☰ Year plan · Physics (Arabic)

التيار والمقاومة والتوصيل على التوالي والتوازي

Week 1 · Chapter 1 Electric Current and Ohm’s Law (A): what the book revises (current, potential difference, emf, resistance and resistivity, conductivity, Ohm’s law, conventional current), then resistors in series and in parallel and their equivalent resistance · 3 lessons
1

الشحنة والتيار وفرق الجهد والمقاومة: مراجعة سريعة

Physics Sec 3 Term 1, Chapter 1: pp. 8–12
الهدفأستعمل I = Q/t وV = W/Q وR = V/I وR = ρℓ/A بوحداتها الصحيحة، وأحدد اتجاه التيار الاصطلاحي.
كلمات جديدة
شدة التيار · كمية الشحنة المارة في نقطة كل ثانية: I = Q ÷ t وتقاس بالأمبير (A)فرق الجهد · الشغل المبذول على كل كولوم بين نقطتين: V = W ÷ Q ويقاس بالفولت (V)المقاومة النوعية · خاصية للمادة: مقاومة قطعة طولها 1 m ومساحة مقطعها 1 m² وتقاس بـ Ω·m
الشرح

يبدأ الفصل الأول بخمس أفكار سبق أن عرفتها. شدة التيار هي كمية الشحنة التي تمر بنقطة كل ثانية: I = Q ÷ t، والأمبير الواحد كولوم واحد كل ثانية. وفرق الجهد هو الشغل المبذول على كل كولوم بين نقطتين: V = W ÷ Q، والفولت الواحد جول لكل كولوم. وللمصدر قوة دافعة كهربية، وهي الشغل الذي يبذله على كل كولوم في الدائرة كلها، وسندرسها في الأسبوع التالي. والمقاومة تعبّر عن ممانعة الموصل لمرور التيار: R = V ÷ I وتقاس بالأوم (Ω)، وينص قانون أوم على أن R تبقى ثابتة ما دامت درجة الحرارة ثابتة. وللسلك R = ρℓ ÷ A: تزيد المقاومة بزيادة الطول ℓ وبزيادة المقاومة النوعية ρ للمادة، وتقل بزيادة مساحة المقطع A. والتوصيلية الكهربية σ = 1 ÷ ρ تبيّن مدى سهولة مرور التيار في المادة. وأخيرًا اتفق العلماء على أن التيار الاصطلاحي يخرج من القطب الموجب للمصدر ويسير في الدائرة الخارجية إلى القطب السالب، أما الإلكترونات فتتحرك فعليًّا في الاتجاه المعاكس. وفي هذا المقرر يُكتب مع كل عدد وحدته، ويُقرَّب الناتج في النهاية إلى ثلاثة أرقام معنوية ما لم يُطلب غير ذلك.

الكميةالرمزالقانونالوحدة
شدة التيارIQ ÷ tأمبير (A)
فرق الجهدVW ÷ Qفولت (V)
المقاومةRV ÷ Iأوم (Ω)
المقاومة النوعيةρR·A ÷ ℓΩ·m
التوصيليةσ1 ÷ ρ(Ω·m)⁻¹
أمثلة محلولة
تمرر آلة صغيرة شحنة مقدارها 240 C في 80 s. شدة التيار I = Q ÷ t = 240 ÷ 80 = 3 A.
تبذل بطارية شغلًا مقداره 54 J على كل 9 C تعبر مقاومة. فرق الجهد V = W ÷ Q = 54 ÷ 9 = 6 V. وإذا كان هذا الجهد على مقاومة 20 Ω فإن التيار I = V ÷ R = 6 ÷ 20 = 0.3 A.
الكميةالمعطىبوحدات SI
الطول ℓ5 m5 m
مساحة المقطع A0.1 mm²1 × 10⁻⁷ m²
المقاومة النوعية ρ5 × 10⁻⁷ Ω·m5 × 10⁻⁷ Ω·m
المقاومة R؟25 Ω
سلك مقاومته النوعية ρ = 5 × 10⁻⁷ Ω·m وطوله 5 m ومساحة مقطعه 0.1 mm². نحوّل المساحة أولًا: 0.1 mm² = 0.1 × 10⁻⁶ m² = 1 × 10⁻⁷ m². ثم R = ρℓ ÷ A = (5 × 10⁻⁷ × 5) ÷ (1 × 10⁻⁷) = 25 Ω. وتوصيليته σ = 1 ÷ (5 × 10⁻⁷) = 2 × 10⁶ (Ω·m)⁻¹.
نشاط الفصل

ارسم بحضور شخص بالغ دائرة فيها خلية واحدة 1.5 V ومصباح صغير لمصباح يدوي وسلكان قصيران. ضع علامة عند القطب الموجب للخلية، ثم ارسم أسهم التيار الاصطلاحي من القطب الموجب حول الدائرة الخارجية إلى القطب السالب، وأسهم الإلكترونات في الاتجاه المعاكس. وإذا أردت تركيب الدائرة فعلًا فاستعمل هذه الخلية الواحدة ومصباحًا صغيرًا واحدًا فقط، وأبقِ السلكين قصيرين، وتوقف إذا شعرت بأن شيئًا يسخن. ويكفي الرسم وحده.

تدرّب
1
يمر تيار شدته 5 A مدة 90 s. كم شحنة تمر؟
2
بُذل شغل مقداره 84 J لنقل 7 C بين نقطتين. أوجد فرق الجهد.
3
جهد 9 V على مقاومة يمرر تيارًا شدته 0.3 A. أوجد المقاومة.
4
سلك مقاومته النوعية ρ = 2 × 10⁻⁷ Ω·m وطوله 10 m ومساحة مقطعه 0.5 mm². حوّل المساحة إلى m² ثم أوجد R.