☰ Year plan · Physics (Arabic)

قانونا كيرتشوف

Week 3 · Chapter 1 (C): Kirchhoff’s first law (conservation of charge, the node rule) and second law (conservation of energy, the loop rule), the guidelines for assumed current directions and signs, and three worked multi-loop circuits · 3 lessons
1

قانون كيرتشوف الأول: التيارات عند عقدة

Physics Sec 3 Term 1, Chapter 1: pp. 18–23
الهدفأنص على القانون الأول وأطبقه عند عقدة بتيارات اتجاهاتها مفترضة، وأقرأ معنى إشارة الناتج.
كلمات جديدة
عقدة · نقطة تلتقي عندها ثلاثة أسلاك أو أكثرقانون كيرتشوف الأول · مجموع التيارات الداخلة إلى العقدة يساوي مجموع التيارات الخارجة منهاقانون حفظ الشحنة · الشحنة لا تُخلق ولا تفنى، فلا تتراكم عند نقطة
الشرح

يكفي قانون أوم للدوائر على التوالي أو على التوازي، لكن بعض الدوائر فيها عدة مصادر وعدة مسارات مغلقة. ولهذه الدوائر وضع العالم جوستاف كيرتشوف قانونين. القانون الأول يخص العقدة، وهي نقطة تلتقي عندها ثلاثة أسلاك أو أكثر. فالشحنة لا تتراكم عند نقطة ولا تُخلق ولا تفنى عندها، فيدخل إلى العقدة كل ثانية من الشحنة مثل ما يخرج منها. وبالرموز: Σ I(الداخلة) = Σ I(الخارجة). ويمكن أيضًا أن نعدّ التيارات الداخلة إلى العقدة موجبة والخارجة منها سالبة فيكون المجموع صفرًا. وإذا لم نعرف اتجاه تيار ما فنفترض له اتجاهًا ونكمل الحل. فإذا خرج الناتج سالبًا كان التيار الحقيقي في الاتجاه المعاكس. وقد استعملت القانون من قبل: ففي دائرة التوازي يساوي التيار الكلي مجموع تيارات الفروع.

السلكالاتجاهالتيار (A)
aنحو العقدة7
bنحو العقدة3
cبعيدًا عن العقدة4
dبعيدًا عن العقدة؟
أمثلة محلولة
السلكالاتجاهالتيار (A)
aنحو العقدة7
bنحو العقدة3
cبعيدًا عن العقدة4
dبعيدًا عن العقدة؟
يدخل إلى عقدة تياران 7 A و3 A. يخرج سلك ثالث 4 A، ويخرج سلك رابع الباقي. الداخل إلى العقدة: 7 + 3 = 10 A. والخارج منها: 4 + I. فـ 10 = 4 + I، وI = 6 A خارجًا من العقدة.
تلتقي خمسة أسلاك عند نقطة. أحدها يحمل 5 A داخلًا وآخر 2 A خارجًا وثالث 4 A خارجًا. نفترض للسلك الرابع تيارًا I خارجًا من العقدة: 5 = 2 + 4 + I، فـ I = −1 A. تعني الإشارة السالبة أن التيار الحقيقي 1 A يدخل إلى العقدة.
يغذي مصدر ثلاثة فروع متوازية تحمل 1.2 A و0.8 A و0.5 A بعيدًا عن العقدة. التيار القادم من المصدر إلى العقدة 1.2 + 0.8 + 0.5 = 2.5 A.
نشاط الفصل

على الورق ارسم عقدة بأربعة أسلاك: يدخل 6 A و2.5 A ويخرج 3 A والسلك الرابع مجهول. أوجده بالقانون وقل هل يدخل أم يخرج. ثم ارسم العقدة نفسها بأنابيب ماء بوحدة لتر في الدقيقة، واشرح لماذا لا يتراكم الماء عند الوصلة.

تدرّب
1
يدخل إلى عقدة 9 A. يخرج سلك 4 A. أوجد التيار في السلك الوحيد الآخر وهو خارج من العقدة أيضًا.
2
يدخل إلى عقدة تياران 3 A و8 A. يحمل سلك 6 A خارجًا ويحمل سلك ثانٍ I خارجًا. أوجد I.
3
عند عقدة يدخل 2 A ويخرج 3 A و4 A. نفترض أن سلكًا رابعًا يحمل تيارًا I نحو العقدة. أوجد I وقل ماذا تعني الإشارة.
4
عند عقدة يدخل 4 A ويخرج 2 A و1 A. نفترض أن سلكًا رابعًا يحمل تيارًا I نحو العقدة. أوجد I وقل ماذا تعني الإشارة.