فيزياء التيار الكهربي

هو فيض من الشحنات الكهربية السالبة (الكترونات حرة ) التى تمر فى الموصل.
علل (1) تسمح بعض المواد بتوصيل التيار الكهربي بينما البعض الأخر عازل للكهربية :-
لان المود الموصلة للتيار تحتوى على عدد وفير من الالكترونات الحرة والمواد العازلة تتميز بندرة الالكترونات الحرة
علل(2) :- لايشحن موصل عند مرورتيار كهربى فيه :-
لان التيار الكهربى عبارة عن شحنات كهربية تدخل من احد طرفى السلك وتخرج من الطرف الاخر بنفس المعدل


هوكمية الكهرباء المارة خلال مقطع معين من الموصل فى الثانية الواحدة



1- وحدة قياس شدة التيار أمبير = كولوم /ث = C / S A
2- كمية الكهرباء مضاعفات عددية لشحنة الإلكترون Q = N e
حيث 10-19 c × 1.6 e = شحنة الالكترون
وحيث ان Q = It فان Ne = I t
3- الكولوم:- هو كمية الكهرباء التى عند مرورها فى موصل خلال ثانية واحدة ينتج عنه مرور تيار شدته واحد أمبير
4-الأمبير :-هو شدة التيار المار فى الموصل عندما تمر كمية كهربية قدرها واحد كولوم فى زمن قدره واحد ثانية
5- يستخدم الاميتر فى قياس شدة التيار.
س مامعنى أن شدة التيار الكهربى المار فى موصل تساوى 5 أمبير
اى أن كمية الكهرباء المارة خلال مقطع معين من الموصل فى الثانية الواحدة = 5 كولوم




هو الشغل المبذول لنقل شحنة مقدارها واحد كولوم بين النقتطين


1- وحدات قياس فرق الجهد الكهربى هى :-
فولت وهو يكافئ جول / كولوم = J / C v
3- الفولت هو:- فرق الجهد بين نقطتين عندما تنتقل بينهما شحنة مقدارها واحد كولوم يكون الشغل المبذول واحد جول .
4- القوة الدافعة الكهربية لمصدر VB ( emf)
هى الشغل الكلى المبذول لنقل شحنة كهربية مقدارها واحد كولوم فى الدائرة الكهربية كلها اى داخل المصدر وخارجه .
5- تقاس القوة الدافعة الكهربية بنفس وحدات قياس فرق الجهد الكهربى وهى ( فولت = جول / كولوم )

6- يستخدم الفولتميتر فى قياس فرق الجهد والقوة الدافعة الكهربية .
7- يلزم بذل شغل لنقل الشحنات الكهربية من نقطة لاخرى (علل) للتغلب على المقاومة بين النقطتين

س مامعنى
1- ان القوة الدافعة الكهربية لعمود جاف 1.5 فولت
اى ان الشغل الكلى المبذول لنقل شحنة مقدارها واحد كولوم فى الدائرة الكهربية اى داخل العمود وخارجه = 1.5 جول
2- فرق الجهد بين نقطتين 5 فولت
الشغل المبذول لنقل شحنة مقدارها واحد كولوم بين النقطتين = 5 جول




هى ممانعة الموصل لمرور التيار الكهربى فيه
أوهى النسبة بين فرق الجهد بين طرفى الموصل بالفولت إلى شدة التيار الكهربى المار فيه بالأمبير

س ما معنى أن مقاومة موصل = 10 أوم
معنى ذلك أن نسبة فرق الجهد بين طرفى الموصل بالفولت إلى شدة التيار الكهربى المار فيه بالأمبير
تساوى 10 فولت / أمبير



