مجال الظواهر الكهربائية

12 08 2008

II ? مجال الظواهر الكهربائية .

مقترح التدرج في المفاهيم

الحجم الساعي: ?8 سا. دروس ، 4.5 سا .ع.مخبري ، 7.5 سا . مشاريع

المدة

المحتــــوى

المـراجع

1سا

* ما هي الدارة الكهربائية ؟. – تركيب دارة كهربائية

-      تمثيل مخطط دارة كهربائية(رمز : العمود، المصباح، القاطعة، المحرك)

 

1سا

* اشتعال مصباح التوهج :- اشتعال مصباح التوهج ببطارية أعمدة.

1.5 سا

???????????????????? مشروع تكنولوجي

 

1سا

* مكونات مصباح التوهج :? -مكونات مصباح التوهج.

- الدراسة التكنولوجية لمكونات مصباح التوهج

 

1.5 سا

??????????????????? مشروع تكنولوجي

 

1سا

* تركيب الدارات الكهربائية :

- قراءة مخطط دارة كهربائية

- تركيب دارة كهربائية بها أكثر من عنصر كهربائي.

 

1.5 سا

عمل مخبري :النواقل والعوازل

 

1سا

* الدارة الكهربائية من نوع (و) و( أو ) :

-         دارة كهربائية من نوع (و). – جدول الحقيقة لدارة كهربائية من نوع (و)

-        دارة كهربائية من نوع (أو). -جدول الحقيقة لدارة كهربائية من نوع (أو)

 

1سا

*الدارة الكهربائية من نوع (ذهاب ? أياب ).

- دارة كهربائية من نوع (ذهاب – إياب).

- جدول الحقيقة لدارة كهربائية من نوع (ذهاب ? إياب).

 

1.5 سا

عمل مخبري :? التركيبات الكهربائية وأهميتها (على التسلسل، على التفرع،? المختلط).

 

1سا

* ما هي الدارة الكهربائية المستقصرة ؟ .

-         ما هي الدارة الكهربائية المستقصرة ؟

-        ما هو تأثير استقصار دارة كهربائية على المصباح ؟? وعلى بطارية أعمدة ؟

 

1.5 سا

??????????????????? مشروع تكنولوجي

 

1سا

* كيف? نتجنب الدارة المستقصرة ؟

-         الحماية من استقصار الدارة الكهربائية (عزل الأسلاك- استعمال منصهرة) .

-        الحماية في المنزل : ( باستعمال منصهرة ? وقاطعة ).

 

1.5 سا

عمل مخبري : ربط الأعمدة

 

 

الصعوبات في تدريس الوحدات التعلّمية :

 

في هذا المجال نتطرق إلى مفهوم الدارة الكهربائية البسيطة (المغلقة والمفتوحة) دون التعرض إلى مفهوم التيار الكهربائي، حيث نكتفي، في مجال الكهرباء لهذه السنة، بإعطاء النموذج الدوراني للتيار الكهربائي، ونركز فقط على أن السبب الرئيسي لاشتعال مصباح التوهج في الدارة الكهربائية البسيطة، هو الذهاب من أحد قطبي البطارية إلى القطب الأخر عبر سلسلة من الأجسام الناقلة (التي تسمح بإتمام الدورة في النموذج الدوراني للتيار الكهربائي) بما فيها فتيلة مصباح التوهج، وينطفئ مصباح التوهج إذا قطعنا هذه السلسلة المتكونة من الأجسام الناقلة في أية نقطة من نقاط الدارة، الدارة الكهربائية مفتوحة، من هنا ينبغي التركيز على أن اشتعال مصباح التوهج يتوقف على وجوده ضمن مجموعة أجسام ناقلة، تكون فيما بينها دارة كهربائية مغلقة. وبالتالي فتغيير مواضع البطارية أو المصباح أو أحد الأجسام الناقلة في الدارة أو تغيير ترتيبها،? فأنه لا يؤثر على حادثة اشتعال مصباح التوهج .

 

أما عند استبدال أحد الأجسام الناقلة في الدارة الكهربائية المغلقة بجسم آخر عازل (الذي لا يسمح بإتمام الدورة في النموذج الدوراني للتيار الكهربائي) فإن مصباح التوهج لا يشتعل رغم أن الدارة الكهربائية مغلقة، من الناحية الشكلية، لأن وجود الجسم العازل في الدارة الكهربائية المغلقة في هذه الحالة لا يحقق فرضية? النموذج الدوراني للتيار الكهربائي، فتعتبر في هذه الحالة أيضا الدارة مفتوحة. وتبقى الصعوبة دوما عند التلميذ في التمييز بين مفهومي الدارة الكهربائية المغلقة والدارة الكهربائية المفتوحة، وللتغلب على هذه الصعوبة، نحث الأستاذ على التركيز باستمرار على هذين المفهومين من خلال الأنشطة المقترحة في الوحدات التعلمية المختلفة.

 

أما عن عملية القياس في هذا المجال فإننا لم نتعرض إلى مفاهيم فيزيائية كمية يطلب من التلميذ قياسها، إلاّ أنه يمكن إدخال بعض أجهزة القياس للمعاينة.

