ﺔﻴﺌﺎﺒﺭﻬﻜﻟﺍ ﺔﻗﺎﻁﻟﺍ ﺩﻴﻟﻭﺘﻭ...

124 بائي والدارات الكهربائية التيار الكهر– الفصل الرابع

رابع الفصلال

الكهرباء المتحركة وتوليد الطاقة الكهربائية


فصلمحتويات ال

مقدمةمقدمة

الكهربائيالكهربائي التيارالتيار

البطارية التجارية والبطارية الجافةالبطارية التجارية والبطارية الجافة

جمع البطارياتجمع البطاريات

الناقلالناقل مقاومةمقاومة

أومأوم قانونقانون

القدرة الكهربائية المنتجة والمستهلكةالقدرة الكهربائية المنتجة والمستهلكة

نقل الطاقة الكهربائيةنقل الطاقة الكهربائية

الدارات الكهربائيةالدارات الكهربائية

لدارات المتسلسلةلدارات المتسلسلةاا

الدارات المتوازيةالدارات المتوازية

..والمنازلوالمنازل العامةالعامة األبنيةاألبنية فيفي الكهربائيةالكهربائية والصيانةوالصيانة الحمايةالحماية طرقطرق

الفصلالفصلملخص ملخص

أسئلةأسئلة


مقدمةمقدمة 44-11

نتيجة التي نستخدمها في حياتنا اليومية ومصانعنااألجهزة الكهربائية تعمل

وسندرس . في المواد الناقلة، وهذا مانسميه التيار الكهربائي حركة الشحنات

في هذه الوحدة كيفية حركة الشحنات ومقاومة المواد لهذه الحركة والطاقة

كما سندرس بعض الدارات الكهربائية البسيطة . هاالكهربائية المصاحبة ل

. ومخاطر األجهزة الكهربائية وسبل الوقاية من مخاطرها وصيانتها

التيار الكهربائي 4-2

أنها تحوي شحنات حرة وتسمح لها ،معادنالك ،ذكرنا في تعريف النواقل

قيدة تماما بل تستطيع إللكترونات في ذرات المادة غير مبالحركة، أي أن ا

الكلية إال أن حركة اإللكترونات. الحركة من مكان آلخر داخل المعدن

وهذا مايحدث في المواد . معدومةهاعشوائية بحيث تكون نتيجة انتقاالت

أما إذا كانت هناك محصلة . تتوفر في حياتنا اليوميةالمعدنية العادية التي

وهذا كهربائيالتيار ال يظهرعندئذ داخل المادة اإللكترونات نسياب ال

من الشحناتفرق جهد كاف يدفعتوفر هولك إال إذا وجد سبب لذاليتحقق

كالبطارية التي نشتريها من السوق أو اضع الجهد العالي للجهد المنخفض مو

).1-4(هرباء الموجودة في الغرفة وهكذا، كما هو موضح بالشكل نقطة الك


المصباح الكهربائي فرق جهد إلضاءة زودتتجارية بطارية ): 1-4(الشكل

الصغير

في بعض ) اإللكترونات(وينتج التيار الكهربائي من حركة الشحنات السالبة

لكننا . ة في مواد أخرىالمواد، بينما ينتج من حركة الشحنات الموجب

سنفترض في هذا الكتاب أن اتجاه التيار الكهربائي هو نفس اتجاه حركة

conventional) التيار التقليديالشحنات الموجبة، الذي يطلق عليه اسم

current) .

