الدرس:3-2 التيار الكهربائي

1. ماذا نعني بالمواد الموصلة للكهرباء؟

المواد الموصلة: هي المواد التي تكون إلكترونات غلافها الخارجي (إلكترونات التكافؤ) ضعيفة الارتباط بالنواة فإن تعرض هذه الإلكترونات إلى مجال كهربائي خارجي سوف تتحرك بين ذرات المواد الموصلة باتجاه معاكس لاتجاه المجال الكهربائي الخارجي المؤثر لأن الإلكترونات سالبة الشحنة.

ملاحظات: مهمة

• الشحنات الكهربائية الساكنة لا تنجز شغلاً.
• الشحنات الكهربائية المتحركة تنجز شغلاً.

2. ما هي المواد العازلة كهربائياً؟

هي المواد التي تكون فيه الإلكترونات الخارجية (إلكترونات التكافؤ) قوية الارتباط بالنواة فلا تتحرك عند تأثير مجال كهربائي خارجي.

ملاحظة: المادة العازلة لا تسمح بمرور التيار الكهربائي خلالها (مثل الخشب، البلاستك، الزجاج، المطاط).

3. ميز بين الموصلات والعوازل من حيث قابليتها على التوصيل الكهربائي؟

• في الموصلات تكون قابلية التوصيل الكهربائي عالية وذلك بسبب ضعف ارتباط إلکترونات المدارات الخارجية بنواة ذرة الموصل.
• أما العوازل فتكون قوة ارتباط إلكتروناتها بنواة ذرتها كبيرة جداً فلا يمكن تحريكها فلا ينساب تياراً كهربائياً خلالها فلا تكون لها قابلية على التوصيل الكهربائي.

4. ماذا ينتج عن حركة الشحنات داخل الموصلات؟

ستنجز الشحنات شغلاً عند حركتها خلال أسلاك التوصيل فيتم نقل الطاقة الكهربائية من مصادر توليدها في أماكن استهلاكها أي ينتج تياراً كهربائياً.

5. كيف يمكن للشحنات أن تتحرك داخل الموصلات؟ وضح ذلك.

يتم حركة الشحنات بتأثير مجال كهربائي خارجي حيث أن الإلكترونات في المدارات الخارجية للموصلات تكون ضعيفة الارتباط بنواتها فعند تعرضها إلى مجال كهربائي خارجي ستتحرك بين ذرات الموصل باتجاه معاكس لاتجاه المجال الكهربائي المؤثر.

6. هل تنجز الشحنات الكهربائية الساكنة شغلاً؟ ولماذا؟

كلا لعدم حركتها.

7. ما سبب حركة الإلكترونات داخل الموصل باتجاه معاكس لاتجاه المجال الكهربائي المؤثر فيها؟

بسبب الشحنة السالبة للإلكترونات.

8. وضح كيف يكون اتجاه حركة الإلكترونات داخل الموصل عند ربطه بين قطبي بطارية؟

يكون اتجاه حركة الإلكترونات داخل الموصل من القطب السالب للبطارية إلى القطب الموجب أي باتجاه معاكس لاتجاه المجال الكهربائي المؤثر.

9. كم نوع من التيارات يتولد في الدائرة الكهربائية؟

• التيار الإلكتروني.
• التيار الاصطلاحي.

10. ميز بين التيار الإلكتروني والتيار الاصطلاحي؟

• التيار الالكتروني: هو التيار الذي يكون فيه اتجاه حركة الالكترونات من القطب السالب الى القطب الموجب في البطارية. ويكون اتجاه التيار الالكتروني معاكس لاتجاه المجال الكهربائي.
• التيار الاصطلاحي (التيار الكهربائي): هو التيار الذي يكون اتجاهه مع اتجاه المجال الكهربائي من القطب الموجب.

11. كيف ينساب التيار الكهربائي في:

1. الموصلات.
2. المحاليل الإلكتروليتية.
3. الغازات.

• الموصلات: يكون ناتجاً عن حركة الإلكترونات فقط داخل الموصل.
• المحاليل الإلكتروليتية: يكون ناتجاً عن حركة الأيونات الموجبة والأيونات السالبة داخل تلك المحاليل
• الغازات: يكون ناتجاً عن تأين الغاز من حركة الأيونات الموجبة والإلكترونات في الغاز.

12. ما المقصود بالمحلول الإلكتروليتي؟

هو المحلول الذي يسمح بانسياب التيار الكهربائي خلاله مثل المحاليل الحامضية ومحاليل الأملاح.