 

* نموذج دوراني للتيار الكهربائي المقترح

 

يمكن اعتبار ما يجري في الدارة الكهربائية على أنه دقائق تنتقل داخل الأسلاك والأجهزة والمولد وفق حركة منظمة من القطب الموجب إلى القطب السالب للمولد.

-   ?نسمي  » التيار الكهربائي  » الحركة الإجمالية للدقائق.

-   ?نسمي  » الناقل?  » المادة التي تسمح بمرور الدقائق.

-   ?نسمي  » العازل  » المادة التي لا تسمح بمرور الدقائق.

-   ?تتواجد الدقائق في كل الدارة? بحيث تملأ بشكل كامل هذه الدارة .

-   ?يلعب المولد دور المضخة في تحريك الدقائق .

- عند ربط العناصر الكهربائية فيما بينها في الدارة بسلسلة من النواقل، نقول أن الدارة مغلقة : يسري إذن في الدارة تيار من الدقائق .

 

 

 

 

وعند قطع سلسلة النواقل? بعازل، نقول أن الدارة مفتوحة : لا يسري تيار من الدقائق في الدارة

 

+

-

مصباح

عمود

 

 

 

 

 

 

ملاحظة: يوظف هذا النموذج لشرح بعض الوضعيات التعليمية المتعلقة بمفهوم الدارة الكهربائية

 

توضيحات حول الوحدات التعلمية:

 

في حالة اختيار العمل بالوضعية الإشكالية ينبغي على الأستاذ أن يتسلسل في الوحدات التعلمية على النحو الآتي :

 

- كيف يشتعل مصباح التوهج ؟ ما هي الدارة الكهربائية ؟ ( مدمجتين )

- مكونات مصباح التوهج .

- تركيب الدارة الكهربائية.

 

الوحدة التعلمية رقم ?1-2- كيف يشتعل مصباح التوهج؟ ?ما هي الدارة الكهربائية ؟

اقتراح (أ)

?       يقدم الأستاذ? التجهيز الكهربائي التالي (مصباح التوهج، عمود أسطواني، بطارية أعمدة مسطحة، سلك توصيل مغلف ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

?      يشير الأستاذ إلى كيفية رسم العناصر الكهربائية السابقة :

 

مصباح

بطارية أعمدة مسطحة

عمود أسطواني

سلك التوصيل

 

 

 

 

 

 

 

مرحلة الفعل (20 دقيقة )

?أولا / العمل الفردي :

?يطلب الأستاذ من التلاميذ : رسم التركيب الذي يسمح باشتعال المصباح باستعمال بطارية الأعمدة المسطحة مرة وباستعمال العمود الأسطواني مرة أخرى مع إمكانية استعمال سلك التوصيل إذا اقتضت الضرورة دون استعمال أي عنصر آخر.

 

يجمع الأستاذ المنتوج الفردي للتلاميذ.

 

ثانيا / العمل الجماعي :

يطلب الأستاذ من التلاميذ : رسم تركيب واحد أو أكثر يسمح باشتغال المصباح باستعمال بطارية الأعمدة المسطحة مرة وباستعمال العمود الأسطواني مرة أخرى.

 

مرحلة الصياغة ( 10 دقائق )

يجمع الأستاذ اقتراحات المجموعات ثم يرسم مختلف الفرضيات دون أن يميز « الصحيحة  » مع الحرص على وضع المتماثل منها في نفس الصنف. يرفض في هذا المستوى الفرضيات التي لم تحترم التعليمات الموضوعة? في البداية (كاستعمال عدة أسلاك ?أو استعمال قاطعة …).

 

مرحلة المصادقة التجريبية :( 15 دقيقة)

- يوزع التجهيز ليجرب التلاميذ كل التركيبات المتفق عليها .

- يطرح الأستاذ السؤال : هل تشتغل التركيبات أم لا ؟

- ويطلب من التلاميذ تسجيل  » نعم  » لكل تركيب يسمح باشتعال المصباح، وتسجيل « لا » لكل تركيب لا يسمح باشتعال المصباح.

 

 

 

ملاحظة : يحرص الأستاذ على أن لا يقتصر عمل التلاميذ على إشعال المصباح عن طريق  » المحاولة والخطأ « .

 

مرحلة التقنين (10دقائق)

في إطار المناقشة، يبني الأستاذ مع التلاميذ فكرة  » سلسلة الأجسام الناقلة  » أي الأجسام التي تسمح بانتقال الكهرباء? بما فيها المصباح. ويثار حالة غلق السلسلة بجسم عازل .

 

يخلص الأستاذ في نهاية النقاش إلى :

?- إدخال مفهومي الناقل والعازل .

?- التأكيد على شروط اشتعال وانطفاء المصباح .

?- اقتراح? مخطط كهربائي نظامي .

?

يسجل التلاميذ على كراريسهم :?

يوجد نوعان من الأجسام :

?- الأجسام الناقلة : تسمح بمرور الكهرباء .

?- الأجسام العازلة : لا تسمح بمرور الكهرباء .

 

الشرط الضروري لاشتعال المصباح : يجب أن تنتقل الكهرباء من قطب إلى آخر للعمود عبر سلسلة من الأجسام الناقلة بما فيها فتيل (سليك) المصباح. فإذا حدث انقطاع لهذه السلسلة، ينطفئ المصباح.