ويتم توليد التيار الكهربائي عادة باستخدام مصادر طبيعية لتحويل الطاقة

حيث تتحول طاقة ) 2-4(هربائية، كما في الشكل الميكانيكية إلى طاقة ك

الميكانيكية للماء الساقط من الشالل إلى طاقة حركية تدير المولد عالوض

.المحرك الميكانيكيالذي ينتج تيارا كهربائيا يشغل ) الدينامو (كهربائيال

ية، وهذا مشابه تماما لعملية توليد التيار الكهربائي في الدراجة الهوائية العاد

حيث يؤدي تالمس الدينامو مع إطار الدراجة وهو يدور لتوليد تيار كهربائي

.يشعل مصباح الدراجة

بطارية حرآة اإللكترونات مصباح


تحويل الطاقة الميكانيكية لطاقة كهربائية وبالعكس): 2-4(الشكل

نعرف التيار الكهربائي المار في ناقل ما بمعدل الشحنة المارة من نقطة و

بين طرفيه) سلكا معدنيا (ا أن هناك ناقال فإذا افترضن. معينة بواحدة الزمن

عندئذ تتحرك الشحنات الموجبة من ، )ناتج عن بطارية مثال (فرق جهد

: التيار بالعالقةعطىالجهد العالي للجهد المنخفض وي

QIt

∆=∆

)4-1(

). ثانية/م كولو1الذي يساوي ((A)باألمبير الكهربائي وحدة التيار تعطى و

أو بالمايكروأمبير (mA=10−3 A)تقدر التيارات الضعيفة بالميللي أمبير و

(µA=10−6 A).

