بسم الله الرحمن الرحيم
الفصل العاشر
الكهربية الاستاتيكية
أنواع الكهربية
كهربية ساكنة ( استاتيكية ) كهربية تيارية ( ديناميكية )
الكهربية الساكنة :
هي التي تكون فيها الشحنات ساكنة أو مستقرة على سطوح الموصلات .
أمثلة :
? إذا دلك مشط من البلاستيك أو قطعة من الأبونيت بقطعة من الصوف
? فإن المشط يصبح مشحونا بشحنة كهربية .
? نستدل على ذلك بجذبه لقصاصات الورق عند تقريبه إليها .
أنواع الشحنات الكهربية :
( موجبة – سالبة ) ووحدة الشحنة الكهربية هي الكولوم C
أنواع القوى الكهربية : ( قوى تنافر – قوى تجاذب )
قانون التجاذب و التنافر بين شحنتين :
الشحنات المتشابهة تتنافر و الشحنات المختلفة تتجاذب .
قانون كولوم :
قوى التجاذب أو التنافر بين شحنتين تتناسب طرديا مع حاصل ضرب الشحنتين وعكسيا مع مربع المسافة بينهما
... F ? q1 q2 - , ... F ? ??
? F ? ??? ? ? F = K ???
ملحوظة :
القوى الكهربية أكبر كثيرا من قوة التجاذب المادي ، بالرغم أن قوة التجاذب المادي تحفظ الأجرام السماوية
الضخمة في مداراتها .
مثال :
احسب قوة التجاذب الكتلي بين إلكترون ذرة الهيدروجين و نواتها و كذلك القوى الكهربية بينهما علما بأن:
كتلة الإلكترون 9.1×10-31 kg – شحنة الإلكترون 1.6×10-19 C – كتلة البروتون 1.67×10-27 kg
و شحنته تساوى شحنة الإلكترون . ونصف قطر ذرة الهيدروجين 0.5 Ao ( 1 Ao = 10-10 m )
علما بأن ثابت كولوم K = 9 × 109 Nm2/c2 و G = 6.67 × 10-11 Nm2/kg2
س: علل : قوة التجاذب الكهربي هي المسئولة عن تماسك مكونات الذرة ؟
جـ: لأن القوى الكهربية أكبر من قوة التجاذب المادي .
علل : قانون كولوم و قانون الجذب العام من المتماثلات في الطبيعة
جـ: لأن القوة في كلا منهما تتناسب طرديا مع حاصل ضرب الكميتين و عكسيا مع مربع المسافة بينهما .
س: ما الفرق بين قانون الجذب العام و قانون كولوم ؟

وجه المقارنة قانون الجذب العام قانون كولوم
القانون F = ???
F = ???
الثابت G=6.67×10-11 N.m2 /kg2 K = 9 × 109 N.m2/c2
الكمية الفيزيائية الكتلة الشحنة
مجال الجاذبية لقطعة مادية
هو منطقة المحيطة بالكتلة المادية و التي تظهر فيها آثار قوتها الجاذبية
شدة مجال الجاذبية عند نقطة ما :
هو مقدار الجاذبية التي تؤثر على وحدة الكتل (1kg) عند تلك النقطة g = ?? N/kg
س: اثبت أن شدة مجال الجاذبية = العجلة التي تتحرك بها الكتلة عند وضعها في المجال ؟
جـ: من القانون الثاني لنيوتن
... a = ?? ... m = 1 kg ? a = F
س: ما معنى أن شدة مجال الجاذبية عند نقطة ما 5 N/kg ؟
جـ: أي أن قوة الجاذبية المؤثرة على كتلة الجسم عند تلك النقطة = 5N .
س: اثبت أن عجلة الجاذبية الأرضية لأي نقطة على سطح الأرض أو على الأبعاد القريبة منها
g = ?? ؟
جـ: بفرض وضع كتلة m2 على سطح الأرض و كتلة الأرض m1 F = ???
الكتلة m2 تتأثر بقوة جذب بسبب شدة مجال الجاذبية
F = m2g ? m2g = ???? ? g = ??