1- وحدة قياس المقاومة هى الأوم (  ) الذى يكافئ فولت / أمبير
2- الأوم هو مقاومة موصل لومر به تيار شدته 1 أمبير أصبح فرق الجهد بين طرفيه 1فولت
3- يستخدم جهاز الاوميتر فى قياس المقاومة الكهربية
4- بارتفاع درجة الحرارة فان المقاومة تزداد (علل)
لانه بزيادة درجة الحرارة تزداد طاقة حركة جزيئات المادة وتزداد معدل تصادمات الالكترونات الحرة للتيار مع جزيئات وذرات المادة فتزداد المقاومة .
5- تكون لقطعة معدنية على شكل متوازى مستطيلات أكثر من مقاومة فى نفس درجة الحرارة بينما يوجد للمكعب المعدنى مقاومة واحدة (علل)
لأن متوازىالمستطيلات له أكثرمن وجه,يختلف كل منها فى المساحة والطول حسب طريقة التوصيل ،بينما المكعب له أوجه متساوية فى المساحة و الطول ثابت عند أى طريقة توصيل .

6- عند مرور تيار كهربى فى سلك يتولد فيه كمية من الحرارة (علل)
بسبب المقاومة التى يلقاها التيار اثناء مروره فى السلك بسبب احتكاك الكترونات التيار مع ذرات السلك.

7- المقاومة الكهربية قد تكون ثابته ويرمز لها بالرمز
او متغيرة ( تسمى ريوستات )فيرمز لها بالرمز او بالرمز

8- قانون اوم ينص على ان شدة التيار المار فى موصل يتناسب طرديا مع فرقالجهد بين طرفى الموصل عند ثبوت درجة الحرارة .



1- طول الموصل L
تتناسب مقاومة الموصل تناسبا طرديا مع طوله عند ثبوت باقى العوامل

2- مساحة مقطع الموصل A
تتناسب مقاومة الموصل تناسباعكسيا مع مساحة مقطع الموصل عند ثبوت باقى العوامل

وحيث ان مساحة مقطع السلك = مساحة الدائرة فان

3- نوع مادة الموصل
تختلف مقاومة الموصل بإختلاف نوع مادة الموصل .



هى مقاومة موصل من المادة طوله واحد متر ومساحة مقطعه 1 متر مربع .

استنتاج المقاومة النوعية لموصل







هى مقلوب المقاومة النوعية للمادة





1- المقاومة النوعية والتوصيلة الكهربية كل منهما صفة فيزيائية مميزة للمادة عند ثبوت درجة الحرارة .
2- حاصل ضرب المقاومة النوعية للمادة × معامل التوصيل الكهربى للمادة = 1
3- معامل التوصيل الكهربى للنحاس كبير (علل) لان المقاومة النوعية للنحاس صغيرة حيث

مقارنة بين المقاومة النوعية والتوصيلية الكهربية

وجه المقارنه المقاومة النوعية للمادة e
التوصيلية الكهربية 
( معامل التوصيل الكهربى )

التعريف مقاومة موصل طوله واحد متر ومساحة مقطعه 1 متر مربع مقلوب مقاومة موصل طوله واحد متر ومساحة مقطعه 1 متر مربع
مقلوب التوصيلية الكهربية للمادة مقلوب المقاومة النوعية للمادة

العوامل التى يتوقف عليها صفة فيزيائية مميزة للمادة تتوقف فقط على نوع المادة عند ثبوت درجة الحرارة صفة فيزيائية مميزة للمادة تتوقف فقط على نوع المادة عند ثبوت درجة الحرارة



العلاقات الرياضية






وحدات القياس اوم 0 م ( m.  )
فولت .م  امبير اوم -1 . م -1 ( m-1. -1 )
سيمون . م-1
امبير  فولت . م


العلاقة البيانية




س :- ما معنى قولنا ان

1- المقاومة النوعية لمادة 10-6 × 7اوم .م 2- التوصيلية الكهربية لمادة 107× 5.6 اوم -1 . م -1
الحل الحل
اى ان مقاومة موصل طوله واحد متر ومساحة مقطعه 1 متر مربع 10-6 × 7 اوم اى ان مقلوب مقاومة موصل طوله واحد متر ومساحة مقطعه 1 متر مربع 107 × 5.6 اوم -1
اى ان مقلوب التوصيلية الكهربية للمادة
10-6 × 7اوم . م اى ان مقلوب المقاومة النوعية للمادة
107 × 5.6 اوم -1 . م -1