شحنة موجبة

مولد آهربائي

محرك ميكانيكي


البطارية التجارية 4-3

ماهو تركيب البطارية التجارية وكيف تعمل لتشغيل المصباح اليدوي وغيره

من األجهزة الكهربائية؟

وتتألف عادة ة كهربائية، قة الكيميائية إلى طاق الطا التجارية البطاريةحولت

اسم بطارية على خلية عادة ولو أننا نطلق (cells)من عدة خاليا كيميائية

وقد صمم الفيزيائي اإليطالي أليساندرو فولتا أول بطارية عملية . واحدة

فرق الجهد بين (وسميت وحدة القوة الكهربائية الدافعة الناتجة عن البطارية

.بالفولت نسبة له) طرفيها

بعض أنواع البطاريات التجارية

في محلول كيميائي مغمورين لوحينساسا من أ الكيميائيةوتتكون البطارية

).3-4(مناسب، كما في الشكل


من الزنك والنحاس في محلول من أسيد الكبريتوحينوقد استخدم فولتا ل

، سالب الشحنةلوحينعل أحد الفاعالت الكيميائية في الخلية لجتتؤدي الف

مصعدبينما يصير الثاني موجب الشحنة ويدعى ، مهبطويطلق عليه اسم

دارة كهربائية ب وعندما توصل البطارية .هماممايؤدي لتشكل فرق جهد بين

يسري تيار كهربائي من اللبوس الموجب للبوس السالب طالما بقي المحلول

عندما تنضب المادة الكيميائية ها تدريجيا ت وتفقد البطارية قو.الكيميائي يتحلل

.فيها

(storage battery)أما بطارية السيارة التي يطلق عليها اسم بطارية تخزين

فتتألف من عدة خاليا كيميائية، ويمكن إعادة شحنها بواسطة إضافة المحلول

فولت، كما في الشكل 12وتتألف بطارية سيارة قوتها . الكيميائي بداخلها

فولت مربوطة على التوالي 2مثال ، من ست خاليا قوة الواحدة ) 4-4(

بحيث يوصل القطب الموجب لواحدة بالقطب السالب للتي تليها وهكذا،

ويقال في هذه الحالة أن الخاليا مربوطة على التسلسل أو التوالي بحيث

تصير القوة الكهربائية الكلية للبطارية مساوية لمجموع قوى البطاريات

).6-4(كما في الشكل لفردية المشكلة لها،ا

محلول كيميائي

حرآة اإللكترونات

كيميائيةبطارية ): 3-4(الشكل

مصعدمهبط


المقاومة الكهربائية 4-4

اليمكن للشحنات الكهربائية أن تتحرك في ناقل ما دون مواجهة إعاقة

، تماما مثلما ة عن طبيعة وتركيب الجسم المعنيومقاومة لحركتها ناتج

فذرات المعادن . ب ماعند حركته في انبو) لزوجة(يواجه سائال مقاومة

تسمح، كما ذكرنا، للشحنات بالحركة فيها واالنسياب بسهولة، بينما اليسمح

سماحها كما تختلف المعادن فيما بينها بسهولة . الخشب أو الشمع مثال بذلك

وعموما فإن .مقاومة كهربائيةوهذا مانسميه ، بداخلها الشحناتلحركة

.ازل وأشباه النواقلمقاومة النواقل أقل بكثير من العو

بطارية سيارة ):4-4(الشكل

جمع بطاريات على التوالي): 5-4(الشكل


مقاومات كهربائية مختلفة

، إذ تختلف مقاومة المعادن نوعهلناقل على الكهربائية مقاومة الوتعتمد

كما تتغير المقاومة حسب الشكل الهندسي للجسم فتزداد . والمواد عن بعضها

. بارتفاع درجة حرارته تزداد، كمامع طوله وتتناقص مع مساحة مقطعه

نسبة للفيزيائي ، (Ω) األومووحدتها Rبـ الكهربائية لمقاومة ل ويرمز

.األلماني جورج أوم الذي درس العالقة بين التيار والمقاومة وفرق الجهد

: بالعالقة Aومساحة مقطعه Lوتعطى مقاومة سلك طوله

)4-2( LRA

ρ=

، كما هو ة وتعتمد على نوعها طبعا على المقاومة النوعية للمادρحيث تدل

.Ω.m بـ تعطى وحدة المقاومة النوعيةو .1-4موضح في الجدول


المقاومة النوعية لبعض المواد:1-4الجدول

metals ρ (nΩ·m) nonmetals ρ (Ω·m)

C°( 1 x 1014 14 (أوكسيد األلمنيوم 26.5 ألمنيوم C° ( 3 x 1011 300(أوآسيد األلمنيوم 64 نحاس أصفر

C° ( 4 x 106 800(أوآسيد األلمنيوم 126 آروم 2.7 ) ألماس(آربون 17.1 عادينحاس x 10−9 650 ) فحم(آربون 22.1 ذهب 0.46 جرمانيوم 96.1 حديد

40,000 7740بايرآس 208 رصاص x 1016 75 آوارتز 941 زئبق 640 سيليكون 105 بالتين

C° ( 1 x 1013 20(السيليكون أوآسيد 1414 بلوتونيوم C° ( 70,000 600(أوآسيد السيليكون 15.9 فضة) °C 1300(أوآسيد السيليكون 180 فوالذ 0.004

