المناهج الدراسية
تسجيل الدخول

المناهج الدراسية

الفيزياء

الفصل الأول - التيار الكهربي وقانون أوم وقانونا كيرشوف

0/36

الفصل الثاني - التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي وأجهزة القياس

0/32

الفصل الثالث - الحث الكهرومغناطيسي

0/45

الفصل الرابع - دوائر التيار المتردد

0/23

الفصل الخامس - ازدواجية الموجة والجسيم

0/31

الفصل السادس - الأطياف الذرية والأشعة السينية

0/17

الفصل السابع - الليزر وتطبيقاته

0/17

الفصل الثامن - الإلكترونيات الحديثة

0/35

دروس إضافية

0/145
نص الدرس

الدرس الأول: الأميتر الحراري ودوائر التيار المتردد المفردة

الفيزياء

الدرس الأول: الأميتر الحراري ودوائر التيار المتردد المفردة

مقدمة

مقدمة

  • التيار المتردد وتردده ومميزاته، والقيمة الفعالة للتيار المتردد.
  • تركيب الأميتر الحراري وفكرة عمله وعيوبه ولماذا لا يصلح الأميتر ذو الملف المتحرك للتيار المتردد.
  • سلوك التيار المتردد في دائرة تحتوي على عنصر واحد فقط مقاومة أومية أو ملف حث أو مكثف، والمفاعلة الحثية والسعوية.

🌳 شجرة المفاهيم

الدرس الأولالأميتر الحراري ودوائر التيار المتردد المفردة
├── أولًاالتيار المتردد وتردده

│ ├── تعريف التيار المتردد

│ ├── التردد

│ └── القيمة الفعالة

وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
├── ثانيًامميزات التيار المترددمميزاتالتيارالمتردد
├── ثالثًاالأميتر الحراريالأميترالحراري
•│ ├── لماذا لا يصلح الأميتر ذو الملف المتحرك؟لماذايصلحالأميترالملف

│ ├── التركيب

│ ├── طريقة العمل

│ ├── تدريج الأميتر الحراري

│ ├── عيوب الأميتر الحراري

│ └── أسئلة “علل”

├── رابعًا←التيار المتردد في مقاومة أومية عديمة الحث

│ ├── الدائرة وقانونها

│ └── فرق الطور

├── خامسًا←التيار المتردد في ملف حث عديم المقاومة

│ ├── ما يحدث في الدائرة

│ ├── فرق الطور

│ ├── المفاعلة الحثية

│ └── توصيل الملفات

├── سادسًا←التيار المتردد في دائرة مكثف

│ ├── تذكير بالمكثف

│ ├── مع المصدر المتردد

│ ├── فرق الطور

│ ├── المفاعلة السعوية

│ └── توصيل المكثفات

└── سابعًا←مقارنة بين العناصر الثلاثة
الدرس الأول: الأميتر الحراري ودوائر التيار المتردد المفردة · 1 / 9
أولًا: التيار المتردد وتردده

أولًا: التيار المتردد وتردده

شكل 1: رسم توضيحي — النقطة 1: التيار المتردد وتردده يمثل الشكل التيار المتردد بمنحنى جيبي تتغير فيه الشدة والاتجاه دوريًا، فيبدأ من الصفر ويصل إلى نهاية عظمى ثم يهبط وينعكس اتجاهه في كل نصف دورة. ويُقاس التردد بعدد الدورات الكاملة في الثانية بوحدة الهرتز، ويبلغ تردد التيار في مصر نحو 50 هرتز.
شكل 1: رسم توضيحي — النقطة 1: التيار المتردد وتردده يمثل الشكل التيار المتردد بمنحنى جيبي تتغير فيه الشدة والاتجاه دوريًا، فيبدأ من الصفر ويصل إلى نهاية عظمى ثم يهبط وينعكس اتجاهه في كل نصف دورة. ويُقاس التردد بعدد الدورات الكاملة في الثانية بوحدة الهرتز، ويبلغ تردد التيار في مصر نحو 50 هرتز.