التعريف القانون وحدة القياس
الطاقة الكهربية المستنفذة فى الثانية الواحدة

جول  ثانية = وات
J  S = watt
حاصل ضرب فرق الجهد بين طرفى الموصل فى شدة التيار المار فيه PW = I V

فولت . امبير
مربع فرق الجهد بين طرفى موصل
مقاومته واحد اوم

فولت 2  اوم
مربع شدة التيار المار فى موصل مقاومته واحد اوم
PW = I2 R

امبير 2 . اوم



1- تدل قيمة القدرة الكهربية على شدة الاضاءة .
2- تدل ايضا القدرة الكهربية على مقدار الطاقة الكهربية المستنفذة فى الثانية الواحدة .
3- عند زيادة قدرة الأجهزة الكهربية بالمنزل تزداد شدة التيار فى المنصهر العام(علل)
لان القدرة تتعين من العلاقة VI w = P ومع ثبوت فرق الجهد نجد ان القدرة تتناسب طرديا مع شدة التيار فبزيادة قدرة الأجهزة تزداد شدة التيار





1- عند المقارنة بين مقاومة سلكين






2- عند المقارنة بين المقاومة النوعية لسلكين مختلفين فى النوع




3- عند سحب سلك ليزداد طوله الى ثلاثة امثاله اى L2 = 3L1
فان زيادة الطول تكون على حساب مساحة المقطع التى تقل الى الثلث (بنفس مقدار الزيادة ) A2 = 13 A1 وبالتالى تزداد المقاومة الى تسعة امثالها

4- موصلان x , y مصنوعان من نفس المادة ولهما نفس الطول حيث x عبارة عن اسطوانه مصمتة من معدن معين نصف قطره r1 بينما الموصل y اسطوانه مجوفة من نفس المعدن بحيث نصف قطره الخارجى r2 ونصف قطره الداخلى r3









س فى الشكل المقابل يوضح العلاقة بين فرق الجهد لسلكين من النحاس و شدة التيار المار
اى السلكين ......
أ- اكبر مقاومة .
ب- اكبر طولا.
ج- اكبر نصف قطر .
د- اكبر مقاومة نوعية .


أ – الاكبر مقاومة السلك A لان له ميل اكبر ميل حيث Slope = V  I = R
ب- الاطول السلك A لان لان له مقاومة اطول والمقاومة تتناسب طرديا مع الطول
ج- الاكبر نصف قطر هو السلك B لان له اقل مقاومة والمقاومة تتناسب عكسيا مع مربع نصف القطر
د- المقاومة النوعية للسلك A = المقاومة النوعية للسلك B
لان السلكين مصنوعان من نفس المادة وهى النحاس والمقاومة النوعية تتوقف على نوع المادة فقط عند ثبوت درجة الحرارة .
















الغرض منه:- الحصول على مقاومة كبيرة من مجموعة من المقاومات الصغيرة
مميزاته :- 1- يتميز بثبوت شدة التيار 2- فرق الجهد يتجزأ

إيجاد المقاومة المكافئة لمجموعة من المقاومات المتصلة على التوالى









1- ندمج كل من المقاومات R 1، R 2 ، R 3 المتصلة على التوالى فى دائرة كهربية تشمل بطارية
أميتر وريوستات ومفتاح جميعها متصلة على التوالى
2- نغلق الدائرة الكهربية ثم نقوم بتعديل الريوستات حتى يمر تيار كهربى مناسب شدته I أمبير
3- نقيس فرق الجهد V 1، V2 ،V3 بين طرفى المقاومات R1 , R 2، R 3 كل على حدة
4- نقيس فرق الجهد الكلى V` بين طرفى المجموعة .
نلاحظ أن
مجموع فروق الجهد على المقاومات بالدائرة يساوى فرق الجهد الكلى بين طرفى المجموعة ويسمى هذا بقانون كيروشوف
V3 + V2 + V1 V =
IR2 + IR3 + IR1 IReq =

R2 + R3 + R1 Req =


1-إذا كانت المقاومات المتصلة على التوالى متساوية وقيمة كل منها R وعددها N
فإن المقاومة المكافئة لهم = عدد المقاومات × مقاومة إحدى المقاومات N R = Req
2- المقاومة المكافئة لعدة مقاومات على التوالى اكبر من اكبر مقاومة .