 

مجموع الرسومات الموافقة لمختلف التركيبات التي تسمح باشتعال المصباح باستعمال عمود تمثل بالمخطط التالي :

 

??????????????????????????????????????????????? عمود

 

 

???????????????????????????????????????????????????? مصباح

?

 

 

التوسع في هذا الحقل التجريبي المرجعي :

 

يقترح الأستاذ على التلاميذ بعض الأمثلة الحقيقية لتركيبات مستعملة في الحياة اليومية وبالخصوص التي تحتوي على قاطعة،? بغرض الكشف عن سلسلة الأجسام الناقلة .

 

 

 

أمثلة :

- مصباح الجيب ببطارية أعمدة مسطحة .

- مصباح غرفة النوم.

 

 

?????

 

 

?

?

?

?

- لعبة بمحرك .

?

?ملاحطة :

? 1- يمكن العودة إلى التركيبات السابقة (المقصاة لعدم تطابقها مع التعليمات) ودراستها من جديد.

?? 2- تستغل هذه الفرصة لاستعمال رموز نظامية أخرى (محرك، قاطعة مفتوحة، قاطعة مغلقة) لتمثيل مخططات الدارات الكهربائية .

?? 3- إدخال النموذج الدوراني للتيار .

 

? الوحدة التعلمية رقم ?3-? (مكونات مصباح التوهج )

- يشير الأستاذ إلى أن مصباح التوهج يختلف عن المصابيح المختلة الأخرى (كالمصابيح المتألقة، والغازية، والطيفية? ) ويكتفي بذكرها من باب الثقافة العلمية .

- يفكك الأستاذ مصباح التوهج حتى يتعرف التلاميذ على مكوناته مع الإشارة إلى الأجزاء الناقلة والأجزاء العازلة ودورها في مصباح التوهج .

ملاحظة : يتم تناول هذا الموضوع بالتوسع في العمل المخبري رقم ?1-( النواقل والعوازل).

 

? الوحدة التعلمية رقم ?4-? (تركيب الدارة الكهربائية )

 

-? يقدم الأستاذ مخططا أو مخططات لـ :

.? دارة كهربائية? تحتوي على مصباح وعمود .

.? دارة كهربائية تحتوي على محرك وعمود.

 

 

 

ثم يطلب من التلاميذ إنجاز تركيبات الموافقة لكل دارة كهربائية .

- يقدم الأستاذ مخططا لدارة كهربائية تحتو على عمود ومصباح ومحرك، موصلين على التفرع، ثم يطلب منهم تحقيق التركيب الموافق .

- يوزع الأستاذ التلاميذ على مجموعات صغيرة? أو فرادى, ويقدم لكل مجموعة أو فرد، عمودا كهربائيا ومصباحين، ويطلب منهم تركيبها في دارة كهربائية بطريقتين مختلفتين بحيث يشتعل المصباحان معا، ثم يطلب منهم رسم المخطط الموافق لكل تركيب.

- ينجز التلاميذ تركيبا لدارة كهربائية تحتوي على مصباحين بحيث يشتعل أحدهما باستمرار والمصباح الثاني، يتحكم في اشتعاله بواسطة قاطعة ثم يطلب رسم المخطط الموافق.

??

الوحدة التعلمية رقم ?5-? (الدارة الكهربائية? من نوع (و) و ( أو))

 

-? يستعمل الأستاذ الرموز العالمية للدارة الكهربائية

? ?(و)???????? ( et ) ????????????(? and )?? .? ( أو)?????????? ( ou)? ??????( ??????( or?? ????

-? تقديم مخطط للدارة الكهربائية من النوع (و).

 

??????????????? مصباح

 

?????????????????? قا1??????????????????? قا2

 

 

 

 

-         يطلب من التلاميذ إنجاز الدارة الكهربائية وتحقيق تجارب تسمح بملء جدول الحقيقة حسب

الإصطلاحات الآتية :

.????? القاطعة مغلقة????????????????????????????? القضية صحيحة (ص)????

.????? القاطعة مفتوحة??????????????????????????? القضية خاطئة?? (خ)

قـــا1

قـــا2

قـــا1?? و قـــا2

المصباح

ص

ص

ص

مشتعل

ص

خ

خ

غير مشتعل

خ

ص

خ

غير مشتعل

خ

خ

خ

غير مشتعل

 

 

 

 

 

 

 

-         تقديم مخطط للدارة الكهربائية من النوع ( أو):

?

 

 

???????????????????????? قا1??

 

 

 

?????????????????????? قا2

ثم يتبع نفس الخطوات السابقة .

 

الوحدة التعلمية رقم ?6-? (الدارة الكهربائية? من نوع ( ذهاب? ـ أياب))

 

-         يتعرض الأستاذ في هذه الوحدة إلى نوع القاطعة التي تستعمل في دارة الإنارة من نوع ذهاب ?إياب،? مع إبراز الفرق بينها وبين? القاطعة البسيطة حسب الرمز النظامي لكل منهما :

 

 

 

 

 

???????????????????????