تعريف التيار المتردد

  • التيار المتردد تيار تتغير شدته دوريًا من الصفر إلى نهاية عظمى، ثم تهبط إلى الصفر خلال نصف دورة.
  • بعد ذلك ينعكس اتجاهه فتزداد شدته من الصفر إلى نهاية عظمى ثم تقل إلى الصفر في نصف الدورة الثاني.
  • يتكرر تغير شدة التيار بالكيفية نفسها في كل دورة.
  • يُمثَّل التيار المتردد بيانيًا بمنحنى جيبي، فتتغير شدة التيار والقوة الدافعة في الشدة والاتجاه تبعًا لقانون الجيب للزاوية من 0 إلى 360°.

التردد

  • تردد التيار المتردد (f) عدد الذبذبات (الدورات الكاملة) التي يعملها التيار في الثانية الواحدة، ويقاس بالهرتز (Hz).
  • هو نفس عدد دورات ملف المولد في الثانية الواحدة.
  • التردد الشائع في شبكة الكهرباء المنزلية 50 Hz.
  • السرعة الزاوية للملف ω = 2π f.

القيمة الفعالة

  • القيمة الفعالة للتيار المتردد قيمة التيار المستمر الذي يولد الأثر الحراري نفسه في المقاومة نفسها خلال الزمن نفسه.
  • تحسب منها قراءة الأجهزة، وعلاقتها بالنهاية العظمى:

Ieff = 0.707 Imax

Veff = 0.707 Vmax

✍️ أمثلة محلولة

  1. جهد المنزل الفعال 220 V. احسب النهاية العظمى للجهد.
  2. الحل:

Vmax = Veff / 0.707

Vmax = 220 / 0.707 ≈ 311 V

الدرس الأول: الأميتر الحراري ودوائر التيار المتردد المفردة · 2 / 9
ثانيًا: مميزات التيار المتردد

ثانيًا: مميزات التيار المتردد

شكل 2: رسم توضيحي — النقطة 2: مميزات التيار المتردد يعرض الشكل أهم مميزات التيار المتردد، فيمكن رفع جهده أو خفضه بالمحولات، مما يتيح نقل الطاقة لمسافات بعيدة بخسارة قليلة. كما يمكن تحويله إلى تيار مستمر بالتقويم، ويحقق أثره الحراري في المقاومة الأومية كالتيار المستمر، لأن الأثر الحراري لا يتوقف على اتجاه التيار.
شكل 2: رسم توضيحي — النقطة 2: مميزات التيار المتردد يعرض الشكل أهم مميزات التيار المتردد، فيمكن رفع جهده أو خفضه بالمحولات، مما يتيح نقل الطاقة لمسافات بعيدة بخسارة قليلة. كما يمكن تحويله إلى تيار مستمر بالتقويم، ويحقق أثره الحراري في المقاومة الأومية كالتيار المستمر، لأن الأثر الحراري لا يتوقف على اتجاه التيار.
  • يمكن رفع أو خفض قوته الدافعة بحسب الحاجة باستخدام المحولات الكهربية.
  • يمكن نقل الطاقة الكهربية المترددة من محطات التوليد إلى أماكن الاستهلاك لمسافات بعيدة دون فقد كبير باستخدام المحولات.
  • يصلح في كثير من الاستخدامات، لكنه لا يصلح في بعض العمليات مثل التحليل الكهربي والطلاء بالكهرباء.
  • يمكن تحويله إلى تيار مستمر (بالتقويم) عند الحاجة.
  • له تأثير حراري كالتيار المستمر عند مروره في مقاومة أومية، لأن الأثر الحراري لا يتوقف على اتجاه التيار.
الدرس الأول: الأميتر الحراري ودوائر التيار المتردد المفردة · 3 / 9
ثالثًا: الأميتر الحراري

