دورة تفصيلية : أسس الإليكترونيات (تيار مستمر ومتردد) - إليكترونيات تناظرية ورقمية و.. - الصفحة 3

nasser_jk · 28-08-2011, 03:52 PM

مشكور على هذا الموضوع ولكن ماذا تقصد بال(كمون)او(طاقة الكمون)

F.Abdelaziz · 28-08-2011, 06:20 PM

اقتباس المشاركة الأصلية كتبت بواسطة nasser_jk

مشكور على هذا الموضوع ولكن ماذا تقصد بال(كمون)او(طاقة الكمون)

أخى الكريم شكرا جزيلا لك :

الكمون أى كامنة وهى أحد ترجمات كلمة potential (والتى أحيانا تترجم أيضا بالجهد)

فعندما نقول :

Voltage is the potential energy of an electrical supply stored in the form of an electrical charge

فتترجم :

الجهد هو الطاقة الكامنة لمصدر الكهرباء والمخزنة فى شكل شحنات .

تعليق :

التناظر : الخزان الذى يكتوى على ماء ولكن مستوى الماء بمحازات أو منخفض عن فتحة خروج الماء . هذا الماء لا يكون له طاقة (تسمى طاقة الوضع وهى الطاقة الكامنة ) لدفع الماء من الفتحة .

تعليق هام وعملى :

أيضا البطارية (كمثال لمصدر كهربائى) قد يكون لها جهد وليس بها شحنة ومن ثم عند توصيلها فى دائرة لا تستطيع دفع التيار الكهربائى فى الدائرة . هذه الشحنة الداخلية تمثل طاقة وتسمى الطاقة الكامنة والتى نسميها القوة الدافعة الكهربائية فالبطاية تكون فارغة عندما تقل شحنتها (طاقة الكومون) عن مستوى (مثل مستوى الماء فى الخزان ) معين بحيث لا تستطيع دفع تيار (مرور الإلكترونات) بالدائرة .

مع تمنياتى بدوام التوفيق

F.Abdelaziz · 29-08-2011, 06:27 AM

ت‌- التيار الكهربائى Electrical Current

التيار الكهربائى هو تحرك أو سريان الشحنة الكهربائية ويقاس بالأمبير ويرمز له بالرمز i ( من "شدة" intensity لذلك يمكن القول "شدة التيار" ) . وهو السريان المستمر والمنتظم (يسمى إنجراف أو إندفاع) للإلكترزنات ( الجزيئات السالبة بالذرة) حول دائرة حيث يتم دفعه بمصدر جهد . فى الحقيقة تسرى الإلكترونات من الطرف السالب (-ve) إلى الطرف الموجب (+ve) لمصدر القدرة ولتسهيل فهم الدائرة أصطلح على إفتراض أن " التيار يسرى من الطرف الموجب إلى الطرف السالب " . عامة فى مخططات الدوائر يعبر عن سريان التيار بسهم مصحوب بالرمز I أو i لبيان الاتجاه الفعلى لسريان التيار . مع ذلك فإن هذا السهم عادة يبين الاتجاه الاصطلاحى لسريان التيار ولا نحتاج للاتجاه الفعلى .
سريان التيار الاصطلاحى Conventional Current Flow

تم الاتفاق (الاصطلاح) على أن هذا التيار هو سريان الشحنة الموجبة حول الدائرة . الشكل التالى يبين حركة الشحنة الموجبة ( تسمى فتحات holes ) والتى تسرى من الطرف الموجب للبطارية وخلال الدائرة وتعود إلى الطرف السالب للبطارية .

فى مخططالت الدوائر الكهربية الأسهم الموجودة فى بعض العناصر (المكونات) مثل الدايودات والترانزستورات تشير إلى اتجاه سريات التيار الاصطلاحى . التيار الاصطلاحى يسرى عكس اتجاه سريان الإلكترونات .
سريان الإلكترون Electron Flow

سريان الإلكترونات حول الدائرة يكون عكس اتجاه سريان التيار الاصطلاحى .التيار المار فى الدائرة مكون من إلكترونات تسرى من القطب السالب للبطارية ( الكاثود ) ويعود للقطب الموجب للبطارية (الأنود) . وذلك لأن شحنة الإلكترون سالبة ومن ثم تنجذب إلى الطرف الموجب . سريان الإلكترونات يسمى "سريان التيار الإلكترونى " . نتئجة لذلك تسرى الإلكترونات من الطرف السالب إلى الطرف الموجب .

