمة مما يؤدي إلى تغيير في المجال المغناطيسي المتولد في الملف على الجانب الأيسر للدائرة وهذا يؤدي إلى تيار كهربي يمر في الدائرة الثانوية .

تعليم_الجزائر
يتولد تيار كهربي حثي في الملف الثانوي كلما اغلقت الدائرة الكهربية الرئيسية أو فتحت

تعليم_الجزائر
توليد قوة دافعة كهربية على اساس قانون فارادي
بدلا من تحريك المغناطيس بالنسبة للملف سوف نقوم الأن بتحريك الملف بالنسبة للمجال المغناطيسي وهذا موضح في الشكل ادناه حيث مجال مغناطيسي عمودي على مستوى الصفحة وهناك دائرة كهربية مكونة من مقاومة متصلة بسلكين موصلين مثبت عليهما قطعة من مادة موصلة فإذا ما قمنا بسحب القطعة الموصلة بسرعة معينة في اتجاه زيادة مساحة الدائرة أو تقليلها فإن تيار كهربي يسري في الدائرة الكهربية واذا وضعنا مصباح صغير بدلا من المقاومة فن المصباح سيضيء كلما سحبنا القطعة الموصله بشرط ان تتحرك بملامسة السلكين بالطبع.

تعليم_الجزائر
نتيجة لحركة القطعة المعدنية عموديا على المجال المغناطيسي يولد تيار كهربي في الدائرة.

نستنتج مما سبق ان قوة دافعة كهربية تولدت من حركة القطعة المعدنية عموديا على المجال المغناطيسي.

ماذا يحدث لينتج تيار؟
عند اقتراب المغناطيس من الملف فإن التيار الحثي المتولد سوف يعطي مجالا مغناطيسياً، معاكساً للزيادة في المجال المغناطيسي ولهذا فإن التيار الحثي المتولد في الحلقة سيكون في اتجاه عكس عقارب الساعة ليكون اتجاه المجال المغناطيسي الناشئ عنه في عكس الزياة في التدفق الناتج من المغناطيس الخارجي . أي ان التيار الكهربي الحثي هو ناتج عن رفض الملف لعبور خطوط المجال المغناطيسي ومقاومة تغير الفيض المغناطيسي له.

تعليم_الجزائر
حركة المغناطيس في اتجاه الحلقة يؤدي إلى تولد تيار كهربي حثي في الملف يكون اتجاهه بحيث ينتج عنه مجال مغناطيسي يعاكس المجال الذي احدثه

فكرة عمل المولد الكهربائي “الدينامو”

تعليم_الجزائر تعليم_الجزائر
تركيب المولد الكهربائي “الدينامو”

يكون التيار الكهربي الناتج عن المولد الكهربي هو تيار متردد ويتغير بدالة جيبية مع الزمن كما في الشكل ادناه وذلك لأن التيار الكهربي الحثي الناتج من دوران الملف يتغير في قيمته من قيمة عظمى عندما يكون مستوى الملف عمودياً على مستوى المجال المغناطيسي إلى قيمة صفر عندما يكون مستوى الملف موازيا لخطوط المجال وتتكرر هذه الحلة بدوران الملف.

تعليم_الجزائر
شكل اليتار الكهربي الناتج عن المولد الكهربي وهو ما يسمى بالتيار المتردد AC current
الخلاصة

تكمن فكرة توليد الكهرباء في دوران ملف مصنوع من سلك نحاس بين قطبي مجال مغناطيسي وهذا يسمى التوربين، المشكلة تكمن في الوسيلة التي نستخدمها لجعل الملف يدور باستمرار وخير مثال على ذلك محطة توليد كهرباء السد العالي حيث تم استخدام فرق منسوبي الماء لتحريك الملف كما في الصورة الموضحة ادناه.

تعليم_الجزائر
محطة توليد كهرباء توربيناتها مدمجة في السد

المولدات تأتي بحجم صغير جدا مثل مولد الدراجة لتوليد كهرباء تكفي لانارة مصباح صغير إلى مولدات تعمل بالوقود لتوليد كهرباء لتزويد منزل وهناك مولدات اكبر حجما لتوليد تيار كهربي لتشغيل مصنع او مستشفى، وهناك مولدات كبيرة جداً لتزويد المدينة او الدولة بالكهرباء، كلها تعمل بنفس الفكرة ولكن تختلف في حجمها وفي الطريقة التي تستخدمها لادارة الملف الداخلي. يمكنك الحصول على صور كثيرة لمولدات مختلفة من خلال البحث في الإنترنت عن مواضيع تتحدث عن Electric Generator .


شكرا على هذه المعلومات القيمة. نتمنى أن تفيدنا بمواضيع أخرى

شكرا كثيرا على هذه المعومات المفيدة مع تمياتنا بالتقدم المستمر في هذا المجال

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

[rainbow]شـكــ وبارك الله فيك ـــرا لك … لك مني أجمل تحية .[/rainbow]