الغرض منه
الحصول علىمقاومة صغيرة من مجموعة من مقاومات الكبيرة.
مميزاته :- 1- يتميز بثبوت فرق الجهد . 2- شدة التيار يتجزأ.

إيجاد المقاومة المكافئة لعدة مقاومات على التوازي













1- ندمج كل من المقاومات R 1، R2، R 3 المتصلة على التوازي فى دائرة كهربية تشمل بطاريةو
أميتر وريوستات ومفتاح موصلة معا .
2- نغلق الدائرة الكهربية ثم نقوم بتعديل الريوستات حتى يمر تيار كهربى مناسب شدتهI أمبيرفى الدائرة الرئيسية
3- نعين شدة التيار الكلى بالأميتر وليكن I أمبير ثم نعين فرق الجهد الكلى بالفولتميتر وليكن Vفولت
4- نعين شدة التيار فى كل مقاومة وليكن 1 I فى 1 R وI2 فى R 2 و I 3 فى R3
ثم نقارن المجموع I1+I2+I3 بشدة التيار الكلى I نجد أن :-

I = I1 + I2 + I3







مقلوب المقاومة المكافئة لعدة مقاومات متصلة على التوازى يساوى مجموع مقلوب هذه المقاومات






1- المقاومة المكافئة لعدة مقاومات متصلة على التوازى تكون أصغر من أصغر مقاومة .
2- إذا كانت المفاومات المتصلة علىالتوازى متساوية وقيمة كل منها R وعددها N

فإن المقاومة المكافئة لهم تصبح كالتالى


3-فى حالة إتصال مقاومتين على التوازى تكون المقاومة المكافئة لهما

4- عند إتصال مقاومتين على التوازى فإن الجزء الأكبر من التيار يمر فى المقاومة الأصغر
5- فى حالة إتصال المقاومات على التوازى تزداد القدرة المسحوبة من المصدر لصغر المقاومة الكلية وبالتالى تزيد قيمة شدة التيار المسحوب
6- فى الدوائر الكهربية المتصلة على التوازى تستخدم أسلاك سميكة عند طرفىّ البطارية بينما تستخدم أسلاك أقل سمكاً عند طرفىّ كل مقاومة فى الدائــرة (علل)
لأن شدة التيار فى دائرة التوازى تكون أكبر ما يمكن عند مدخل ومخرج التيار (أى عند قطبي البطارية) لذلك تستخدم اسلاك سميكة لها مقاومة اقل فلا تؤثر فى شدة التيار بينما يتجزأ التيار فى كل مقاومة على حدة
7- توصل الاجهزة الكهربية فى المنازل على التوازى (علل)
التوصيل على التوازى يتيح لنا تشغيل كل جهاز على حدة واذا تم إيقاف تشغيل اى جهاز لاتتوقف باقى الاجهزة عن العمل , كما ان التوصيل على التوازى يتميز بثبوت فرق الجهد الكهربى والمقاومة الكلية للاجهزة تكون اصغر ما يمكن فتكون شدة التيار كبيرة

8- كلما زاد طول السلك زادت مقاومته (علل)
لانه يمكن اعتبار السلك الطويل كما لو كان مكون من عدة مقاومات متصلة على التوالى وايضا المقاومة تتناسب تناسبا طرديا مع طول السلك عند ثبوت باقى العوامل
L R
9- كلما زادت مساحة مقطع السلك قلت مقاومته (علل)
Rلأن المقاومة تتناسب عكسيا مع مساحة مقطع السلك عند ثبوت باقى العوامل
ويمكن اعتبار السلك السميك كما لو كان مكون من عدة مقاومات متصلة على التوازى
س ما معنى قولنا ان المقاومة المكافئة لعدة مقاومات موصلة معا = 10 اوم
اى ان قيمة المقاومة الواحدة التى تؤدى وظيفة المجموعة كلها بحيث لايتغير فرق الجهد او شدة التيار الكلى = 10 اوم