مثال:
إذا كانت شدة مجال جاذبية القمر 1.62 N/kg كم تكون القوة المؤثرة على جسم كتلته 100 kg
على سطح القمر ؟
طاقة جهد الجاذبية PE :
هي طاقة الوضع لجسم على ارتفاع معين من سطح الأرض
PE = m × g × d
فرق جهد الجاذبية بين نقطتين : (V)
هو مقدار الشغل المبذول لنقل وحدة الكتل بين تلك النقطتين J/kg V = ?? = g × ?d
س: اثبت أن فرق جهد الجاذبية بين نقطتين يعطى من العلاقة V = g×?d ؟
جـ: بفرض جسم كتلته m نقل من نقطة ( أ )
على ارتفاع d1 من سطح الأرض إلى
نقطة (ب) على ارتفاع d2 من سطح الأرض .
PE1 = mgd1
PE2 = mgd2
? ?PE = mgd2 – mgd1
?PE = mg ( d2 – d1 )
?PE = mg?d ??? = g.?d
... V = ?? ? V = g.?d
س: ما معنى أن فرق جهد الجاذبية بين نقطتين 5 J/kg ؟
جـ: أي أن مقدار الشغل المبذول لنقل وحدة الكتل بين تلك النقطتين = 5 J .
انحدار فرق جهد الجاذبية (g) :
هو فرق جهد الجاذبية بين نقطتين المسافة بينهما 1 متر g = ??
سطوح تساوى الجهد :
هي سطوح جميع النقاط عليها متساوية في الجهد .
س: علل يعتبر جهد الجاذبية عند سطح الأرض مساويا للصفر ؟
جـ: لأن ( d = 0 ) ارتفاع الجسم عن سطح الأرض -- و تكون طاقة جهد الجاذبية
PE = m × g × d = m × g × 0 = 0
مثال :
رفعت سيارة في محطة بنزين لغسلها مسافة رأسية تساوى مترين فإذا كانت كتلة السيارة 300 kg و شدة مجال
الجاذبية 10 N/kg احسب طاقة جهد الجاذبية للسيارة .
دلالات g
عجلة السقوط الحر شدة مجال الجاذبية انحدار فرق الجهد
g = ?? g = ?? g = ??
g =9.8 J/kg.m g =9.8 N/kg g =9.8 m/s2

ملاحظة :
الوحدات ( J/kg.m - N/kg - m/s2 ) متماثلة .
تناظر الجهد الكهربي مع جهد الجاذبية
المجال الكهربي لشحنة :
هي المنطقة المحيطة بالشحنة من جميع الجهات و تظهر فيها آثار قوة تنافر أو تجاذب .
شدة المجال الكهربي عند نقطة ما في مجال شحنة :
هو القوة المؤثرة على وحدة الشحنات الكهربية ( 1 كولوم ) عند تلك النقطة .
? = ?? = ?? N/C
س: اثبت أن شدة المجال الكهربي عند نقطة ما ? = ?? ؟
جـ: تفرض شحنة (1C) عند مسافة d من شحنة q ؟
? F = ??? = ??
... الشحنة تتأثر بقوة في المجال
F = (1C) ? = ? ? ? = ??
س: ما معنى أن شدة المجال الكهربي لشحنة عند نقطة ما 5 N/C ؟
جـ: أي أن القوة الكهربية المؤثرة على وحدة الشحنة عند تلك النقطة = 5 N
مثال1:
وضعت شحنة موجبة مقدارها 8 × 10-12 C في مجال كهربي شدته 0.5 N/C احسب القوة المؤثرة عليها .
مثال2:
احسب شدة المجال الكهربي عند نقطة على بعد 0.4 m من شحنة مقدارها 6.4×10-10 C علما بأن ثابت كولوم k = 9 × 109 N.m2/c2 ؟
















ملاحظات :
1- خط عمل المجال الكهربي هو الخط الذي يدل على اتجاه القوة المؤثرة على وحدة الشحنات الموجبة في مجال الشحنة المؤثرة .
2- خطوط المجال الكهربي تخرج من الشحنة الموجبة و تتجه إلى الشحنة السالبة .