????????????????????????? القاطعة البسيطة???????????????????????????? القاطعة ذهاب-أياب

 

 

- يجب التركيز على أن القاطعة? ذهاب ? إياب، هي التي تسمح بتحقيق دارة الإنارة من نوع ذهاب ? إياب. على أن يدرك التلاميذ، بأن دارة الإنارة ذهاب ? إياب تقتضي قاطعتين من نوع ذهاب- إياب.

- يذكر الأستاذ الفائدة العملية لدارة الإنارة ذهاب- إياب، بإعطاء مثال تطبيقي من محيط التلميذ كالإنارة المستعملة في رواق المنزل مثلا .

 

 

الوحدة التعلمية رقم ?7 ? 8-? (ماهي الدارة المستقصرة ؟كيف نتجنبها؟ )

 

-         يمكن للأستاذ أن يستعمل مصباحين مربوطين على التسلسل، دلائلهما يتلاءمان مع بطارية الأعمدة المستعملة في الدارة الكهربائية ، فعند ربط سلك ناقل على التفرع بين طرفي المصباح (ص1 ) (الشكل ?1-) فإن هذا المصباح ينطفئ ، ويزداد بذلك توهج المصباح (ص2 ) ويتلف بعد ذلك، وهذا ما يجعلنا، نقول أن استقصار الدارة الكهربائية على المصباح (ص1 ) يؤدي إلى إتلاف المصباح 2 ).

-         إن استقصار الدارة الكهربائية? لا يكون تأثيره فقط على المصباح (ص2 )، بل قد يتلف أيضا بطارية الأعمدة، وذلك عند ربط سلك ناقل على التفرع بين قطبيها. (الشكل ?2- ).

 

 

 

 

 

????????? ?ص1??????????? ص2??????????????????????????????????????????????????????????????? ص1?????????????????????????? ?ص2

 

???? الشكل ?1-???????????????????????????????????????????????????? الشكل ?2-

 

-        من أجل ذلك ينبغي تفادي استقصار الدارة الكهربائية، حتى لا يؤدي ذلك إلى إتلاف عناصرها الكهربائية، مع الإشارة إلى خطورة ذلك على الإنسان، ولهذا علينا أخذ الاحتياطات الأمنية اللازمة لتجنب استقصار الدارة الكهربائية .

-        إن خطورة الكهرباء عموما واستقصار الدارة الكهربائية ، يستوجب منا أخذ الاحتياطات الأمنية الآتية :

?     عدم لمس أي سلك كهربائي مكشوف .

?     عدم غمس أي جهاز كهربائي في الماء? أو تبليله.

?     عدم القيام بإصلاح أي جهاز كهربائي والدارة? الكهربائية مغلقة? ( أي يجب أن تكون الدارة مفتوحة).

 

العمل المخبري رقم ?1- ( النواقل والعوازل )

 

-       استعمال أدوات بسيطة (مسطرة، قطعة نقدية، زجاج، لوحة خشبية جافة، صفيحة بلاستيكية، الطباشير، قلم الرصاص …).

 

 

-       يستعين الأستاذ بالوحدة التعلمية رقم ?3- (مكونات مصباح التوهج ) للتعرف على النواقل والعوازل الموجودة في المصباح .

-       ينبه الأستاذ التلاميذ على أن جسم الإنسان ينقل الكهرباء.

 

 

اقتراح نموذج للعمل المخبري

 

يمكن أن يستعمل هذا العمل المخبري? كتقويم لوحدة الدارات الكهربائية

 

الأدوات : بطارية أعمدة، مصباحان، محرك، صمام ضوئي محمي (L.E.D) ستة (06) أسلاك توصيل، ملقطان (pince? cro.)، بعض العينات من المواد .

إرشادات : - ينبغي أن يكون في كل التركيبات بالإضافة إلى القاطعة وأسلاك التوصيل، جهازا واحدا على الأقل بين قطبي البطارية ?مصباح ? محرك ? صمام ضوئي.

?????????? - يتحقق الأستاذ من سلامة التركيبات المنجزة من قبل التلاميذ.

 

1 ? إنجاز بعض الدارات الكهربائية

??? . يطلب الأستاذ من التلاميذ إنجاز مايلي :

أ‌-     التركيبات لدارات كهربائية .

ب‌-    المخطط الموافق لكل دارة كهربائية .

ملاحظة : يمكن للأستاذ أن يقدم مخططات لتركيبات دارات كهربائية مختلفة ويطلب من التلاميذ إنجاز التركيبات الموافقة، أو العكس .

النشاط الأول :? ينجز التلاميذ تركيبا، يسمح بالاشتعال الدائم للمصباح .

النشاط الثاني : ينجز التلاميذ تركيبا، يشمل مصباحا يتحكم في اشتعاله باستعمال القاطعة وثلاثة أسلاك توصيل فقط .

النشاط الثالث : ينجز التلاميذ تركيبا، يسمح بدوران المحرك.

? النشاط الرابع : ينجز التلاميذ تركيبا، يسمح بإضاءة الصمام الضوئي.

? النشاط الخامس : ينجز التلاميذ تركبين، يسمحان باشتعال المصباحين في آن واحد .