عامة من الأسهل كثيرا فهم سريان التيار الاصطلاحى (من الطرف الموجب إلى الطرف السالب ) .
فى الدوائر الإلكترونية , مصدر التيار current source هوعنصر من عناصر الدائرة والذى يوفر مقدار محدد من التيار , على سبيل المثال 1A, 5A 10 Amps ألخ . رمز الدائرة لمصدر التيار الثابت يعطى كدائرة بداخلها سهم لبيان اتجاهه . يقاس التيار بالأمبير ويعرف الأمبير " بعدد الإلكترونات أو الشحنة ( Q بالكولوم) التى تمر خلال نقطة محددة بالدائرة فى الثانية الواحدة (t بالثوانى ) " . عامة يعبر عن التيار بالأمبير وسابقةprefixes لبيان الميكروأمبير (μA = 10-6A) أو الملى أمبير (mA = 10-3A) . يمكن للتيار أن يكون موجب أو سالب .
التيار الذى يسرى فى اتجاه واحد يسمى تيار مستمر Direct Current, or D.C . والتيار الذى يتغير (يتردد) ذهابا وإيابا خلال الدائرة يعرف بالتيار المتغير أو المتردد Alternating Current, or A.C. وسواء أكان التيار مستمر أو متردد فأنه يسرى فى الدائرة فقط عندما يتم توصيل مصدر جهد بالدائرة ويتحدد سريان التيار بكل من مقاومة الدائرة وبمصدر الجهد الذى يدفعه . وأيضا , لأن التيارات المترددة (والجهود) تكون دورية وتتغير مع الزمن يتم التعبيير عنها بالقيمة "التأثيرية" أو "الفعالة" "effective" (وهى "قيمة الجذر التربيعى لمتوسط المربعات " "RMS",(Root Mean Squared) يرمز لها بالرمز Irms) والتى تنتج نفس متوسط القدرة المفقودة والذى يكافىء التيار المستمر Iaverage . مصادر التيار على عكس مصادر الجهد فى أنها تفضل الدوائر المغلقة ولكن الدوائر المفتوحة لا يمر بها تيار .

المقاومة Resistance :

F.Abdelaziz · 29-08-2011, 04:39 PM

المقاومة Resistance :

مقاومة الدائرة هى القدرة على مقاومة أو منع سريان (تدفق) التيار (سريان الإلكترونات) خلال هذه الدائرة مما يجعل من الضرورى تطبيق جهد أكبير بالدائرة لكى يسبب سريان التيار مرة أخرى . تقاس المقاومة بالأوم , ويرمز لها بالرمز اللاتينى "أوميجا" ( , Omega ) , مع استخدام سابقات prefixes للدلالة على "الكيلو أوم " Kilo-ohms (k = 103) و "الميجا أوم " Mega-ohms (M = 106) . المقاومة دائما موجبة ولا يمكن أن تكون سالبة .
رموز المقاومة Resistor Symbols:

قيمة المقاومة تحدد كون الدائرة "موصل جيد للكهرباء " (مقاومة منخفضة) أو "موصل ردىء" (مقاومة مرتفعة) . المقاومة المنخفضة , على سبيل المثال واحد أوم 1 أو أقل تعنى أن الدائرة موصل جيد وهى تصنع من المواد جيدة التوصيل للكهرباء مثل النحاس أوالألمنيوم أو الكربون , بينما المقاومة المرتفعة , على سبيل المثال واحد ميجا أوم 1M أو أكثر تعنى أن الدائرة رديئة التوصيل للكهرباء وهى تصنع من المواد العازلة مثل الزجاج أو البورسلين أو البلاستيك . من جهة أخرى فإن مواد "أشباه الموصلات" "semiconductor" مثل السليكون والجرمانيوم هى مواد لها مقاومة فى المنتصف ما بين الموصضل الجيد والعازل الجيد . تستخدم أشباه الموصلات فى صناعة الدايودات والترانزستورات ..ألخ .
يمكن للمقاومة أن تكون ذات طبيعة "خطية" linear أو ذات طبيعة غير "خطية" non-linear . المقاومة الخطية تتبع (تطيع) "قانون أوم" Ohm's Law حيث تقوم بالتحكم أو تحديد قيمة التيار الذى يمر بالدائرة بما يتناسب مع مصدر الجهد الموصل بهذه الدائرة وبالتالى نقل القدرة إلى الحمل . المقاومات الغير خطية لا تتبع قانون أوم ولكن يكون عليها هبوط فى الجهد والذى يرتبط بالتيار بعلاقة رياضية غير خطية . المقاومة "نقية" pure ( مقاومة فقط) ولا تتأثر بالتردد أى أن "معاوقة" المقاومة للتيار المتردد تساوى "مقاومة" المقاومة للتيار المستمر ولذلك فهى لا يمكن أن تكون سالبة بل المقاومة دائما موجبة . أيضا المقاومة هى "موهن" attenuator أى لها القدرة على تغيير خواص الدائرة بالتأثير على مقاومة الحمل أو بالحرارة والتى تغير من قيمة المقاومة النوعية للمقاومة resistivity .
للقيم الصغيرة جدا من المقاومة , على سبيل المثال "الملى أوم" milli-ohms, (m´s) أحيانا يكون من الأسهل كثيرا أستخدام مقلوب المقاومة (1/R) عن استخدام المقاومة (R) نفسها . مقلوب المقاومة يسمى "الموصلية" Conductance ويرمز لها بالرمز (G) وهى قدرة الموصل أو الجهاز على توصيل الكهرباء والقيمة الكبيرة للموصلية تعنى موصل جيد للكهرباء والقيمة المنخفضة لها تعنى موصل ردىء . وحدة الموصلية هى "السيمن" Siemen ورمزها (S) .
عند استخدام التناظر بعلاقات الماء : المقاومة تناظر قطر أو طول الإنبوبة (الماسورة) التى يتدفق الماء خلالها. كلما صغر قطر الإنبوبة كلما إزدادت المقاومة لتدفق الماء .
العلاقة بين الجهد والتيار فى دائرة ذات مقاومة ثابتة :