3- عند وضع شحنة موجبة في مجال فإنها تتحرك في نفس اتجاه المجال .
4- عند وضع شحنة سالبة في مجال فإنها تتحرك في عكس اتجاه المجال .
الجهد الكهربي لموصل :
هو الحالة الكهربية للموصل التي تسمح بانتقال الكهربية منه أو إليه عندما يتلامس بجسم آخر.
فرق الجهد الكهربي بين نقطتين :
V = ?? = ?? volt = J/c هو مقدار الشغل المبذول لنقل وحدة الشحنات ( 1 كولوم )
بين هاتين النقطتين .
الفولت :
هو فرق الجهد الكهربي بين نقطتين عندما يبذل شغل مقداره 1 جول لنقل شحنة 1 كولوم بينهما.
س: ما معنى أن فرق الجهد الكهربي بين نقطتين 7 Volt ؟
جـ: أي أنه يلزم بذل شغل 7 جول لنقل شحنة (1C) بين النقطتين .
انحدار فرق الجهد الكهربي
? = ?? // 1m هو فرق الجهد الكهربي بين شحنتين المسافة بينهما
ملاحظة هامة :
شدة المجال الكهربي كمية متجهة و فرق الجهد الكهربي كمية قياسية .
مثال :
احسب الجهد الكهربي عند نقطة تبعد عن شحنة مقدارها 6.4×10-10 C مسافة 0.4 m علما بأن ثابت التناسب
k = 9 × 109 N.m2/c2 ؟
أمثلة للتفريغ الكهربي :
1- يعتبر فرق الجهد الكهربي هو المسئول عن انتقال الشحنات مكن جسم لآخر
إما بالتوصيل المباشر عن طريق التلامس أو بالتفريغ الكهربي .
2- التفريغ الكهربي داخل كرة مفرغة من الزجاج يولد شحنات تتجه نحو نقطة التلامس على سطح الكرة .
3- انتقال الشحنة الكهربية نتيجة فرق الجهد بالتوصيل بين جسمين و تنافر الشعر نتيجة وصول الشحنات
المتشابهة إليه .
4- علل حدوث البرق و الصواعق ؟
جـ: البرق و الصواعق تحدث بفعل التفريغ الكهربي بين سحب مشحونة كهربيا بينهما فرق جهد عالي .
5- حدوث تفريغ كهربي بين ( موصلين – كرتين معدنيتين – نقطتين ) فرق الجهد بينهما كبير
المكثف




يتكون من :
سطحين معدنيين بينهما مادة عازلة – تتجمع الشحنة الموجبة على أحد السطحين و الشحنة السالبة على السطح
الآخر و ينشأ فرق جهد استاتيكي بين اللوحين بسبب وجود الشحنتين - كما ينشأ بينهما مجال كهربي .
السعة الكهربية لمكثف (c) :
C = ?? F = C/volt هي النسبة بين الشحنة الكهربية على اللوحين إلى فرق الجهد بين اللوحين .
ملاحظات :
1- السعة الكهربية لمكثف مقدار ثابت يتغير على حسب تصميم المكثف و المادة العازلة به .
2- في حالة المكثف المكون من لوحين متوازيين المسافة الفاصلة بينهما d فإن V = ?d
3- إذا شحن المكثف بفرق جهد مستمر DC لا يمر فيه تيار كهربي في الوضع النهائي – ولكن يمر تيار شحن
ينتهي عند تمام الشحن بعد زمن يتوقف على كل ما في الدائرة الكهربية من مقاومة .
استخدام المكثفات :
1- تخزين الطاقة الكهربية .
2- حماية طرفي دائرة الاشتعال بالسيارات من الشرارة الكهربية .
3- عزل خطوط القوى الكهربية .
4- دوائر الراديو و التلفزيون لاختيار محطة معينة ( التوليف Tuning )
الفصل الحادي عشر
الكهربية الديناميكية ( التيارية ) و المغناطيسية
الكهربية الديناميكية :
و هي التي تشتمل على كل الظواهر المترتبة على حركة الشحنات الكهربية خلال موصل .
الموصل الكهربي :
هو مادة يمكن أن تنتقل خلالها الشحنات الكهربية مثل الفلزات .