ثالثًا: الأميتر الحراري

شكل 3: الأميتر الحراري — الأميتر الحراري يوضح الشكل الأميتر الحراري، وهو جهاز يقيس شدة التيار المتردد أو المستمر اعتمادًا على تمدد سلك عند مرور التيار فيه. ولا يصلح الأميتر ذو الملف المتحرك لقياس التيار المتردد، لأن المؤشر لا يستقر مع تغير شدة التيار واتجاهه باستمرار.
شكل 3: الأميتر الحراري — الأميتر الحراري يوضح الشكل الأميتر الحراري، وهو جهاز يقيس شدة التيار المتردد أو المستمر اعتمادًا على تمدد سلك عند مرور التيار فيه. ولا يصلح الأميتر ذو الملف المتحرك لقياس التيار المتردد، لأن المؤشر لا يستقر مع تغير شدة التيار واتجاهه باستمرار.
شكل توضيحي معتمد — رسم توضيحي — النقطة 3: الأميتر الحراري←يوضح المظهر التركيبي والوظيفي بالتفصيل.
شكل 4: رسم توضيحي — النقطة 3: الأميتر الحراري يعرض الرسم المكونات الداخلية للأميتر الحراري، ومنها سلك معدني رفيع يتمدد عند مرور التيار فيه فيحرك مؤشرًا على التدرج. ويتناسب مقدار التمدد مع الأثر الحراري للتيار، لذلك يُقرأ على التدرج القيمة الفعالة للتيار المتردد.
شكل 4: رسم توضيحي — النقطة 3: الأميتر الحراري يعرض الرسم المكونات الداخلية للأميتر الحراري، ومنها سلك معدني رفيع يتمدد عند مرور التيار فيه فيحرك مؤشرًا على التدرج. ويتناسب مقدار التمدد مع الأثر الحراري للتيار، لذلك يُقرأ على التدرج القيمة الفعالة للتيار المتردد.

لماذا لا يصلح الأميتر ذو الملف المتحرك؟

  • فكرة عمل الأميتر ذي الملف المتحرك تعتمد على ثبوت شدة المجال المغناطيسي واتجاهه المؤثر على الملف حتى يستقر المؤشر.
  • التيار المتردد تتغير شدته واتجاهه باستمرار فلا يستقر المؤشر عند قراءة محددة.
  • لذلك نستخدم الأميتر الحراري الذي يعتمد على الأثر الحراري للتيار، فيقيس التيار المتردد والمستمر.
  • الأميتر الحراري جهاز يقيس شدة التيار المتردد أو المستمر على أساس تمدد سلك يسخنه التيار المار فيه.
التركيب
سلك رفيعمن سبيكة الإيريديوم والبلاتين، يسخن ويتمدد بمقدار محسوس عند مرور التيار، ومشدود بين مسمارين A وB.
خيط حريرمثبت بمنتصف السلك، ملفوف لفة واحدة حول بكرة P، وطرفه الآخر مشدود بواسطة زنبرك S مثبت في جدار الجهاز ليبقى الخيط مشدودًا دائمًا.
مؤشرمثبت على البكرة يتحرك على تدريج غير منتظم.
مقاومة R(مجزئ للتيار) على التوازي مع سلك الإيريديوم والبلاتين.

طريقة العمل

  • يوصل الأميتر على التوالي في الدائرة المراد قياس شدة التيار فيها.
  • عند مرور التيار يسخن السلك ويتمدد ويرتخي، فيجذبه خيط الحرير وتدور البكرة ويتحرك المؤشر.
  • يثبت المؤشر عندما تثبت درجة حرارة السلك وينتهي تمدده، أي عندما تتساوى كمية الحرارة المتولدة فيه مع كمية الحرارة المفقودة منه.
  • تدل قراءة المؤشر على القيمة الفعالة للتيار المتردد.
  • تتم معايرة التدريج بمقارنة قراءته بقراءة أميتر ذي ملف متحرك موصل معه على التوالي في دائرة يمر بها تيار مستمر.

تدريج الأميتر الحراري

  • تدريجه غير منتظم، وتزداد اتساع أقسامه كلما زادت قيمة التيار.
  • السبب كمية الحرارة المتولدة في السلك تتناسب طرديًا مع مربع شدة التيار (I2).