C° ( 861,900 0(ماء 720 فوالذ منظف C° ( 181,800 25(ماء 52.8 نيتنغست

C° ( 12,740 100(ماء 280 )°C 0(يورانيوم

قانون أوم 4-5

يتناسب تعريف التيار أننا نحتاج لفرق جهد لتحريك الشحنات وذكرنا في

:التيار الكهربائي الناتج مع فرق الجهد المطبق بحسب العالقة

I V∝

:، أي أنة الناقل المار فيه يتناسب عكسا مع مقاومكما

1IR

∝

:ر وفرق الجهد والمقاومة على النحوومن ثم نكتب العالقة بين التيا


VIR

= )4-3(

ونستطيع بواسطتها حساب مقدار التيار قانون أوم) 3-8(تدعى العالقة

) 3-8 ( المعادلة وعادة ماتكتب.كهربائيةال اتدارالالكهربائي المار في

:بالشكل

V IR= )4-4(

ohmic)مقاومات أومية المقاومات التي تخضع للعالقة السابقة ىتسم

resistors) فرق الجهد بين يتناسب طرديا مع المار فيها التيار، أي أن

. ولو رسمنا العالقة بين التيار وفرق الجهد لنتج خط مستقيم. طرفيها

ه ريتغييمكن ويتم عادة قياس المقاومة في المختبر بربطها بمصدر فرق جهد

، ثم يقاس التيار المار فيها من أجل عدة قيم لفرق بواسطة مقاومة متغيرة

. وترسم العالقة بين التيار وفرق الجهد وتقرب ألفضل خط مستقيم. الجهد

فإن ميل الخط المستقيم الناتج هو قيمة المقاومة وبحسب قانون أوم

.المطلوبة

:1-4 مثال

و V 30بطارية قوتها و Ω 10 مقاومته مصباح تشكل دارة كهربائية من

؟ماقراءة مقياس التيار. )6-4 (مقياس تيار، كما في الشكل


)6-4(الشكل

:الحل

:نستخدم قانون أوم مباشرة ونكتب30V 3A10

VIR

= = =Ω

ستهلكةجة والمالقدرة الكهربائية المنت 4-6

جهد ال فإن الشحنات تتحرك من عندما يتحرك تيار كهربائي في دارة مغلقة،

وبحسب . مبذول عليها هناك شغل وبالتالي فإن منخفضالجهد المرتفع إلى ال

فإن هذا الشغل يساوي تغير طاقة الوضع للشحنة عة السابماعرفنا في الوحدة

:والذي يعطى بالعالقة Vعندما تنتقل بين نقطتين فرق الجهد بينهما

W U qV= ∆ = )4-5(


القدرة المبذولة تساوي الشغل الناتج مقسوما على الزمن الالزم وبما أن

متتالية qلذا تصير القدرة الكهربائية المصاحبة لسريان شحنات لشغله،

: معطاة بالعالقة tخالل زمن

)4-6( W qVP IVt t

= = =

.J/s=wattوتعطى وحدة القدرة الكهربائية بـ

فيها، أي القدرة الكهربائية المستهلكة فإن Rفي مقاومة Iا سرى تيار فإذ

:الطاقة الكهربائية المستهلكة بواحدة الزمن، هي

22

VP IV I RR

= = = )4-7(

:فيساوي I تيارا تصدر Vمن بطارية قوتها تجةالقدرة الكهربائية المنأما

P IV= )4-8(

: بالعالقة tالطاقة الكهربائية المنتجة أو المستهلكة خالل زمن ما وتعطى

2W Pt I Rt IVt= = = )4-9(

وتتحول الطاقة الكهربائية المستهلكة في مقاومة خالل زمن معين لطاقة

.حرارية، لذلك تسخن المقاومة وترتفع درجة حرارتها


محطة توليد طاقة

2-4مثال

ماالتيار . V 220بواسطة فرق جهد W 60قدرته يشغل مصباح كهربائي

ما مقاومة طاقة المستهلكة في أربع ساعات؟الكمية المار في المصباح و

المصباح؟

:الحل

لذا نستخدم العالقة V 220 ويعمل بفرق جهد W 60بما أن قدرة المصباح

:ونكتب) 4-8(60W 0.27A220V

PP IV IV

= ⇒ = = =

:ونكتب) 9-4(ة الطاقة المستهلكة في أربع ساعات فتعطى بالعالقة أما كمي

(60W)×(4×3600s) 216kJW Pt= = =

: من قانون أومونجد مقاومة المصباح

220V 806.70.27A

V VI RR I