تأثير المجال الكهربي على الإلكترونات الحرة بذرات الفلز :
1- عند وضع موصل ( فلز ) في مجال كهربي
يحدث حركة لإلكترونات الموصل من طرف
لطرف آخر في عكس اتجاه المجال الخارجي
المؤثر بينما تظل الأيونات الموجبة ثابتة .
2- اصطلح على أن حركة الإلكترونات و هي في
عكس اتجاه المجال تكافئ تيار في اتجاه المجال .
س: علل : توهج مصباح كهربي عند مرور تيار كهربي فيه ؟
جـ: لأنه يحدث انتقال جزء من الطاقة الكهربية من الإلكترونات إلى ذرات الموصل ( فتيلة المصباح ) و التي
تقوم بدورها بالتخلص منها إلى الوسط المحيط في صورة إشعاع مرئي .
شروط الحصول على انتقال مستمر الشحنات الكهربية داخل الموصل ؟
1- تزويد أحد طرفيه بشحنات كهربية . وجود مصدر كهربي
2- سحب هذه الشحنات من طرفه الآخر و يتطلب هذا : أن تكون الدائرة الكهربية مغلقة
س: ما هي شروط سريان ( مرور ) التيار الكهربي ؟
1- وجود بطارية ( مصدر كهربي ) . 2- أن تكون الدائرة الكهربية مغلقة .
س: وضح مع الرسم تركيب دائرة كهربية بسيطة مبينا فائدة كل جزء من أجرائها ؟
1- بطارية كمضخة للإلكترونات
( و القوة الدافعة الكهربية للبطارية تنتج عن تغيرت كيميائية تحدث داخل البطارية ) .
2- أميتر لقياس شدة التيار .
3- ريوستات للتحكم في شدة التيار .
4- مفتاح لفتح و غلق الدائرة .
** جميع الأجزاء السابقة متصلة معا على التوالي
التيار الكهربي
هو فيض من الشحنات الكهربية يسرى من أحد طرفي الدائرة ( القطب الموجب )
إلى الطريق الآخر ( القطب السالب ) .
** و قد اصطلح على أن التيار يسرى من القطب الموجب إلى القطب السالب خارج المصدر .
شدة التيار الكهربي :
هو كمية الشحنة الكهربية المارة خلال مقطع معين في الثانية الواحدة
I = ?? A = c/s
الأمبير :
هو شدة التيار الكهربي عندما يكون معدل سريان كمية الكهربية واحد كولوم في الثانية
** سميت الوحدة بهذا الاسم نسبة لاسم العالم أمبير مكتشف التيار الكهربي .
س: ما معنى أن شدة التيار الكهربي = 2A ؟
جـ: أي أن مقدار الشحنة الكهربية التي تمر في الدائرة في الثانية الواحدة = 2C
فرق الجهد الكهربي بين نقطتين :
هو مقدار الشغل المبذول لنقل شحنة 1C بين النقطتين
V = ?? volt = J/c
الفولت : ( العالم فولتا )
هو فرق الجهد الكهربي بين نقطتين عندما يبذل شغل مقداره واحد جول لنقل شحنة
مقدارها 1 كولوم بين النقطتين .
ملاحظات :
1- تقاس شدة التيار الكهربي بالأميتر و الذي يوصل في الدوائر على التوالي .
2- يقاس فرق الجهد الكهربي بين نقطتين بالفولتميتر و الذي يوصل في الدوائر على التوازي.
س: ما معنى أن فرق الجهد الكهربي بين نقطتين = 5V ؟
جـ: أي أن مقدار الشغل المبذول لنقل شحنة 1 كولوم بين النقطتين = 5 J .
دراسة العلاقة بين فرق الجهد و شدة التيار ( قانون أوم )
المقاومة R :
هي الممانعة التي يلاقيها التيار أثناء مروره في موصل أو سلك .
أو هي نسبة بين فرق الجهد بين طرفي في موصل إلى شدة التيار المارة به .
الأوم : هو مقاومة موصل يمر به تيار شدته واحد أمبير
عندما يكون فرق الجهد بين طرفيه واحد فولت .