? النشاط السادس : ينجز التلاميذ تركيبا، يحتوي على مصباحين حيث يشتعل أحدهما بصفة دائمة والأخر يتحكم في اشتعاله بقاطعة .

 

 

 

 

2- مخطط الدارة الكهربائية باستعمال الرموز النظامية للعناصر الكهربائية.

 

اسم العنصر

الرمز

مثل مخطط الدارة الكهربائية للتركيب المنجز

في النشاط السادس ( قاطعة مغلقة )

عمود

 

مصباح

قاطعة مفتوحة

 

قاطعة مغلقة

 

 

أسئلة أخرى تكميلية :

?? يطلب من التلاميذ رسم مخططات الدارات الكهربائية لبقية التركيبات في النشاطات السابقة. والإجابة عن الأسئلة الآتية :

. ما هو العنصر الكهربائي الذي تجده في كل التركيبات السابقة ؟.

. ما هو دور القاطعة في الدارة الكهربائية ؟.

. ما ذا تعني الحروف اللاتينية الثلاثة (L.E.D ) للصمام الضوئي ؟.

. ما الفرق بين الصمام الضوئي والمصباح ؟.

 

3 ? الكشف عن النواقل والعوازل

- استبدال القاطعة بعينات لمواد مختلفة? في التركيب الدارة الكهربائية، النشاط الثاني، وملء الجدول التالي :

الرقم

المادة

ملاحظة المصباح

1

 

 

2

 

 

3

 

 

4

.

.

.

 

 

 

 

- تصنيف المواد إلى صنفين :

المواد…….

المواد…….

 

 

.

.

.

 

 

عمل توثيقي تكميلي : يمثل الرسم أدناه منظرا لمقطع مصباح التوهج.

 

الرقم

التسمية

المادة

ناقل

عازل

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

4

 

 

 

 

5

 

 

 

 

6

 

 

 

 

7

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

ملء الجدول أعلاه ، بالبحث عن المعلومات في المراجع المختلفة أو في الإعلام الآلي.

 

العمل المخبري رقم ?2- ( التركيبات الكهربائية? )

-       يركب الأستاذ مصباحا واحدا في دارة كهربائية ثم يطلب من التلاميذ وصل مصباح آخر.

-       يحقق أولا تركيبا على التسلسل ثم? تركيبا على التفرع انطلاقا من مخطط.

-       يمكن تركيب مصباحين على التسلسل أو على التفرع حسب المنفعة، ويستغل الأستاذ شدة توهج المصابيح? لإجراء المقارنة.

-       تؤخذ بعين الاعتبار الدلائل المسجلة على الأعمدة والمصابيح.

-       يبين الأستاذ، في حالة التركيب على التسلسل، أن نزع مصباح من الدارة يؤدي إلى إطفاء المصباح الأخر، أما في حالة الربط على التفرع فيبقى المصباح الثاني مشتعلا.

-       يشير إلى نوع التركيبات الكهربائية المستعملة في المنازل .

 

 

 

العمل المخبري رقم ?3- ( ربط الأعمدة )

 

-                                           يمكن للأستاذ? فتح بطارية أعمدة (البطارية المسطحة) دليلها 4.5 ف، ليبين أنها مكونة من? ثلاثة أعمدة? مربوطة على التسلسل، دليل كل منها 1.5 ف.

-                                           يمكن التطرق إلى مصباح الجيب الذي به أكثر من عمود (1.5ف).

-                                           يمكن للأستاذ أن يطرح الإشكالية الآتية :

 

.? إن تشغيل جهاز كهربائي (محرك، مصباح الجيب، آلة حاسبة …) يحتاج إلى توتر تشغيل معين(يشير الأستاذ إلى الدلائل دون التعرض إلى مفهوم التوتر) فيقدم مجموعة من أعمدة، يكون مجموع توتراتها لا يساوي بالضرورة توتر التشغيل.?

 

يتبع

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




النواقل و العوازل

12 08 2008

 نواقل
–أنصاف النواقل
–عوازل .

إنك على الأرجح تعرف العديد من النواقل والعوازل ، كالنحاس والمطاط .

أما أنصاف النواقل فهي تضم مواد مثل
السيليكون و الجرمانيوم والكربون والسلينيوم وزرنيخيدالغاليوم وسلفيد الرصاص وغيرها……..

يكمن الفرق الهام بين النواقل وأنصاف النواقل والعوازل في عدد الإلكترونات الحرّة الموجودة في المادة . ولعل أفضل الأجسام الصلبة طريقة لدراسة الفروقات بينها تتمثل في استخدام نظرية العصابات في الأجسام الصلبة .

قد يكون معلوم لديك أن الإلكترونات في ذرة مفردة محصورة في سويات طاقة معينة تماما وأن تغيرات الطاقة ضمن الذرة تحدث فقط بين إحدى سويات الطاقة وسوية أخرى . تكون الذرات في الجسم الصلب مرتبطة مع بعضها البعض ويمكن أن تشغل الإلكترونات سلسلة كاملة من سويات الطاقة تتجمع في عصابات يكون الفرق في الطاقة بين السويات ضمن العصابة صغيراجدا مقارنة مع فرجة الطاقة بين بين العصابات .
وتكمن الفروقات الكهربائية بين نوع جسم صلب ونوع آخر في الترتيبات المختلفة للعصابات .