= ⇒ = = = Ω


نقل الطاقة الكهربائية 4-7

يتم توليد الطاقة الكهربائية بعدة وسائل كالشالالت المائية والطاقة النووية

محطات نقلها من بوحتى يستفاد من هذه الطاقة يج. وغيرهاالبترولو

وهذه المسافة قد تكون كبيرة جدا في بعض إلى المدن والقرى البعيدةالتوليد

لكن األسالك الكهربائية المستخدمة لنقل .)7-4(، كما في الشكل األحيان

مما ) W/km 0.2ولو أنها صغيرة تصل لحوالي (الطاقة لها مقاومة معينة

أسالك النقل الطويلة ستكون كبيرة مالم الطاقة الكهربائية المستهلكة يعني أن

. بطريقة اقتصادية وعمليةهايتم نقل

نقل الطاقة من محطات التوليد ألماكن االستهالك): 7-4(الشكل

بجعل (I2R) الطاقة الكهربائية الضائعة في أسالك النقل تقليلويتم عادة

(P=IV)وبما أن القدرة الناتجة عن المولد . ار فيها أصغر مايمكنالتيار الم

ثابتة لذا يرفع فرق الجهد عند موقع التوليد أكبر مايمكن بحيث يصل أحيانا

. في أسالك النقل بشكل كبيرلربع مليون فولت مما يؤدي لخفض التيار

.اريستخدم محول مناسب عند مواقع االستهالك لخفض الجهد وزيادة التيو

محطة توليد الطاقة أماكن االستهالك

انسياب التيار

جهد عالي جهد منخفض


3-4مثال

كم إذا علمت أن 3.5في سلك نقل طوله ) الضائعة(ماالقدرة المستهلكة

؟A 41 وأن التيار المار فيه يساوي Ω/km 0.2مقاومته

: الحل

:نحسب المقاومة الكلية للسلك

(0.2 / km)(3.5km) 0.7R = Ω = Ω

:ونجد القدرة الضائعة من العالقة

2 2(41A) (0.7 ) 1200WP I R= = Ω =

هذه كمية كبيرة من الطاقة الضائعة في كل ثانية مالم يتم خفض التيار و

.بشكل كبير

(kW- h) ساعة–الكيلو وات 4-8

تقوم شركات توليد وبيع الكهرباء بحساب الطاقة التي يستهلكها منزل أو

محل بواسطة حساب عدد ساعات االستهالك وضرب ذلك بقدرة كل جهاز

وحيث أن الطاقة تعطى ). المستهلكة بواحدة الزمنالطاقة (كهربائي مستخدم

:بالجول حيث

1J=1W-s

وهذه كمية صغيرة من الطاقة، لذا تحسب شركات الكهرباء كمية االستهالك

: ساعة الذي يساوي–بالكيلو وات 61kW-h=(1000J) (3600s)=3.6 10 J× ×


. ساعة–ويتم بيع الطاقة بالكيلو وات

القدرة المستهلكة والتيارات الضرورية في بعض 2-4ويعطي الجدول

.األجهزة المنزلية

القدرة المستلكة في بعض األجهزة الكهربائية المنزلية: 2-4الجدول

)A (التيار الالزم I=P/V, V=240 V

)W(القدرة الكهربائية الجهاز المستخدم

مكيف 1500 6.25

خالط 180 0.75

سخان قهوة 1625 7.75

غسالة 1200 5

مكواة 1100 4.5

ثالجة 400 2.1

فرن 6000 25

تلفزيون ملون 100 0.42

دارات الكهربائيةال 4-9

كالبطارية التجارية أو (تتألف أي دارة كهربائية بسيطة من مولد لفرق الجهد

أسالك بواسطة متصلة) مفتاح الكهرباء المنزلي أو دينامو الدراجة الهوائية


ويحسب التيار . ، له مقاومة كهربائية معينة)أو أجهزة( بجهاز كهربائية

. المار في الدارة بواسطة قانون أوم

على : عادة بإحدى وسيلتين) أي المقاومات(ويتم وصل األجهزة الكهربائية

. (parallel)أو على التوازي (series)) أو التوالي(التسلسل

الدارات المتسلسلةأ 4-9

مربوطة ببعضها )مقاومات(أجهزة كهربائية من عدة تتألف الدارة المتسلسلة

بمولد تيار آخر واحدة منها طرف أوالها و طرفوصليعلى التوالي بينما

في الشكل هو موضح ، كما في كل جهازنفس التيارمستمر بحيث يمر

)4-8(.