س: استنتج المقاومة الكلية لعدة مقاومات متصلة على التوالي ؟
جـ:



يكون التيار المار في المقاومات ثابت أي أن : I = I1 = I2 = I3
بينما يتجزأ فرق الجهد الكلي أي أن : VB = V1 + V2 + V3
? I R` = I R1 + I R2 + I R3
? I R` = I ( R1 + R2 + R3 )
? R` = R1 + R2 + R3
ملاحظة
يمكن تشبيه توزيع فرق الجهد على المقاومات في حالة التوصيل على التوالي بتوزيع ( تبديد ) طاقة الوضع لكرة
تتدحرج من قمة مدرج إلى أسفل على عدة مراحل .
القوة الدافعة الكهربية لمصدر كهربي (VB ) :
هي مقدار الشغل الكلي المبذول لنقل شحنة 1C عبر الدائرة الكهربية و المصدر
( و تقدر بنفس وحدات فرق الجهد ) .
VB = ?? Volt = J/c

الطاقة الكهربية و الحرارة المتولدة في الأسلاك
س: اثبت أن الطاقة الكهربية المستنفذة في الأسلاك تعطى من العلاقة W = V I t ؟
... V = ?? ? W = V.q ? (1)
... I = ?? ? q = I.t ? (2)
بالتعويض من (2) في (1)
? w = V. I .t Joule
مثال : بطارية قوتها الدافعة الكهربية 1.5 V وصلت في دائرة كهربية فمر في الدائرة
تيار شدته 0.2 A لمدة 5 ثواني – احسب مقدار الطاقة الكهربية المستنفذة .
س: علل : ارتفاع درجة حرارة موصل عند مرور التيار الكهربي فيه ؟
جـ: لأنه يحدث احتكاك بين إلكترونات التيار و ذرات الموصل بسبب زيادة الطاقة الداخلية له
فترتفع درجة حرارته عن الوسط المحيط .
ملاحظة عند مرور تيار في موصل يتولد طاقة حرارية تساوى الطاقة الكهربية المستنفذة لتبقي درجة حرارة
الموصل ثابتة حيث يفقد الموصل الطاقة الحرارية إلى الوسط المحيط عن طريق الحمل أو الإشعاع أو التوصيل
فيما يسمى ( بالاتزان الديناميكي ) .
تجربة عملية لإثبات تساوى الطاقة الكهربية المستنفذة و الطاقة الحرارية الناتجة
( الاتزان الديناميكي )
فكرة التجربة : الطاقة الكهربية المستنفذة = الطاقة الحرارية الناتجة
خطوات العمل : 1- نعين كتلة المسعر فارغا ثم نضع به كمية من الماء و نعين كتلته ثم نوجد كتلة الماء
( كتلة المسعر m1 - و كتلة الماء بداخله m2 )
2- نعين درجة الحرارة الابتدائية للمسعر و الماء ( t1 co )
3- نصل الدائرة الموضحة بالرسم ثم نغلق الدائرة و نمرر تيار شدته ( I ) لمدة معينة (t) . ( 10 دقائق )
4- نقيس شدة التيار ( I ) و كذلك فرق الجهد (V) و نقيس درجة الحرارة النهائية (t co) .
5- نحسب الطاقة الكهربية المستنفذة W = V I t Joule
6- نحسب الطاقة الحرارية الناتجة Qth = (m1Cth1 + m2Cth2 ) ( t2 - t1 )
7- نقارن بينهما نجد أن W = Qth





مثال : في تجربة مسعر جول كانت شدة التيار الكهربي في ملف التسخين 1A و فرق الجهد بين طرفيه
2V وزمن مرور التيار 35.75 min و كتلة مسعر جول 0.01 kg و حرارته النوعية 900 J/kg.ko
و كتلتة الماء 0.1 kg فإذا كان الارتفاع في درجة حرارة المسعر و الماء نتيجة لمرور التيار في ملف التسخين
10 co فاحسب كلا من الطاقة الكهربية المستنفذة و الحرارة الناتجة .
القدرة الكهربية Pw
القدرة الكهربية :
هي المعدل الزمني لبذل شغل .