13. ما هو التيار الكهربائي؟ اذكر العلاقة الرياضية مع الوحدات؟

التيار الكهربائي: هي كمية الشحنة المارة خلال وحدة الزمن.

التيار الكهربائي = $\frac{\mathrm{الشحنة} \mathrm{كمية}}{\mathrm{الزمن}}$=

$\mathbf{I}=\frac{\mathbf{q}}{\mathbf{t}}$

• I: التيار الكهربائي يقاس بوحدة الأمبير (A)
• q: كمية الشحنة وتقاس بوحدة الكولوم (C)
• t: الزمن يقاس بالثانية (S)

13. ما المقصود بالأمبير الواحد؟

الأمبير الواحد: هو تدفق كولوم واحد من الشحنات في مقطع موصل خلال ثانية واحدة.

14. ماذا نعني أن تيار كهربائي مقداره (2A) ينساب في سلك موصل؟

يعني أن الشحنة الكهربائية مقدارها (2C) تعبر مقطعًا من السلك خلال ثانية واحدة.

التيارات الصغيرة المقدار تقاس بأجزاء الأمبير:

• ميلي أمبير: $1\mathrm{mA}={10}^{-3}\mathrm{A}$
• مايكرو أمبير: $1\mu A={10}^{-6}A$

15. ما الوسيلة المستخدمة لقياس التيار الكهربائي؟

• الأميتر: لقياس التيار الكهربائي عالي المقدار.
• الميلي أميتر: لقياس التيار الكهربائي صغير المقدار.

16. يمر خلال مقطع عرضي من موصل شحنات كهربائية مقدارها (1.2C) في كل دقيقة، أحسب مقدار التيار المنساب خلال هذا الموصل.

$\begin{array}{r}\mathrm{q}=1.2\mathrm{C},\mathrm{t}=60\mathrm{s},\mathrm{I}=?\\ \mathrm{I}=\frac{\mathrm{q}}{\mathrm{t}}\\ \mathrm{I}=\frac{1.2}{60}=\frac{12}{600}=0.02\mathrm{A}\end{array}$

17. إذا كان مقدار التيار المنساب في موصل يساوي (0.4A) أحسب كمية الشحنة التي تعبر مقطعاً من الموصل خلال:

1s

$I=0.4\mathrm{A},\mathbf{q}=?$

$t=2\mathrm{s}$

$I=\frac{q}{t}$

$0.4=\frac{q}{2}$

$\begin{array}{r}q=0.4\times 2\\ q=0.8\mathrm{C}\end{array}$

4minutes

$4\text{ minutes }=4\times 60=240\mathrm{s}$

$I=\frac{q}{t}$

$0.4=\frac{q}{240}$

$\begin{array}{r}q=0.4\times 240\\ \\ q=4\times 24\\ \\ q=96C\end{array}$

18. إذا كان مقدار التيار المنساب في موصل يساوي (0.6A) أحسب كمية الشحنة التي تعبر مقطعاً من الموصل خلال (120) ثانية.

$\begin{array}{r}I=0.6\mathrm{A},\mathrm{q}=?,\mathrm{t}=120\mathrm{s}\\ \\ \mathrm{I}=\frac{\mathrm{q}}{\mathrm{t}}\end{array}$

$\begin{array}{r}0.6=\frac{q}{120}\\ \\ q=0.6\times 120\\ \\ q=6\times 12=72\mathrm{C}\end{array}$

19. ما المقصود بالتيار المستمر (DC) وما هي مصادره؟

• التيار المستمر (DC): هو التيار الثابت الاتجاه مع مرور الزمن.
• مصادر التيار المستمر: مولدات التيار المستمر والأعمدة الكيميائية (البطاريات).

20. ما المقصود بالتيار المتناوب (AC)؟

التيار المتناوب (AC): هو التيار الكهربائي المنساب خلال موصل باتجاه متغير ومقدار متغير مع مرور الزمن.

21. ميز التيار المستمر الخارج من البطارية والخارج من مولد تيار مستمر؟ أو ما الفرق بين مولد التيار المتناوب ومولد التيار المستمر من حيث التيار الخارج من كل منها؟

• التيار الخارج من البطارية الكهربائية هو تيار مستمر وهو ثابت المقدار والاتجاه (يعد مثالياً).
• التيار الخارج من المولد الكهربائي البسيط هو تيار مستمر وهو ثابت الاتجاه ومتغير المقدار (يعد غير مثالياً).