العلاقة بين الجهد والتيار والمقاومة تشكل أساس قانون أوم والذى ينص على أنه فى أى دائرة خطية " إذا تم زيادة الجهد فإن التيار يزداد ، وإذا تم زيادة المقاومة فإن التيار يتخفض ".
الخلاصة :

الجهد أو فرق الجهد هو مقياس لطاقة كامنة بين نقطتين فى الدائرة وغالبا ما يشار إليه "بهبوط الجهد" "volt drop" .
عند توصيل مصدر جهد بدائرة مغلقة فإن الجهد سوف ينتج سريان تيار حول الدائرة .
فى مصادر الجهد المستمر يستخدم الرمز +ve (positive) والرمز -ve (negative) للدلالة على قطبية مصدر القدرة .
يقاس الجهد بالفولت "Volts" ويرمز له بالرمز "V" للجهد أو الرمز "E" للطاقة .
سريان التيار هو دمج بين سريان الإلكترون وسريان الفتحة خلال الدائرة .
التيار هو السريان المستمر والمنتظم للشحنة حول الدائرة ويقاس بالأمبير ويرمز له بالرمز "I" .
القيمة الفعالة (rms) للتيار المتردد لها نفس متوسط فقط القدرة المكافىء لسريان تيار مستمر خلال عنصر ذات مقاومة .
المقاومة هى إعاقة سريان التيار حول الدائرة .
القيم المنخفضة للمقاومة تعنى موصل والقيم المرتفعة للمقاومة تعنى عازل .
تقاس المقاومة بالأوم ويرمز لها بالرمز "" .

الدرس القادم :
نتناول قانون أوم وهو معادلة رياضية توضح العلاقة بين الجهد والتيار والمقاومة بدائرة وهو أساس بناء الهندسة الكهربية والإلكترونية . يعرف قانون أو بالمعادلة V = I x R .

F.Abdelaziz · 29-08-2011, 07:25 PM

الدرس الثانى : قانون أوم – القدرة والطاقة فى الدوائر الكهربائية :

قانون أوم Ohms Law :

العلاقة بين الجهد والتيار والمقاومة فى أى دائرة كهربائية للتيار المستمر أكتشفت فى البداية بواسطة عالم الفيزياء الألمانى "جورج أوم " . وجد جورج أوم أنه : عند ثبوت درجة الحرارة يتناسب التيار الكهربائى المار خلال مقاومة ثابتة خطية تناسبا مباشرا للجهد المطبق عبرها وأيضا يتناسب عكسيا مع المقاومة . هذه العلاقة بين الجهد والتيار والمقاومة تشكل أساس قانون أوم فى صورة المعادلة التالية :

بمعرفة أى قيمتين من الكميات " الجهد والتيار والمقاومة " يمكننا استخدام قانون أوم لإيجاد قيمة الكمية الثالثة المجهولة . يستخدم قانون أوم على نطاق واسع فى صيغ الإلكترونيات وحسباتها ولذلك فمن المهم فهم وتذكر الصيغ التالية بدقة :