هي الطاقة الكهربية المستنفذة في زمن قدره واحد ثانية V I = Pw = ??
وحدات القدرة الكهربية : Watt = J/s = volt . Amber
س: ما معنى أن مصباح مكتوب عليه - ( 100 watt , 200 volt ) احسب شدة التيار المار
في المصباح عند تشغيله - و ما هي مقدار مقاومة فتيلته ؟
1- 100 watt : أي أن الطاقة الكهربية المستنفذة في المصباح عند تشغيله لمدة ثانية = 100 J .
2- 200 volt : أي أن المصباح يعمل على فرق جهد قدره 200 volt
( و هو أن الشغل المبذول لنقل شحنة 1 كولوم = 200 J ) .
I = ?? = ?? = 0.5 A
R = ?? = ?? = 400 ?
ملحوظة : يمكن تحويل القدرة من كيلو وات إلى وات k.watt = 1000 watt .
وحدات قياس الطاقة الكهربية المستنفذة
وحدة عملية وحدة تجارية
k.wh = 3.6 × 106 J J = w.s
ملاحظات :
1- الكيلو وات ساعة :
• طاقة كهربية تكفي لإنارة مصباح قدرته 100 watt لمدة 10 ساعات .
• طاقة كهربية تكفي لإنارة مصباح قدرته 25 watt لمدة 40 ساعات .
• تسخين 8.6 لتر من الماء من 0 co إلى قرب درجة الغليان .
2- يستخدم العداد الكهربي في المنازل و المنشآت لتسجيل الطاقة الكهربية المستنفذة بالكيلووات . ساعة .
س: ما هي أهمية معرفة القدرة الكهربية للأجهزة المنزلية ؟
1- يمكن حساب الطاقة الكهربية المستنفذة W = Pw× t ( J ) بدون استخدام الأميتر و الفولتميتر .
2- لمعرفة حد الأمان لشبكة التوصيلات الكهربية بالمنزل لأن من الممكن تشغيل عدد من الأجهزة
مجموع قدرتها كبير في وقت واحد -- مما يسبب ارتفاع درجة حرارة الأسلاك
مما يسبب احتراق الأسلاك و انقطاع التيار الكهربي .
س: علل : من الخطأ استبدال سلك المنصهر بسلك سميك من النحاس ؟
جـ: و ذلك لأن السلك السميك مقاومته صغيرة فلا ترتفع درجة حرارته و ترتفع درجة حرارة أسلاك شبكة
التوصيلات مما يؤدى إلى تدمير شبكة التوصيلات بالمنزل .
مثال1: مصباح قدرته 100 watt احسب الطاقة الكهربية التي سيستهلكها عند تشغيله لمدة 10 min ؟
مثال2: الشبكة الكهربية في أحد المنازل مصممة لاحتمال تيار أقصاه 10 A تحت فرق جهد 220 V
و تطلب الأمر استخدام أجهزة مختلفة في نفس الوقت مجموع قدرتها 3300 W ماذا يحدث؟
ملحوظة عندما يكون شدة التيار المار أكبر من شدة التيار الذي تتحمله الشبكة يؤدى إلى
انقطاع التيار عن طريق احتراق المنصهر أو فتح مفتاح الحماية .
س: ما هي النتائج المترتبة على تولد حرارة في الموصلات ؟
أ- نتائج غير مرغوب فيها :
1- مثل تولد حرارة في الأسلاك أثناء مرور التيار الكهربي تختلف قيمتها حسب مقاومة الأسلاك و شدة التيار
( و ذلك يمثل جزءا مفقودا من الطاقة الكهربية . )
2- تلف الأجهزة الكهربية عندما ترتفع درجة حرارتها بمقدار كبير .
ب- نتائج مرغوب فيها :
1- كما في بعض الأجهزة المصممة لهذا الغرض مثل السخان الكهربي و المكواة .
س: علل : يصنع سلك السخان الكهربي من النيكل كروم ؟
جـ: لأن النيكل كروم مقاومته كبيرة مما يولد فيه كمية كبيرة من الحرارة .