تعين شدة التيارفى دائرة كهربيه مغلقة من العلاقة :-







من الدائرة السابقة نجد ان :-
اولا:-
وجه المقارنه بعد غلق المفتاح k قبل غلق المفتاح k
قراة الاميتر A



صفر I =
قراءة الفولتميتر V
V = VB – I r V = VB
قراءة الفولتميتر V1
V1 = I R صفر V =

ثانيا :-
مع غلق المفتاح K يقل إنحراف مؤشر الفولتميتر V (فرق الجهد بين القطبين يقل) وتزداد قراءة الفولتميتر V1
ثالثا:-
عند زيادة المقاومة S تزداد المقاومة الكلية للدائرة وتقل شدة التيار فيقل المقدار Ir وتزداد قراءة الفولتميتر V وذلك من العلاقة + Ir VB = V
وتقل قراءة الفولتميتر V1ولا تصل الى الصفر حسب العلاقة V1 = IR
رابعا :-
اتجاه التيار الكهربي التقليدي أو الإصطلاحى
اتجاه التيار الكهربي خارج المصدر فى دائرة كهربية مغلقة يكون من القطب الموجب إلى القطب السالب
وهو عكس إتجاه حركة الإلكترونات
خامسا :-
يقصد بالمقاومة الخارجية Req المقاومة المكافئة لجميع الأجهزة والمقاومات والأسلاك المتصلة بقطبى المصدر من الخارج المقاومة الكلية للدائرة = المقاومة الخارجية + المقاومة الداخلية
سادسا :-
يقصد بالمقاومة الداخليةr لعمود كهربى ( مقاومة السوائل أو المواد الموجودة بين قطبيه من الداخل )
سابعا:-
القوة الدافعة الكهربية للعمود VB
هى الفرق فى الجهد بين قطبى العمود فى حالة عدم مرور تيار كهربى فى دائرته.
ثامنا:-
تزداد كفاءة البطارية كلما قلت مقاومتها الداخلية (علل)
وذلك حسب قانون أوم للدائرة المغلقة + Ir VB = V, كلما قلت المقاومة الداخلية يقل فرق الجهد المفقود فى البطارية و تزيد كفاءة البطارية.
تاسعا:-
القوة الدافعة الكهربية لعمود تكون دائما اكبر من فرق الجهد بين طرفى دائرته الخارجية
لوجود مقاومة داخلية للعمود يستهلك فيها شغل لنقل الكهربية داخل العمود + Ir VB = V
عاشرا :-
الجهد المفقود من البطارية هو حاصل ضرب شدة التيار الخارج من البطارية فى المقاومة الداخلية .
حادى عشر :-
كفاءة البطارية :- هى النسبة بين فرق الجهد بين طرفى البطارية عندما تكون الدائرة الخارجية مغلقة والقوة الدافعة الكهربية للبطارية.
ثانى عشر
ثبوت درجة الحرارة شرط اساسى لتطبيق قانون اوم (علل)
لتغير المقاومة بتغير درجة الحرارة




1- عند حساب الجهد المفقود من البطارية وكفاءة البطارية
اولا:- نحسب شدة تيار الدائرة من العلاقة :-

ثانيا:- نحسب الجهد المفقود من العلاقة :- V = Ir المفقود

ثالثا:- نحسب كفاءة البطارية من العلاقة :-

2- عند وجود اكثر من بطارية فى الدائرة موصلة على التوالى
شدة التيار يحسب من العلاقة :-



3- عند وجود اكثر من بطارية موصلة على التوازى :-
•شدة التيار يحسب من العلاقة :-




• العمود الكهربى الاكبر فى القوة الدافعة الكهربية
يفرغ الشحنة فى الدائرة والعمود الكهربى الاقل
فى القوة الدافعة الكهربية يحدث له عملية شحن