عيوب الأميتر الحراري

وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
بطء
  • تحرك المؤشر عن الصفر حتى يثبت
  • وبطء عودته إلى الصفر بعد قطع التيار
تحركالمؤشرالصفريثبت
•يتأثر سلك الإيريديوم والبلاتين بدرجة حرارة الجو ارتفاعًا وانخفاضًا فيحدث خطأ في الصفريتأثرالإيريديوموالبلاتينبدرجة
العلاجشد السلك على لوحة معزولة عنه من مادة لها معامل التمدد نفسهالسلكلوحةمعزولةمادة
أسئلة "علل"
يُستخدم الإيريديوم-بلاتين في السلكلأنه يتمدد بمقدار محسوس عند مرور التيار ولا يتأكسد بسهولة.
تدريج الأميتر الحراري غير منتظملأن الحرارة تتناسب مع I2 فيزيد اتساع الأقسام بزيادة التيار.
يصلح الأميتر الحراري للتيارين المتردد والمستمرلأن الأثر الحراري لا يتوقف على اتجاه التيار.
الدرس الأول: الأميتر الحراري ودوائر التيار المتردد المفردة · 4 / 9
رابعًا: التيار المتردد في مقاومة أومية عديمة الحث

رابعًا: التيار المتردد في مقاومة أومية عديمة الحث

شكل 5: رسم توضيحي — النقطة 4: التيار المتردد في مقاومة أومية عديمة الحث يبيّن الرسم أن الجهد والتيار في المقاومة الأومية عديمة الحث في طور واحد، فكلاهما يصل إلى قيمته العظمى في اللحظة نفسها. وتعطي العلاقة I = (Vmax/R) sin ωt القيمة اللحظية للتيار بتطبيق قانون أوم، ويمثل الرسم منحنيين جيبيين متطابقين في الطور.
شكل 5: رسم توضيحي — النقطة 4: التيار المتردد في مقاومة أومية عديمة الحث يبيّن الرسم أن الجهد والتيار في المقاومة الأومية عديمة الحث في طور واحد، فكلاهما يصل إلى قيمته العظمى في اللحظة نفسها. وتعطي العلاقة I = (Vmax/R) sin ωt القيمة اللحظية للتيار بتطبيق قانون أوم، ويمثل الرسم منحنيين جيبيين متطابقين في الطور.

الدائرة وقانونها

  • دائرة تتكون من مصدر متردد ومقاومة أومية عديمة الحث ومفتاح موصلة على التوالي.
  • القيمة اللحظية لفرق الجهد بين طرفي المقاومة:

V = Vmax sin ω t

  • وبتطبيق قانون أوم تكون القيمة اللحظية للتيار:

I = (Vmax / R) sin ω t

فرق الطور

  • يتفق الجهد والتيار في المعادلتين، فهما في الطور نفسه.
  • ينمو التيار والجهد معًا ويصلان إلى القيمة العظمى في آن واحد.
  • يُمثَّلان بمنحنيين جيبيين متطابقين، أو بمتجهين طوريين في الاتجاه نفسه.
  • المقاومة الأومية لا تتأثر بتردد التيار، وتستهلك طاقة تتحول إلى حرارة.
الدرس الأول: الأميتر الحراري ودوائر التيار المتردد المفردة · 5 / 9
خامسًا: التيار المتردد في ملف حث عديم المقاومة

خامسًا: التيار المتردد في ملف حث عديم المقاومة

شكل 6: رسم توضيحي — النقطة 5: التيار المتردد في ملف حث عديم المقاومة يوضح الشكل أن الملف الحثي عديم المقاومة يولد قوة دافعة مستحثة عكسية تقاوم تغير التيار، فيكون فرق الجهد بين طرفيه V = L ΔI/Δt. ويتقدم الجهد التيار بزاوية 90° في الطور، ويمثل معدل تغير التيار ميل المماس لمنحنى التيار عند كل لحظة.
شكل 6: رسم توضيحي — النقطة 5: التيار المتردد في ملف حث عديم المقاومة يوضح الشكل أن الملف الحثي عديم المقاومة يولد قوة دافعة مستحثة عكسية تقاوم تغير التيار، فيكون فرق الجهد بين طرفيه V = L ΔI/Δt. ويتقدم الجهد التيار بزاوية 90° في الطور، ويمثل معدل تغير التيار ميل المماس لمنحنى التيار عند كل لحظة.