س: علل : تصنع أسلاك و ملفات التسخين ذات أطوال و مقاومات نسبية ؟
جـ: حتى لا تتولد كمية كبيرة من الحرارة إلى الحد الذي يسبب انصهارها .
تركيب السخان الكهربي :
1- أسلاك من مادة ذات مقاومة نوعية عالية ( مثل النيكل – كروم) على هيئة ملفات تلف على قطع عازلة
من الفخار أو الميكا .
2- تكون الملفات ذات أطوال و مقاومات مناسبة لا تسمح بارتفاع درجة الحرارة إلى الحد الذي يؤدى
إلى انصهارها .
حساب تكاليف استهلاك الكهرباء
التكاليف = قدرة الجهاز ( بالكيلو وات ) × زمن الاستخدام ( بالساعة ) × ثمن الكيلو وات . ساعة
مثال : إحسب تكاليف تشغيل 5 مصابيح قدرة كلا منها 100 وات و مكواة قدرتها 1200 وات و ثلاجة قدرتها
800 وات لمدة 6 ساعات يوميا في الشهر علما بأن ثمن الكيلو وات ساعة = 8 قروش ؟
تجربة عملية لتعيين الحرارة النوعية للألمونيوم بطريقة كهربية
فكرة التجربة : الطاقة الكهربية المستنفذة = الطاقة الحرارية الناتجة W = Qth
خطوات العمل :
1- اسطوانة مصمتة من الألمونيوم معزولة – بها تجويف يمر به سخان كهربي - و تجويف يمر به ترمومتر
( قطرها حوالي 7.5 cm – و ارتفاعها ( 8 – 10 cm ) )
2- توضع اسطوانة الألمونيوم داخل غلاف من مادة عازلة .
3- نصل السخان بدائرة كهربية كالمبينة بالرسم . 4- نقيس درجة الحرارة الابتدائية t1 co .
5- نغلق الدائرة و نمرر تيار شدته مناسبة ( I ) لمدة معينة (t) و نقيس كلا من شدة التيار
و فرق الجهد (V) ثم نفتح الدائرة و نعين درجة الحرارة النهائية t2 co .
6- نعين كتلة اسطوانة الألمونيوم (m) .
7- نحسب الحرارة النوعية للألمونيوم من القانون :
m.Cth ( t2oc – t1co ) = V I t ? Cth = ??? J/kg.k0



0
مثال :
في تجربة مسعر جول لتعيين الحرارة النوعية للألمونيوم بطريقة كهربية حصلنا على النتائج الآتية
كتلة الألمونيوم = 1 kg و درجة الحرارة الأصلية 27 co و زمن مرور التيار 300 s و شدة التيار
?? A و فرق الجهد 12 V و درجة الحرارة النهائية 44 co احسب الحرارة النوعية للألمونيوم .
المغناطيسية
المواد الممغنطة ( المغناطيسيات )
هي المواد التي لديها القدرة على جذب بعض أنواع المعادن كالحديد أو النيكل إليها .
** وذلك نسبة إلى مدينة ( ماغنسيا ) التي اكتشفت بها الصخور التي لها نفس القدرة على جذب الحديد
وبعض المعادن الأخرى ( وعرفت هذه الصخور فيها بعد بالمغناطيسيات الطبيعية ) .
خواص المغناطيس
1- كل مغناطيس له قطبان أحدهما شمالي و الآخر جنوبي بحيث إذا علق المغناطيس حر الحركة يتجه القطب
الشمالي نحو الشمال الجغرافي و القطب الجنوبي نحو الجنوب الجغرافي .
2- الأقطاب المتشابهة تتنافر و الأقطاب المختلفة تتجاذب .
3- لا يوجد في الطبيعة قطب مغناطيسي مفرد فأي مغناطيس مهما صغر حجمه لابد أن يكون له قطبان أحدهما
شمالي و الآخر جنوبي ( ثنائي القطب المغناطيسي ) .
* و ذلك بخلاف الشحنات الكهربية حيث يمكن الحصول على شحنة موجبة مفردة أو شحنة سالبة مفردة أو يمكن
أن تتواجد شحنتان على طرفي جسم واحد يعرف ( ثنائي القطب الكهربي ) .