•نحسب فرق الجهد بين طرفى العمود الكهربى الاكبر
فى القوة الدافعة الكهربية من العلاقة :-
V1 = VB1 – I r1
•نحسب فرق الجهد بين طرفى العمود الكهربى الاقل
فى القوة الدافعة الكهربية من العلاقة :-
V2 = VB2 + I r2

مما سبق نلاحظ ان
•فرق الجهد بين قطبى العمود = القوة الدافعة الكهربية للعمود عندما تكون الدائرة الخارجية مفتوحة اي ان صفر I= وبالتعويض فى العلاقة V = VB – I r يصبح V = VB

•فرق الجهد بين قطبى العمود اقل من القوة الدافعة الكهربية للعمود عندما تكون الدائرة الخارجية مغلقة اي يمر بها تيار كهربى حيث ان V = VB – I r

•فرق الجهد بين قطبى العمود اكبر من القوة الدافعة الكهربية للعمود عندما يُشحن العمود من عمود اخر موصل معه على التوازى V = VB + I r


4- فى الشكل المقابل :

•لحساب قراءة الفولتميتر
V = VB – (I r + I S)
• عند زيادة المقاومة S فان قراءة الفولتميتر تقل


5- فى الدائرة الموضحة بالشكل عند غلق المفتاح K
لايمر التيار فى اى من المقاومتين
R1 , R2ويمر فى المقاومة S فقط
اى تصبح المقاومة المكافئة للمجموعة = S فقط


6- عند وجود ريوستات مقاومته R فى دائرة كهربية
وعند ضبط الزالق :-
•عند بداية الريوستات فان المقاومة الماخوذة من الريوستات تساوى صفر حيث لايمر تيار بمقاومة الريوستات
• عند نهاية الريوستات فان المقاومة الماخوذة من الريوستات تساوىR حيث يمر التيار بمقاومة الريوستات كلها
• عند منتصف الريوستات فان المقاومة الماخوذة من الريوستات تساوىR  2 (نصف مقاومة الريوستات) حيث يمر التيار بنصف بمقاومة الريوستات فقط .

7- لديك عدة مقاومات R1 , R2 , R3 ومعلوم ايضا تيار كل مقاومة I1 , I2 , I3 و المطلوب معرفة طريقة التوصيل :
يتم حساب فرق الجهد على كل مقاومة – المقاومات التى لها نفس فرق الجهد تكون توازى مع النظر ايضا الى قيمة التيار حيث ان مجموع تيار المقاومات التوازى = شدة التيار الكلى

مقارنة بين التوصيل على التوالى والتوازى

وجه المقارنة التوصيل على التوالى التوصيل على التوازى
الغرض الحصول على مقاومة كبيرة من عدة مقاومات صغيرة الحصول على مقاومة صغيرة من عدة مقاومات كبيرة
السبب العلمى المقاومة تتناسب طرديا مع الطول وفى التوصيل على التوالى يزداد طول المسار أمام التيار المقاومة تتناسب عكسياً مع المساحة وفى التوصيل على التوازى تزداد المساحة أمام التيار
طريقة التوصيل يكون هناك مسار واحد فقط أمام التيار ( خط واحد ) يكون هناك أكثر من مسار أمام التيار ( أكثر من خط )
شدة التيار ثابتة لا تتجزأ
I = I1 = I2 = I3 تتجزأ ويكون
I = I1 + I2 + I3
فرق الجهد يتجزأ ويكون
V = V1 + V2 + V3 ثابت لا يتجزأ ويكون
V = V1 = V2 = V3
القانون الرياضى Req = R1 + R2 + R3

ملاحظات هامة 1- المقاومة الكلية تزداد وتكون أكبر من أكبر مقاومة
1- فى حالة توصيل عدة مقاومات متساوية
فإن N × R Req =
3- فى حالة توصيل مقاومتين على التوالى فإن
Req = R1 + R2 1- المقاومة الكلية تقل وتكون أصغر من أصغر مقاومة
2- فى حالة توصيل عدة مقاومات متساوية
فإن

3- فى حالة توصيل مقاومتين Req =