لجهد الكلي يساوي مجموع ولمعرفة التيار المار في الدارة نالحظ أن فرق ا

:فروق الجهد بين طرفي كل مقاومة، أي أن

1 2 3V V V V= + +

ولكن بحسب قانون أوم فإن فرق الجهد بين طرفي مقاومة يعطى بالعالقة

:، لذا نكتب العالقة السابقة بالشكل)4-4(

1 2 3( ) TV IR IR IR IR= + + =

دارة متسلسلة): 8-4(كل الش


: للمقاومات المربوطة مساوية إلىحيث تكون المقاومة الكلية البديلة

)4-10( 1 2 3TR R R R= + +

4-4 مثال

مربوطتان R2=10 Ω و R1=5 Ωتشكل دارة متسلسلة من مقاومتين

ماالتيار المار في الدارة ).9-8(، كما في الشكل V 45ببطارية قوتها

؟R2ومافرق الجهد بين طرفي

: الحل

:فنجد) 10-4(ومة الكلية للدارة من العالقة نحسب المقا

1 2 5 10 15TR R R= + = + = Ω

:ثم نحسب التيار من العالقة45V 3A15

T

T

VIR

= = =Ω

:من قانون أوم R2أخيرا نجد فرق الجهد بين طرفي المقاومة

2 2 (3A)(10 ) 30VV IR= = Ω =

)9-4(الشكل


المتوازيةالدارات ب 4-9

، )10-4(يتفرع التيار في الدرات المتوازية في عدة فروع، كما في الشكل

. يبقى نفسهمقاومةلكن فرق الجهد بين طرفي كل

:لذلك يمكن حساب التيار في كل فرع بسهولة من العالقة

VIR

=

:موع التيارات الفرعية، أي انلكن التيار الكلي الناتج عن المولد هو مج

1 2 31 2 3

TT

V V V VI I I IR R R R

= + + = + + =

:تعطى بالعالقة RTي أن المقاومة الكلية أ

1 2 3

1 1 1 1

TR R R R= + + )4-11(

دارة متوازية): 10-4(الشكل

R1

R2

R3

I1

I2

I3

I


5-4مثال

في تتألف دارة متوازية من ثالثة مصابيح مربوطة بمولد فرق جهد، كما

؟ المار في كل مصباحارة وما التيار الكلي في الدما التيار ). 11-4(الشكل

)11-4(الشكل

:الحل

:اومة الكلية في الدارةنحسب المق

1 1 1 1 6 60 10

20 30 60 60 6TT

RR

= + + = ⇒ = = Ω

:ونجد التيار الكلي في الدارة بكتابة

90V 9A10

T

T

VIR

= = =Ω

:كما نجد التيار في كل مقاومة من العالقة


11

22

33

90V 4.5A2090V 3.0A3090V 1.5A60

T

T

T

VIRVIRVIR

= = =Ω

= = =Ω

= = =Ω

على التوالي أم ةطويلالزينة الك سالأهل توصل المصابيح في : سؤال

التوازي؟

وتحويتوصل المصابيح على التوالي حتى يمر فيها نفس التيار : اإلجابة

بحيث أنه إذا (shunt) موزعة إضافية تدعىمقاومةالمصابيح الحديثة

لمصابيح التي الموزعة والينقطع عن بقية ااحترق المصباح يمر التيار في

متوفرة لذلك كانت المصابيح الموزعةفي الماضي لم تكن هذه . مضاءةتبقى

البحث عن المصباح عندئذ ووجب في حال احتراق أحدها كلها تنطفئ

.المعطل الستبداله

طرق الحماية والصيانة الكهربائية في األبنية العامة 4-10

والمنازل

في حياتنا الومية ومصدرا ة جزءا أساسا الكهرباء واألجهزة الكهربائي تعتبر

لتشغيل األجهزة الكهربائية الكهربائية الضروريةللحرارة والضوء والقدرة

ألن إال أنه يجب التعامل مع الكهرباء بحذر وحيطة . في البيوت والمصانع

وبشكل عام فإن . سوء استعمالها يؤدي لعواقب وخيمة قد تكون مميتة أحيانا

فولت يعتبر خطرا جسيما على اإلنسان، كما أن 50اوز فرق جهد يتج

ميللي أمبير في الجسم يؤدي للموت المباشر 50سريان تيارات أكبر من

ومن المهم أن نتذكر أن نجعل جسمنا جزءا من دارة كهربائية . بالتكهرب


يمر فيه Vوإذا اتصل بمصدر لفرق جهد Rجسممغلقة، ألن للجسم مقاومة

فعندما يكون الجسم جافا تكون مقاومته عالية مما يجعل . I=V/Rجسمتيار

التيار المار فيه صغيرا فتكون الصدمة الكهربائية خفيفة التعدو كونها رجفة

أما لو كان الجسم رطبا ، نتيجة . مزعجة تضرب الجسم على حين غرة

التعرق مثال ، عندذئ تنخفض مقاومته بشكل كبير ليرتفع التيار مسببا

.بات بليغة وربما تكون مميتةإصا

قيم التيارات التي يمكن أن تؤدي إلصابات في 3-7ويعطي الجدول

.اإلنسان