4- يوجد حول كل مغناطيسي منطقة تحيط به من جميع الجهات يظهر فيها آثار قوته المغناطيسية تسمى بالمجال
المغناطيسي و هي ممتدة إلى ما لا نهاية من الناحية النظرية .
* و عمليا تنعدم عند أبعاد معينة من المغناطيس يمكن الاستدلال على حدودها باستخدام البوصلة.
5- يشتمل المجال المغناطيسي على عدد من الخطوط الوهمية تعرف بخطوط الفيض المغناطيسي أو
القوى المغناطيسية ( وهي تمثل المسارات التي يمكن أن يتخذها قطب شمالي مفرد إذا ما وجد عند النقاط
المختلفة بالمجال ) وهي خطوط تتجه من القطب الشمالي إلى الجنوبي .
6- يستفاد من خطوط الفيض المغناطيسي في دراسة توزيع القوى المغناطيسية عند كل نقطة في المجال
فيما يعرف ( بشدة المجال المغناطيسي عند نقطة ) أو ( كثافة الفيض المغناطيسي عند نقطة ) .
تخطيط المجال المغناطيسي :
يمكن تخطيط المجال المغناطيسي عمليا باستخدام برادة حديد يتم نثرها على لوح من الزجاج
يوضع تحته المغناطيس .





يلاحظ : تشابه خطوط القوى المغناطيسية مع خطوط القوى الكهربية .
كثافة الفيض المغناطيس عند نقطة :
هي عدد خطوط الفيض التي تمر عموديا بوحدة المساحات المحيطة بتلك النقطة .
ملحوظة هامة كلما زاد ازدحام خطوط الفيض المغناطيسي عند نقطة معينة في المجال عند نقطة معينة في
المجال المغناطيسي زادت شدة المجال ( كثافة الفيض المغناطيسي ) عند النقطة و العكس صحيح ( علاقة طردية ) .
س: علل : ترتبط الخاصية المغناطيسية بالخاصية الكهربية ارتباطا وثيقا ؟
1- وذلك لأن حركة الشحنات الكهربية هي المسئولة عن ظهور الأثر المغناطيسي .
2- فيمكن اعتبار كل ذرة من ذرات المادة بمثابة مغناطيس صغير ثنائي القطب و أن حركة الإلكترونات
تولد مجالا مغناطيسيا .
3- حيث عند التأثير على المادة بمجال مغناطيسي معين يجعل ذلك ذرات المادة تترتب ترتيبا في الاتجاه المؤيد
لتقوية الصفة المغناطيسية بها .
4- ثم سرعان ما تعود إلى حالتها العادية غير الممغنطة بمجرد زوال المجال المغناطيسي الخارجي المؤثر عليها


الأثر المغناطيسي للتيار الكهربي ( ظاهرة أورستد ) :
عند مرور تيار كهربي في ملف لولبي يتولد حوله و بداخله
مجال مغناطيسي يشبه المجال المغناطيسي لقضيب مغناطيسي .

س: ما الفرق بين المغناطيس الدائم و المغناطيس الكهربائي ؟
المغناطيس الدائم المغناطيس الكهربي
** هو المغناطيس الذي يحتفظ بصفاته المغناطيسية
بصفة دائمة
** و يفقد مغناطيسيته بالطرق الشديد أو التسخين الشديد ** هو عبارة عن ملف دائري أو حلزوني ملفوف حول
قلب من الحديد المطاوع يمر به تيار كهربي
** ويفقد مغناطيسيته بمجرد انقطاع التيار
* يستخدم في بعض الأجهزة كالسماعات و أجهزة القياس
التناظري كالأميتر و الفولتميتر و الأوميتر * يستخدم في الأجهزة كالجرس الكهربي و الأوناش المستخدمة في رفع الكتل و المخلفات المعدنية
* و في الأجهزة التي تتحكم في فتح و غلق الدوائر الكهربية ( قاطعات التيار)
س: علل تعتبر الأرض مغناطيس دائم ؟
جـ: و ذلك لأنه يوجد مجال مغناطيسي للأرض
تمتد خطوطه بين القطبين في مسار مغلق .