ما يحدث في الدائرة

  • دائرة من مصدر متردد وملف حث عديم المقاومة ومفتاح على التوالي.
  • عند غلق الدائرة ينمو التيار تدريجيًا بمعدل (Δ I) / (Δ t)، فتتولد بالحث الذاتي قوة دافعة مستحثة عكسية تقاوم التغير في شدة التيار.
  • لهذه القوة التردد نفسه، واتجاهها مضاد لاتجاه قوة المصدر.
  • وبتطبيق قانون كيرشوف الثاني على الدائرة (بإهمال المقاومة الأومية) يكون فرق الجهد بين طرفي الملف:
  • V = (L Δ I) / (Δ t)

فرق الطور

  • معدل تغير التيار (Δ I) / (Δ t) يمثله ميل المماس لمنحنى التيار؛ وهو أكبر ما يمكن عندما I = 0، وينعدم عندما يصل التيار إلى نهايته العظمى.
  • ينتج عن ذلك أن فرق الجهد يتقدم في الطور على التيار بزاوية 90° (ربع دورة).
  • أي أن التيار يتأخر عن فرق الجهد بربع دورة.

المفاعلة الحثية

  • المفاعلة الحثية للملف (XL) الممانعة التي يلقاها التيار المتردد في الملف بسبب حثه الذاتي، وتقاس بالأوم (Ω).
  • تتناسب طرديًا مع كل من تردد التيار ومعامل الحث الذاتي للملف:

XL = 2π f L

  • التيار المار في الملف:

I = V / XL

  • عند التيار المستمر (f = 0) تكون XL = 0 فلا يعيق الملف مرور التيار المستمر إلا بمقاومة سلكه.
  • عند الترددات العالية جدًا تكبر XL كثيرًا فيعمل الملف كدائرة شبه مفتوحة.
  • الملف لا يستهلك طاقة، بل يخزنها في مجال مغناطيسي ثم يعيدها إلى الدائرة.

توصيل الملفات

على التواليالمفاعلة الكلية مجموع المفاعلات:

XL = X1 + X2 + X3

على التوازي

1 / XL = 1 / X1 + 1 / X2 + 1 / X3

إذا تساوت المفاعلات N مرةعلى التوالي XL = N X1 ، وعلى التوازي XL = X1 / N .

✍️ أمثلة محلولة

  • مثال 2 ملف حثه الذاتي 700 mH ومقاومته مهملة، وصل بمصدر متردد قوته الدافعة 200 V وتردده 50 Hz. احسب شدة التيار.
  • الحل:

XL = 2π f L = 2 × 3.14 × 50 × 0.7 = 220 Ω

I = V / XL = 200 / 220 = 0.91 A

الدرس الأول: الأميتر الحراري ودوائر التيار المتردد المفردة · 6 / 9
سادسًا: التيار المتردد في دائرة مكثف

سادسًا: التيار المتردد في دائرة مكثف

  • شكل 7 رسم توضيحي — النقطة 6: التيار المتردد في دائرة مكثف
  • يوضح الشكل دائرة المكثف مع المصدر المتردد، إذ يشحن المكثف ويفرغ شحنته بالتناوب مع تغير القوة الدافعة، فيمر تيار متردد في الدائرة رغم عدم مرور الشحنات خلال العازل.
  • ويكون التيار متقدمًا في الطور على الجهد بزاوية 90°، ويمنع المكثف التيار المستمر لأنه يعمل كدائرة مفتوحة بعد شحنه.
التيار المتردد في دائرة مكثف
التيار المتردد في دائرة مكثف

تذكير بالمكثف

  • المكثف لوحان معدنيان متوازيان تفصل بينهما مادة عازلة.
  • عند توصيله بمصدر يُشحن فيصبح أحد لوحيه موجبًا والآخر سالبًا، ويتكون بينهما فرق جهد V.
  • كمية الشحنة على أحد اللوحين Q = C V ، حيث C سعة المكثف بالفاراد.
  • مع التيار المستمر يشحن المكثف ثم يتوقف مرور التيار، فيعمل كدائرة مفتوحة (يمنع التيار المستمر).

مع المصدر المتردد

  • في نصف الدورة الأول يُشحن المكثف حتى يبلغ فرق الجهد بين لوحيه النهاية العظمى لقوة المصدر.
  • عندما تبدأ قوة المصدر في الهبوط يبدأ المكثف في تفريغ شحنته إلى المصدر، حتى ينعدم الجهد عليه.
  • في نصف الدورة الثاني يُشحن المكثف بشحنة عكسية ثم يفرغ، وتتكرر العملية في كل دورة.
  • هكذا يمر تيار متردد في الدائرة، أي أن المكثف يسمح بمرور التيار المتردد.