· لإيجاد الجهد V :

[V = I x R] V (volts) = I (amps) x R ()

· ولإيجاد التيار I :

[I = V ÷ R] I (amps) = V (volts) ÷ R ()

· ولإيجاد المقاومة R :

[R = V ÷ I] R () = V (volts) ÷ I (amps)

أحيانا يكون من السهل تذكر علاقة قانون أوم باستخدام الصور . يوجد لدينا ثلاثة كميات V , I , R تركب فى مثلث (يسمى مثلث قانون أوم ) مع جعل الجهد بأعلى والتيار والمقاومة بالأسفل . هذا الترتيب يمثل الموقع الفعلى لكل كمية فى صيغ قانون أوم .

باستخدام قانون أوم يمكننا أن نرى أن جهد قيمته واحد فولت 1V عندما يطبق على مقاومة قيمتها واحد أوم 1 سوف يسبب سريان تيار قيمته واحد أمبير 1A , وكلما زادت المقاومة كلما قل سريان التيار عند تطبيق جهد محدد . أى جهاز كهربائى أو عنصر ينطبق علية قانون أوم أى أن التيار المار خلالة يتناسب مع الجهد عبره (I V) , مثل المقاومات والكابلات , يطلق عليها ذات طبيعة "أومية" "Ohmic" بينما الأجهزة التى لا ينطبق عليها قانون أوم , مثل الترانزستورات والدايودات يطلق عليها أجهزة "غير أومية"
"Non-ohmic" .

القدرة فى الدوائر الكهربائية Power in Electrical Circuits :

F.Abdelaziz · 30-08-2011, 01:39 AM

القدرة فى الدوائر الكهربائية Power in Electrical Circuits :

القدرة الكهربائيةPower(P) فى دائرة هى كمية الطاقة energy التى تمتص أو تنتج بهذه الدائرة . مصدر الطاقة , مثل الجهد , سوف ينتج أو يمد بالقدرة بينما الحمل المتصل بالدائرة يمتصها . رمز كمية الطاقة هو P وهو حاصل ضرب الجهد فى التيار ووحدات قياسه هى "الوات" Watt (W) ويمكن استخدام سابقة للدلالة على "الملى وات" milliwatts (mW = 10-3W) أو"الكيلو وات" kilowatts (kW = 103W . باستخدام قانون أو وبالتعويض عن V, I ,R يمكن الحصول على صيغة القدرة الكهربائية كما يلى :

[P = V x I] P (watts) = V (volts) x I (amps)

أيضا :

[P = V2 ÷ R] P (watts) = V2 (volts) ÷ R ()

أيضا :

[P = I2 x R] P (watts) = I2 (amps) x R ()

مرة أخرى يمكن تركيب الكميات الثلاثة فى مثلث ولكن هذه المرة يسمى "مثلث القدرة" بوضع القدرة بالأعلى والتيار والجهد بالأسفل . هذا الترتيب يمثل الوضع الفعلى لكل كمية كما فى الشكل التالى :

نقطة أخرى حول القدرة : إذا كانت القدرة المحسوبة من أى صيغة موجبة القيمة فهذا يعنى أن العنصر يمتص القدرة , ولكن إذا كانت القدرة المحسوبة سالبة القيمة فهذا يعنى أن العنصر ينتج قدرة , وبمعنى آخر يكون مصدر للطاقة الكهربائية . أيضا عرفنا أن وحدة القدرة هى الوات ولكن بعض الأجهزة الكهربية مثل المحركات لها معدل قدرة "بالحصان" Horsepower or hp . العلاقة بين الحصان والوات تعطى بالمعادلة التالية :

1hp = 746W.
خريطة "فطيرة قانون أوم" Ohms Law Pie Chart :

الآن يمكننا أخذ جميع الكميات : الجهد والتيار والمقاومة والقدرة ونركزها فى خريطة بسيطة تسمى "خريطة فطيرة قانون أوم " والتى تستخدم فى دوائر وحسابات التيار المستمر DC .

مثال :

فى الدائرة المبينة بالشكل التالى أوجد الجهد V والتيار I والمقاومة R والقدرة P .