النواقل Conductors :
في الناقل تكون عصابة التكافؤ ممتلئة بالإلكترونات في الوقت الذي تكون فيه عصابة النقل ممتلئة جزئيا فقط. وإضافة كمية قليلة جدا من الطاقة سوف تسمح للإلكترونات بالحركة ضمن عصابة النقل بحيث يرتفع بعضها إلى سوية أعلى ويعود البعض الآخر إلى سويات أخفض . تشكل حركة الإلكترونات هذه نقلا كهربائيا . في بعض النواقل تتراكب فعليا عصابة التكافؤ وعصابة النقل وهذا يعطي بالنتيجة عصابة علوية ممتلئة جزئيا .

أنصاف النواقل الذاتية (التحليلية) Intrinsic semiconductors :

أنصاف النواقل التحليلية وهي مادة تكون نصف ناقلة بحكم طبيعتها الذاتية دون أن يضاف إليها شيء . في نصف الناقل الذاتي تكون عصابة التكافؤ ، مرة أخرى أيضا، ممتلئة لكن عصابة النقل تكون فارغة عند درجات حرارة منخفضة جدا ، مع ذلك تكون فرجة الطاقة بين العصابتين صغيرة جدا بحيث تتمكن الإلكترونات من القفز عبرها بإضافة طاقة حرارية فقط ، بعبارة أخرى يكفي تسخين العينة لإحداث نقل كهربائي . تزداد الناقلية مع درجات الحرارة بقدر ما يتحرر من إلكترونات ، وبالتالي فإن لأنصاف النواقل معاملات درجة حرارة سالبة المقاومة .
فمن أجل الجرمانيوم تبلغ فرجة الطاقة 0،66 إلكترون فولط
وبالنسبة للسيلكون 1،11 إلكترون فولط عند C 5 27 .
عندما يقفز إلكترون إلى عصابة النقل يترك وراءه فراغا أو ثقبا Hole في عصابة التكافؤ . ويكون هذا الثقب بالنتيجة موجبا. وبما ن بإمكان أي إلكترون أن يقفز إليه من جزء آخر من عصابة التكافؤ يبدو لنا وكأن الثقب بحد ذاته قد تحرك . يحدث النقل إما بحركة الإلكترون السالبة ضمن عصابة النقل أو بحركة الثقوب الموجبة ضمن عصابة التكافؤ . يمكن تسبيه نصف الناقل بمرآب سيارات متعدد الطوابق وممتلىء تقريبا تمثل السيارات الإلكترونات والأماكن الفارغة الثقوب(لا يسمح لأية سيارة بدخول المرآب أو الخروج منه وإنما يمكنها فقط التجوال داخله). إذا كانت فكرة الثقوب هذه تبدو لك غريبة ، تأمل كومة تراب والحفرة التي جاءت منهاهذه الكومة في الطريق . إذا ارتطمت بكل من الكومة(الإلكترون) والحفرة(الثقب) وأنت تقود دراجة هوائية سيكون لكليهما تأثير فيزيائي عليك . النقل بواسطة الثقوب الموجبة .

العوازل Insulators :

في العازل تكون عصابة التكافؤ ممتلئة أيضا . لكن في هذه المواد تكون فرجة الطاقة بين عصابة التكافؤ هذه وعصابة النقل الفارغة كبيرة جدا. وسيكون هناك حاجة إلى طاقة كبيرة لجعل الإلكترون يقفز الفرجة ولإبطال العزل (انهيار العزل) . عند درجات حرارو عالية أو تحت تأثير حقول كهربائية كبيرة جدا يحدث الإنهيار وعلى غرار أنصاف النواقل كلما عظمت درجة الحرارة عظم النقل . وعلى غرار أنصاف النواقل أيضا يكون للعوازل معاملات درجة حرارة سالبة للمقاومة .
أنصاف النواقل اللاذاتية Extrinsic semiconductors :
نصف الناقل اللاذاتي هو في الأساس نصف ناقل أضيفت إليه كمية صغيرة من شائبة . تستبدل ذرة شائبة بحوالي ذرة واحدة في كل مليون ذرة تقريبا . تدعى هذه العملية بالتطعيم Doping . يمكن أن يكون للتطعيم بالشوائب تأثيرات ملحوظة تماما على الخواص الكهربائية للمادة . فإضافة ذرة شائبة واحدة في مئة مليون ذرة سوف تزيد من ناقلية الجرمانيوم بمعدل 12 عند درجة حرارة 300 كلفن . ويمكن إجراء تطعيم دقيق جدا بالمشع النتروني .




Circuit électrique

12 08 2008
Circuit électrique
 
Le résumé introductif de cet article est absent ou ne respecte pas les recommandations.
Vous pouvez le créer ou l’améliorer ou en discuter.
Schéma d'un circuit électrique.

Schéma d’un circuit électrique.

Un circuit électrique est un ensemble simple ou complexe de conducteurs et de composants électriques ou électroniques parcouru par un courant électrique.