فرق الطور

  • شدة التيار اللحظي تتناسب طرديًا مع معدل تغير الشحنة (أو الجهد) على المكثف.
  • نتيجة ذلك أن التيار يتقدم في الطور على فرق الجهد بزاوية 90°، أي أن فرق الجهد يتخلف عن التيار بربع دورة.

المفاعلة السعوية

المفاعلة السعوية للمكثف (XC)←الممانعة التي يلقاها التيار المتردد في المكثف بسبب سعته، وتقاس بالأوم.

XC = 1 / (2π f C)

  • تتناسب عكسيًا مع تردد التيار ومع سعة المكثف.
  • مع التيار المستمر (f = 0) تصبح XC = ∞ ولا يمر تيار.
  • المكثف لا يستهلك قدرة، بل يخزن الطاقة في مجال كهربي ثم يعيدها للدائرة.

توصيل المكثفات

على التواليالشحنة متساوية على كل مكثف، ويكون فرق الجهد الكلي مجموع الفروق، فتكون:

1 / C = 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3

، وللمتساوية: C = C0 / N.
على التوازيفرق الجهد واحد على كل مكثف، فتكون السعة الكلية مجموع السعات:

C = C1 + C2 + C3

، وللمتساوية: C = N C₀.

✍️ أمثلة محلولة

  • مثال 3 ثلاثة مكثفات سعاتها 20 µF و80 µF و40 µF وصلت على التوازي بمصدر متردد 100 V وتردده 50 Hz. احسب شدة التيار.
  • الحل:
  • السعة الكلية

    C = 20 + 80 + 40 = 140

    µ

    F = 1.4 × 10-4 F

  • XC = 1 / (2π f C) = 1 / (2 × 3.14 × 50 × 1.4 × 10-4) = 22.7 Ω

I = V / XC = 100 / 22.7 = 4.4 A

الدرس الأول: الأميتر الحراري ودوائر التيار المتردد المفردة · 7 / 9
سابعًا: مقارنة بين العناصر الثلاثة

سابعًا: مقارنة بين العناصر الثلاثة

  • شكل 8 رسم توضيحي — النقطة 7: مقارنة بين العناصر الثلاثة
  • يقارن الجدول بين المقاومة الأومية والملف والمكثف من حيث الممانعة، فممانعة الملف X_L = 2πfL تزداد بزيادة التردد، وممانعة المكثف X_C = 1/(2πfC) تقل بزيادته، بينما لا تتأثر المقاومة الأومية بالتردد.
  • كما يوضح الجدول فرق الطور ونوع الطاقة في كل عنصر، وهو أساس تحليل دوائر التيار المتردد.
مقارنة بين العناصر الثلاثة
مقارنة بين العناصر الثلاثة
وجه المقارنة مقاومة أومية R ملف حث L مكثف C
الممانعة R

XL = 2π f L

XC = 1 / (2π f C)
فرق الطور الجهد والتيار في طور واحد (0°) الجهد يسبق التيار بزاوية 90° الجهد يتخلف عن التيار بزاوية 90°
العلاقة بالتردد لا تتأثر بالتردد تزداد بزيادة التردد تقل بزيادة التردد
الطاقة تستهلك وتحولها لحرارة تخزن في مجال مغناطيسي تخزن في مجال كهربي
مع التيار المستمر تسمح بالمرور تسمح (XL = 0) تمنع (XC = ∞)
  • الملف يمرر التيار المستمر بسهولة ويعيق المتردد ، أما المكثف فيمنع المستمر ويمرر المتردد.
  • لا تستهلك المفاعلة الحثية أو السعوية قدرة كهربية، وإنما تستهلك القدرة في المقاومة الأومية فقط.
  • .egp-ex{margin:18px 0;border:1px solid rgba(79,63,224,.2);border-radius:16px;overflow:hidden;background:#fff}.egp-ex-h{padding:10px 16px;font-weight:800;background:linear-gradient(90deg,#4f3fe0,#22c1c3);color:#fff}.egp-ex-tabs{display:flex;flex-wrap:wrap;gap:6px;padding:10px 12px;background:#f7f6ff}.egp-ex-b{border:1px solid rgba(79,63,224,.3);background:#fff;border-radius:20px;padding:5px 14px;font-weight:700;cursor:pointer}.egp-ex-b.on{background:#4f3fe0;color:#fff}.egp-ex-p{padding:12px 16px}function egpEx(b,k){var w=b.closest(‘.egp-ex’);w.querySelectorAll(‘.egp-ex-b’).forEach(function(x,i){x.classList.toggle(‘on’,i===k)});w.querySelectorAll(‘.egp-ex-p’).forEach(function(x,i){x.hidden=i!==k})}
الدرس الأول: الأميتر الحراري ودوائر التيار المتردد المفردة · 8 / 9
الموسوعة التعليمية الشاملة والمصطلحات الدقيقة — الأميتر الحراري ودوائر التيار المتردد المفردة (R, L, C) (كتب الوزارة + الامتحان + المعاصر + الوسام)