.تأثير التيار الكهربائي على اإلنسان : 3-4الجدول

(mA) التأثير التيار

1 غير ملموس 5-10 صدمة خفيفة

10-15 من الصعب اإلفالت 15-25 تجمد العضالت واليمكن اإلفالت

25-50 صعوبة في التنفس 50-100 احتمال توقف التنفس مع رعش في ضربات القلب

100< الموت

وتحدث الصعقة الكهربائية عند لمس جزء مكشوف من جهاز كهربائي

وتعتمد شدة اإلصابة . الجسم لألرضمنمتصل بالكهرباء بحيث ينتقل التيار

تزيد بشكل كبير إال أنها وهي صغيرة عادة على عدة عوامل كناقلية الجسم

كما ترتفع نسبة اإلصابة . ، كما ذكرنا أعالهمالبس رطبةال الجسم أوإذا كان

يؤدي مرور و. الخطيرة بحسب التيار وفرق الجهد ومدة التماس مع الجهاز

التيار الكهربائي في قلب اإلنسان للموت المباشر بالتكهرب، كأن تكون


أو أي جزء من ( عندما تلمس اليد إحدى القدمين مالمسة ألرض مبلولة

مر التيار عبر ويكون الخطر أكبر إذا . جهازا أو سلكا كهربائيا ) الجسم

القدم اليمنى مثال األرض واليد اليسرى الجسم من طرف آلخر كأن تلمس

ويولد سريان التيار . مصدر الكهرباء مما يؤدي لسريان التيار عبر القلب

تؤدي الحرارة من جهة أخرى . اليا وتقتلهاعبر الجسم حرارة تحرق الخ

الناتجة عن تماس كهربائي النصهار األسالك ونشوب حريق في موقع

.الحادثة واألماكن المحيطة بها

في األجهزة الكهربائية للحماية من ارتفاع قيمة (fuse)وتستخدم القاطعة

عالية وتتألف اساسا من سلك صغير اليتحمل حرارة . التيار بشكل مفاجئ

وتصنع القواطع بحيث تتحمل تيارا . فينصهر عند مرور تيار كبير فيه

. وهكذاA 20 و A 15فهناك قاطعة . محددا وتكتب قيمة هذا التيار عليها

وعلى الرغم من أهمية استخدام القاطعات في الدارات الكهربائية المنزلية إال

فكما هو مبين في . بائيةأنها غير كافية أحيانا للحماية من الصدمات الكهر

لمولد الغطاء ) الموجب(يمكن أن يلمس السلك الحار ) أ و ب12-4(الشكل

المعدني له مما يسبب صدمة كهربائية لشخص يلمسه، على الرغم من وجود

-4(الشكل (قاطعة كهربائية، ألنه يكمل إغالق الدارة الكهربائية بجسمه

فال ) بارد( المولد بسلك أرضي ولمنع مثل هذه الحوادث يربط غطاء). أ21

يمر التيار في هذه الحالة من خالل جسم الشخص ألن السلك األرضي يجعل

).ب12-4(الدارة مغلقة بذلك االتجاه، كما في الشكل


)12-4(الشكل

وهناك قواعد عامة تضعها السلطات المختصة للحماية من الحوادث

:الكهربائية منها

نذار الحرائق المنزلية موزعة في كل أرجاء إكد من أن أجهزة التأ -1

.المنزل وتعمل بشكل صحيح

مشكلة كهربائية وتقصي سببها كانخفاض اإلنارة أو ياالنتباه أل -2

. احتراق القاطعة بشكل متكرر

مراجعة كهربائي متخصص لمتابعة كافة التوصيالت واألعطال -3

.الكهربائية

الخارجية واألسالك المتعددةربائيةعدم استخدام الوصالت الكه -4

.ال في حاالت الضرورة القصوىإالطويلة

استخدام مصابيح متوافقة مع فرق الجهد المستخدم ألن المصابيح -5

.ذات القدرة العالية تتسبب في تآكل األسالك مع الزمن

السلك الحار

قاطعة

السلك األرضي

قاطعة محترقة

)ب(

محرك

سلك أرضي

)أ(

السلك الحار


الفصلملخص

حركة الشحنات الكهربائية من جهد مرتفع لجهد : التيار الكهربائي

).ثانية/كولوم(خفض ووحدته األمبير من

مصدر لتحريك الشحنات من الجهد المنخفض ): بطارية (مولد فرق جهد

.Vللجهد المرتفع وتعطى قوته بالفولت

مقدار مقاومة األجسام لحركة الشحنات فيها : المقاومة الكهربائية

.Ωووحدتها األوم

مقاومة وفرق الجهد العالقة التي تربط بين التيار المار في: قانون أوم

VI: بين طرفيها ومقاومتهاR

=

معدل الطاقة الكهربائية المنتجة أو المستهلكة بواحدة : القدرة الكهربائية

.P=IV: وتعطى بالعالقةWالزمن ووحدتها الوات

1على التوالي: جمع المقاومات 2 3TR R R R= + وعلى +

التوازي1 2 3

1 1 1 1

TR R R R= + +.