Lois électriques

Un certain nombre de lois s’applique à tout circuit électrique. À savoir :

  • Loi des nœuds : la somme des courants entrant dans un nœud est égale à la somme des courants sortant de ce nœud.
  • Loi des mailles : la somme algébrique des différences de potentiel électriques est nulle.
  • Loi d’Ohm : la tension aux bornes d’une résistance est le produit de la valeur de cette résistance et le courant la traversant.
  • la transformation delta-étoile
  • Le théorème de Norton : tout circuit résistif est équivalent à une source de courant idéale I, en parallèle avec une simple résistance R.
  • le théorème de Thévenin : un réseau électrique linéaire vu de deux points est équivalent à un générateur parfait dont la tension est égale à la différence de potentiels à vide entre ces deux points, en série avec une résistance égale à celle que l’on mesure entre les points lorsque les générateurs indépendants sont rendus passifs.
  • le théorème de Millman : dans un réseau électrique de branches en parallèle, comprenant chacune un générateur de tension parfait en série avec un élément linéaire, la tension aux bornes des branches est égale à la somme des forces électromotrices respectivement multipliées par l’admittance de la branche, le tout divisé par la somme des admittances.

Circuits basse tension

Les circuits basse tension (BT) concernent l’industrie et le bâtiment.

Un circuit commence au niveau du tableau par un départ spécifique avec une protection indépendante des autres circuits. Généralement, chaque départ comporte un seul câble, dont les conducteurs ont une section adaptée à la protection. Les normes actuelles (France, janvier 2006) :

  1. Disjoncteur 10 ampères = câble 1.5 mm²
  2. Disjoncteur 16/20 A = câble 2.5 mm²
  3. Disjoncteur 32 A = câble 6 mm²
  4. Disjoncteur 40 A = câble 10 mm², sert de protection générale sur les petites installations (les particuliers).

Circuits très basse tension

Le circuits très basse tension (TBT) concerne l’automobile et l’aéronautique.

Le principe est bien sûr le même, sauf que seul le conducteur positif peut être protégé : la carrosserie est connectée au pôle négatif de la batterie et sert donc de conducteur négatif. Les disjoncteurs sont remplacés par des fusibles de petite taille, regroupés très souvent sous le tableau de bord en une boîte à fusibles, autrefois située sous le capot moteur. De plus l’installation, étant en TBT (tension < 50 V), n’a pas besoin de conducteur de sécurité (terre).

Électronique

  • Seuls les circuits de puissances sont généralement protégés, les autres mettant en jeu des courants faibles, voire très faibles.
  • Outre les circuits filaires, l’électronique connait aussi :
    • Circuit imprimé : circuits électriques en piste de cuivre, sur un support plan en bakélite ou résine époxy, reliant les différent composants ; le support est souvent appelé lui-même circuit imprimé, par métonymie.
    • Circuit intégré : ensemble de composants électroniques, réalisant une ou plusieurs fonctions, intégrés dans un seul boîtier simple à utiliser.

Court-circuit

Un court-circuit est un contact entre deux conducteurs. Il entraîne le passage direct du courant «au plus court», d’un conducteur à l’autre au lieu de traverser le reste du circuit. S’il est involontaire, c’est un défaut qui entraîne une augmentation de l’intensité du courant et une élévation potentiellement dangereuse de la température des conducteurs. Pour éviter que le courant de court-circuit ne détruise le circuit d’alimentation, une protection est nécessaire : disjoncteur, fusible, limiteur de courant. Un court circuit peut provoquer un incendie ! Toutefois il est important de savoir que les incendies sont souvent provoqués par des mauvais contacts entre conducteurs, généralement une borne de raccordement mal serrée. En effet un court-circuit provoque une sur-intensité généralement suffisante pour déclencher la protection du compteur installé par EDF (disjoncteur principal). Par contre un mauvais contact provoque des arcs électriques et un échauffement susceptible de provoquer un incendie. Il n’y a pas actuellement de protection contre ce genre de défaut. Il faut donc veiller à la qualité des raccordements. Avis aux bricoleurs du dimanche…




Circuit électrique

12 08 2008

Circuit électrique

Pour des significations homonymes (ou éventuellement des articles homonymes), voir en bas d’article.
Schéma d'un circuit électrique.

Schéma d’un circuit électrique.

En électrocinétique, un circuit électrique est un ensemble simple ou complexe de conducteurs et de composants électriques ou électroniques parcouru par un courant électrique.

Sommaire

[masquer]

Étude des circuits [modifier]

L’étude d’un circuit électrique consiste à déterminer, à chaque endroit, l’intensité du courant et la tension. On utilise pour cela les caractéristiques des composants et des lois simples d’étude des circuits.

Régime continu [modifier]

Un circuit en régime continu (c’est à dire dont les grandeurs ne dépendent pas du temps) contient au minimum un Générateur électrique qui va délivrer une tension (ou un courant) constant(e) et des résistances; on peut avoir aussi un moteur appelé plus généralement récepteur.

L’étude de circuit peut se faire avec les lois suivantes :

  • Les Lois de Kirchhoff (loi des nœuds et loi des mailles) qui donnent les relations entres les différentes grandeurs du circuit.
  • La Loi d’Ohm qui caractérise la tension U aux bornes d’une résistance par rapport à l’intensité I la traversant. Si la résistance est de R : U = RI.