Voltage [ V = I x R ] = 2 x 12 = 24V
Current [ I = V ÷ R ] = 24 ÷ 12 = 2A
Resistance [ R = V ÷ I ] = 24 ÷ 2 = 12
Power [ P = V x I ] = 24 x 2 = 48W

تتواجد القدرة بالدائرة الكهربائية فقط عند تواجد كل من الجهد والتيار , على سبيل المثال : فى حالة الدائرة المفتوحة Open-circuit يوجد جهدولكن لا يوجد سريان للتيار I = 0 (zero) لذلك V x 0 = 0 أى أن القدرة المشتتة بالدائرة فى هذه الحالة تكون أيضا بصفر . وبطريقة مماثلة , إذا كان لدينا حالة دائرة قصر
Short-circuit , يوجد سريان للتيار ولكن لا يوجد جهد V = 0 لذلك 0 x I = 0 أى مرة أخرى القدرة المشتتة بالدائرة فى هذه الحالة بصفر .
القدرة الكهربائية هى حاصل الضرب V x I , القدرة المشتتة بالدائرة هى نفسها سواء أكانت الدائرة تحتوى على جهد مرتفع وتيار منخفض أو جهد منخفض وتيار مرتفع . عامة يتم تشتيت (تبديد) القدرة على شكل طاقة حرارة Heat (فى السخانات) أو شغل ميكانيكى (المحركات) أو ..ألخ.

الطاقة فى الدوائر الكهربائية Energy in Electrical Circuits :

F.Abdelaziz · 30-08-2011, 02:55 AM

الطاقة فى الدوائر الكهربائية Energy in Electrical Circuits :

الطاقة الكهربائية التى تمتص أو تنتج هى حاصل ضرب القدرة الكهربائية مقاسة بالوات والزمن بالثوانى . وحدات قياس الطاقة الناتجة تكون " بالوات – ثانية" Watt-seconds أو "بالجول" Joules .

على الرغم من أن الطاقة الكهربائية تقاس بالجول فيمكن أن تكون قيمها كبيرة جدا عند استخدامها فى حساب الطاقة المستهلكة بالمكونات . على سبيل المثال , مصباح واحد قدرته 100 وات موصل لمدة ساعة واحدة سوف يستهلك إجمالى : 100 watts x 3600 sec = 360,000 Joules . لذلك يمكن استخدام سابقة مثل "الكيلو جول " (kJ = 103J) أو "الميجا جول " (MJ = 106J) .
إذا قيست القدرة بالكيلووات والزمن بالساعات عندئذ تكون وحدات الطاقة "كيلووات ساعة " kWh وهى شائعة الاستخدالم باسم "وحدة الكهرباء" وهى التى يقوم المستهلك بشرائها من شركات الإمداد بالكهرباء .

فى الدرس القادم : سوف نتناول وحدات القياس الكهربائية القياسية المستخدمة فى الهندسة الكهربائية والإلكترونية لنتمكن من حساب القيم السابقة وسوف نرى أن كل قيمة يمكن تمثيلها بأى من مضاعفاتها أو أجزائها .

الدرس الثالث : وحدات القياس الكهربائية Electrical Units of Measure

F.Abdelaziz · 30-08-2011, 04:17 AM

الدرس الثالث : وحدات القياس الكهربائية Electrical Units of Measure

الوحدات القياسية SI المستخدمة لقياس الجهد والتيار والمقاومة هى :الفولت Volt [ V ] و الأمبير Ampere [ A ] والأوم Ohms [ ] على الترتيب .
أحيانا فى الدوائر الكهربائية والإلكترونية وفى الأنظمة يكون من الضرورى استخدام مضاعفات أو أجزاء من هذه الوحدات القياسية عندما تكون الكميات المقاسة كبيرة جدا أو صغيرة جدا .
الجدول التالى يعطى قائمة ببعض الوحدات القياسية المستخدمة :

المضاعفات والأجزاء Multiples and Sub-multiples

يوجد مدى واسع من القيم التى نواجهها فى الهمدسة الكهربائية والإلكترونية تقع بين قيم حدود عظمى وقيم حدود دنيا من الوحدات القياسية الكهربائية . على سبيل المثال , المقاومة يمكن أن تكون منخفضة عن 0.01's أو مرتفعة عن 1,000,000's . باستخدام مضاعفات وأجزاء الوحدات القياسية يمكن تجنب كتابة أصفار كثيرة .
الجدول التالى يعطى المضاعفات والأجزاء :

لبيان الوحدات أو مضاعفات الوحدات لكل من الجهد والتيار والمقاومة نستعرض المثال التالى :

فى الدرس القادم سوف نتناول قانونى كيرشوف للدائرة الكهربية وهى مع قانون أوم تسمح لنا بحساب الجهود والتيارات المارة بدائرة معقدة .

الدرس الرابع : قانونى كيرشوف للدائرة الكهربية Kirchoff's Circuit Law