الموسوعة التعليمية الشاملة والمصطلحات الدقيقة — الأميتر الحراري ودوائر التيار المتردد المفردة (R, L, C) (كتب الوزارة + الامتحان + المعاصر + الوسام)

  • 📖

📌 قاموس المفاهيم والمصطلحات العلمية الدقيقة:

وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
الأميتر الحراري (Hot-Wire Ammeter)جهاز يقيس القيمة الفعالة للتيار المتردد وشدة التيار المستمر معتمداً على الأثر الحراري للتيار الكهربي (Pw = I2 R)جهازيقيسالقيمةالفعالة
سلك البلاتين والإيريديومسلك سبيكة يمر به التيار فيتمدد بالحرارة ويسلك حركة تؤثر على خيط حريري يلف حول بكرة متصلة بمؤشر زنبركي. يتميز بتمدده الواضح عند مرور تيارات ضعيفة وسرعة فقده للحرارةسبيكةالتيارفيتمددبالحرارة
الخطأ الصفري في الأميتر الحراري
  • تأثر سلك البلاتين والإيريديوم بحرارة الجو صيفاً وشتاءً فيتمدد أو ينكمش دون مرور تيار
  • ويُعالج بشد السلك على لوحة لها نفس معامل تمدده الحراري ومعزولة عنه كهربياً
تأثرالبلاتينوالإيريديومبحرارة
المفاعلة الحثية (Inductive Reactance – X_L)الممانعة التي يلقاها التيار المتردد أثناء مروره في ملف حث بسبب حثه الذاتي: X_L = 2π f L بالـ أوم (Ω). الجهد يسبق التيار بزاوية طور 90°الممانعةيلقاهاالتيارالمتردد
المفاعلة السعوية (Capacitive Reactance – X_C)الممانعة التي يلقاها التيار المتردد أثناء مروره في مكثف بسبب شحن وتفريغ لوحيه: X_C = 1 / (2π f C) بالـ أوم (Ω). التيار يسبق الجهد بزاوية طور 90°الممانعةيلقاهاالتيارالمتردد

⚖️ القوانين والعلاقات الرياضية والفيزيائية الحاكمة:

وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
المفاعلة الحثيةX_L = 2π f L = ω L | الحث الذاتي للملف: L = μ N2 A / lالذاتيللملف
المفاعلة السعويةX_C = 1 / (2π f C) = 1 / (ω C) | سعة المكثف: C = Q / V (بالفراد Farad)المكثفبالفرادFarad
زاوية الطور في دائرة ملف نقيV يسبق I بزاوية 90° (θ = +90°)يسبقبزاوية
زاوية الطور في دائرة مكثف نقيI يسبق V بزاوية 90° (θ = -90°)يسبقبزاوية
زاوية الطور في دائرة مقاومة أومية عديمة الحثV و I متفقان في الطور (θ = 0°)متفقان

🔍 الشرح المستفيض والتعليلات العلمية المعتمدة (“علل”):

وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
علل: تدريج الأميتر الحراري تدريج غير منتظم؟
  • لأن كمية الحرارة المتولدة في السلك تتناسب طردياً مع مربع شدة التيار (Q ∝ I2) وليس مع شدة التيار نفسها
  • فتتقارب الأقسام في البداية وتتباعد كلما زاد التيار
كميةالحرارةالمتولدةالسلك
علل: حركة مؤشر الأميتر الحراري بطيئة عند بدء التوصيل وعند قطع التيار؟
  • لأن السلك يستغرق وقتاً حتى تسخن السبيكة وتصل لحالة الاتزان الحراري (معدل اكتساب الحرارة = معدل الفقد)
  • وكذلك وقت ليبرد وينكمش عند انقطاع التيار
السلكيستغرقوقتاتسخن
علل: ينعدم مرور التيار المستمر في دائرة تحتوي على مكثف بعد إتمام شحنه؟لأن فرق الجهد بين لوحي المكثف يصبح مساوياً لفرق جهد المصدر ومضاداً له في الاتجاه فينعدم فرق الجهد المحرك للشحناتالجهدلوحيالمكثفيصبح
وجه المقارنة مقاومة أومية عديمة الحث (R) ملف حث عديم المقاومة (L) مكثف نقي (C)
العلاقة الطورية بين V و I متفقان تماماً في الطور (θ = 0°) الجهد يسبق التيار بربع دورة (+90°) التيار يسبق الجهد بربع دورة (-90°)
نوع الممانعة مقاومة أومية R (أوم) مفاعلة حثية X_L = 2πfL (أوم) مفاعلة سعوية X_C = 1/2πfC (أوم)
استهلاك الطاقة الكهربية تستهلك في صورة طاقة حرارية تخزن في صورة مجال مغناطيسي تخزن في صورة مجال كهربي
تأثير مضاعفة التردد (2f) R تظل ثابتة لا تتأثر بالتردد تتضاعف المفاعلة الحثية (2X_L) تقل المفاعلة السعوية إلى النصف (X_C/2)
💡 كبسولة الفنيات وتريكات الامتحانات والأسئلة الوزارية 2026/2027:
في دائرة الملف الحثيإذا تضاعف التردد فإن التيار يظل ثابتاً لأن الجهد emf_max يتضاعف مع التردد والمفاعلة تتضاعف فيلاشي كل منهما الآخر.
في دائرة المكثفإذا تضاعف التردد فإن التيار يتضاعف 4 مرات (I ∝ f2).

🔬 مخططات ورسوم علمية تخصصية داعمة للفهم

  • نقدم في هذا القسم رسوماً ومخططات بيانية توضيحية معتمدة لتعميق الاستيعاب البصري وتثبيت المفاهيم العلمية الأساسية وفق أحدث النماذج التعليمية التفاعلية.
  • في الملف ذي الحث الذاتي عديم المقاومة يتقدم فرق الجهد بين طرفيه في الطور على التيار بزاوية قدرها 90 درجة.
  • تنشأ في الملف قوة دافعة عكسية بالحث الذاتي تعارض تغيّر شدة التيار الذي أحدثها.
  • تتناسب المفاعلة الحثية للملف طرديًا مع تردد التيار المار فيه ومع معامل الحث الذاتي له.
  • تُحسب المفاعلة الحثية للملف بضرب 2π في التردد، ثم في معامل الحث الذاتي للملف.
  • لا يمنع المكثف مرور التيار المتردد في الدائرة، إذ يتكرر شحنه وتفريغه في كل نصف دورة من المصدر.
  • يتقدم التيار في الطور على فرق الجهد بين لوحي المكثف بزاوية قدرها 90 درجة.
  • تتناسب المفاعلة السعوية للمكثف عكسيًا مع تردد التيار المتردد ومع سعة المكثف.
  • عند توصيل مكثفات على التوالي تكون كمية الشحنة على كل منها متساوية، بينما يتوزع فرق الجهد الكلي بينها.
  • عند توصيل مكثفات على التوازي يكون فرق الجهد بين لوحي كل منها متساويًا، وتكون السعة المكافئة مجموع سعاتها.
  • المعاوقة هي المحصلة الكلية لمقاومة الدائرة ومفاعلاتها معًا في دوائر التيار المتردد.
الدرس الأول: الأميتر الحراري ودوائر التيار المتردد المفردة · 9 / 9