اتخاذ اجراءات أساس للحماية من الصدمات الكهربائية كاستخدام يجب

القاطعة الكهربائية وربط األجهزة الكهربائية باألرض


أسئلة

هل تكون البطاريات الصغيرة في المصباح اليدوي العادي موصولة 4-1

على التوالي أم التوازي؟

قة الكهربائية؟ التيار أم فرق الجهد؟ ما الذي يسبب الصع4-2

) كالمكيف مثال ( يقول بعض الناس أن األجهزة الكهربائية في المنزل 4-3

أين يستهلك الجهاز الكهرباء وإلى ماذا تتحول؟. تستهلك الكهرباء

يقوم بعض الناس باستبدال القاطعة الكهربائية في المنزل بقطعة معدنية 4-4

خطورة ذلك؟هل هذا صحيح؟ ما . صلبة

ما أكبر قوة يمكن أن تحصل عليها من ثالث بطاريات قوة الواحدة 4-5

1.5 V؟

ما . مقاومة المفتاح الكهربائي في المنزل صغيرة جدا عنما يعمل 4-6

مقاومته عنما نطفئ اإلضاءة؟

بفرق جهد W 100 والثاني W 75يوصل مصباحان قدرة األول 4-7

فيه تيار أكبر؟ وأي منهما سيكون فرق أي من المصباحين سيمر . واحد

الجهد بين طرفيه أكبر؟

كيف تتغير إجابات المسألة السابقة لو كان المصباحان مربوطين على 4-8

التوالي بفرق الجهد؟

ما . V 220 في خالطة متصلة بمصدر فرق جهد A 12تيار يمر 4-9

القدرة الكهربائية المستهلكة فيها؟

ما . V 220 مصباح كهربائي متصل بفرق جهد فيA 1.2يمر تيار 4-10

القدرة الكهربائية المستهلكة؟

مالتيار المار في ) أ. (Ω 10 بمقاومة V 30توصل بطارية قوتها 4-11

ما الطاقة الكهربائية ) جـ(ما القدرة الكهربائية المستهلكة؟ ) ب(المقاومة؟

ساعة؟24المستهلكة في


مالتيار الناتج؟. V 12وتها ببطارية قΩ 15تربط مقاومة 4-12

ما . mA 24 بجهاز فيمر فيه تيار V 12توصل بطارية قوتها 4-13

؟V 24التيار المار بنفس الجهاز إذا ربط ببطارية قوتها

Ω 105×1 حوالي ) عندما يكون جافا (تبلغ مقاومة جسم اإلنسان 4-14

د الالزم ما فرق الجه) أ(. إذا صار رطبا Ω 103×3بينما تنخفض إلى

ما التيار المار ) ب(في جسم جاف؟ ) بالكاد محسوس (mA 1لمرور تيار

5ما أقل فرق جهد الزم ليصير التيار المار ) جـ(لو كان الجسم رطبا ؟

mA) ؟ )مؤلم عندما يوصل ببطارية قوتها mA 66يسحب مصباح تيارا مقداره 4-15

6.0 V 75 ، بينما يسحبmA9.0وتها عندما يوصل ببطارية ق V.

يوضح الجدول التالي نتائج تجربة أجريت لتحديد قيمة مقاومة 4-16

.مجهولة بقياس تغيرات التيار المار فيها مع تغير فرق الجهد بين طرفيها

(V)فرق الجهد (A)التيار0.014 2.0 0.027 4.0 0.40 6.0 0.52 8.0

ط ألفضل خط مستقيم ارسم العالقة بين التيار وفرق الجهد وقرب النقا

.واستخدم ميله إليجاد المقاومة المجهولة

لتسخين الماء في األوعية الصغيرة (coil) يستخدم عادة ملف معدني 4-17

220 ويعمل بفرق جهد Ω 4بفرض أن مقاومة الملف . في المكاتب مثال

V.

ما التيار المار فيه؟) أ(


س دقائق؟مالطاقة الكهربائية التي يستهلكها في خم) ب(

ساعي –كم تكلفة استعمال هذا السخان إذا كان سعر الكيلوات ) جـ(

دينار؟0.005

على التوازي مع بطارية Ω 15 توصل ثالث مقاومات قيمة الواحدة 4-18

. V 30قوتها

ما المقاومة المكافئة للمقاومات الثالث؟) أ(

ما التيار الكلي في هذه الدارة ؟) ب(

لمار في كل مقاومة ؟ما التيار ا) جـ(

وقدرته V 220 مصباح متصل بفرق جهد 18يتألف سلك زينة من 4-19

64 W .

ما المقاومة الكلية للسلك؟) أ(

ما مقاومة كل مصباح؟) ب(

ما القدرة الكهربائية المستهلكة في كل مصباح؟) جـ(

ﺔﻴﺌﺎﺒﺭﻬﻜﻟﺍ ﺔﻗﺎﻁﻟﺍ ﺩﻴﻟﻭﺘﻭ...

Documents

Transcript of ﺔﻴﺌﺎﺒﺭﻬﻜﻟﺍ ﺔﻗﺎﻁﻟﺍ ﺩﻴﻟﻭﺘﻭ...