Autres méthodes :

  • La transformation delta-étoile.
  • Le théorème de Norton : tout circuit résistif est équivalent à une source de courant idéale I, en parallèle avec une simple résistance R.
  • Le théorème de Thévenin : un réseau électrique linéaire vu de deux points est équivalent à un générateur parfait dont la tension est égale à la différence de potentiel à vide entre ces deux points, en série avec une résistance égale à celle que l’on mesure entre les points lorsque les générateurs indépendants sont rendus passifs.

Régime transitoire [modifier]

On alimente toujours en courant continu un circuit comprenant un condensateur ou une bobine ou les deux.

Les grandeurs U et I passeront par un régime transitoire, avant d’atteindre un régime permanent.

Régime sinusoïdal [modifier]

On alimente cette fois le circuit en en courant alternatif.

  • On a en fait une Onde électromagnétique qui se propage. On peut étudier le circuit avec les lois connues si la longueur d’onde est négligeable devant les dimensions du circuit. Dans le cas contraire on parlera de lignes de transmission dont l’étude est plus complexe.

Applications [modifier]

Icône de détail Article détaillé : Circuit électronique.

L’électronique analogique va utiliser certaines propriétés des circuits électriques pour réaliser un certain nombre de fonction (Amplification, filtrage, communications …)

Homonymie [modifier]

Icône de détail Article détaillé : Court-circuit.

Un court-circuit est un contact entre deux conducteurs. Il entraîne le passage direct du courant « au plus court », d’un conducteur à l’autre au lieu de traverser le reste du circuit. S’il est involontaire, c’est un défaut qui entraîne une augmentation de l’intensité du courant et une élévation potentiellement dangereuse de la température des conducteurs




مصباح كهربائي +دائرة كهربائية

12 08 2008

مصباح كهربائي

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة

اذهب إلى: تصفح, ابحث

مصبا كهربائي متوهج

مصباح كهربائي متوهج

هذا النوع من المصابيح يعتمد على الطاقة الكهربائية التي يحولها إلى ضوء. تنتج المصابيح الكهربائية الإضاءة بوساطة الطاقة الكهربائية. في عام 1879 ابتكر المخترع الأمريكي توماس أديسون أول مصباح كهربائي عملي بعد اجراء 99 تجربة فاشلة كادت ان تصيبة باليأس وتقضي علي امالة في ابتكار ينير للانسانية الليل ولكن لشدة صلابتة وعزمة الذي لا يلين وصل الي ما اراد وكان ذلك في أكثر التجارب اثارة في تاريخ العلم فبعد ان وصل الي الحافة المميتة لاي مخترع وهي الياس استطاع هو وفريق العمل الذي شاركة هذة الملحمة في التجربة المائة باستخدام الخيط القطني في التوصيل وعن طريقة استمر المصباح في الانارة لمدة 40 ساعة متواصلة وبعدها احترق وقام اديسون بعد ذلك بمحاولات ناجحة لاطالة المدة. وسرعان ما انتشرت المصابيح الكهربائية منذ بداية القرن العشرين، وحلت محل الأنواع الأخرى من المصابيح. تنتج المصابيح الكهربائية إضاءة أكثر وأجود مما تنتجه الأنواع الأخرى من المصابيح، كما أنها أقل تكلفة وأسهل استعمالا.

[عدل] أنواع المصابيح

نريد تقريرا

[عدل] مصابيح تفريغ الغازات

  • مصابيح فلورسنت
  • مصابيح صوديوم (ضغط عالى و منخفض)
  • مصباح نيون
  • مصابيح الزئبق ذات الضغط العالى
  • مصابيح الهاليدالمعدنى

دائرة كهربائية

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة

(تم التحويل من دارات كهربائية)
اذهب إلى: تصفح, ابحث

الدائرة الكهربائية هي عبارة عن طريق ( من الأسلاك ) تمر عبره الكهرباء ، ولصنع دارة نحتاج إلى عمود ومصباح وأسلاك توصيل،تستخدم الأسلاك لتوصيل مربطي المصباح بطرفي العمود ،ووظيفة العمود هي توليد تيار كهربائي يمر عبر الأسلاك إلى المصباح،فيضيء عند مرور التيار فيه .

قاطع التيار للتحكم في إضاءة أو إطفاء مصباح ما بسهولة يستعمل قاطع التيار . يعمل قاطع التيار على إغلاق الدارة الكهربائية ليمر التيار ويضيء المصباح ،نقول أن الدارة مغلقة ،أو على إبقاءها مفتوحة فلا يصل التيار الكهربائي ولا يضيء المصباح ونقول أن الدارة مفتوحة .

ملحوظة: يسمى العمود مولدا والمصباح مستقبلا. العمود والمصباح وقاطع التيار عناصر لها مربطان تسمى ثنائيات القطب.

خلاصة: تتكون دارة كهربائية بسيطة من ثنائيات قطب مركبة بواسطة أسلاك الربط، وتحتوي على مولد وقاطع التيار ومستقبل

تمثيل الدارة الكهربائية

لتمثيل الدارة الكهربائية نستعمل رموزا لمختلف عناصرها: