📚 مراجعة مفاهيم الدوائر الكهربائية
المفاهيم الأساسية
(يتم استخلاصها من الأسئلة وليس من تعريفات مباشرة في النص)
خريطة المفاهيم
```markmap
ما أتعلمه الآن (من الصفحة 34 و 36 و 37 و 38 و 39 و 40): قانون أوم وطرق التوصيل
قانون أوم (Ohm's Law)
المكتشف
- الفيزيائي الألماني جورج سيمون أوم.
- اكتشف العلاقة عام 1827م.
العلاقة الرياضية
I = \frac{V}{R}- I: شدة التيار (يتناسب طرديًا مع V).
- V: فرق الجهد.
- R: المقاومة.
تطبيقات القانون
- يطبق على الدوائر ذات المقاومات المتعددة.
- تُحسب المقاومة الإجمالية للدائرة بأكملها.
- يُستخدم لدراسة قيم V، I، R لكل مكون في الدائرة.
حدود التطبيق
- لا يمكن تطبيقه على الأجهزة التي لا تبقى فيها المقاومة ثابتة (مثل: الصمامات الثنائية والترانزستورات).
طرق توصيل المقاومات
التوصيل على التوالي (Series)
- جميع المكونات متصلة متتالية (من طرف إلى طرف).
- يشكل مسارًا واحدًا لحركة التيار.
- لا يوجد تفرع للتيار.
#### حساب الدائرة على التوالي
- المقاومة الإجمالية:
R_T = R_1 + R_2 + ...
- التيار الكلي:
I = \frac{V}{R_T}
- فرق الجهد على كل مقاومة:
V_n = I \times R_n
#### خصائص التوصيل على التوالي (من الصفحة 40)
- نفس شدة التيار: تيار واحد يمر عبر جميع المقاومات.
#### مثال تطبيقي
- المعطيات:
R_1 = 30k\Omega, R_2 = 60k\Omega, V = 9V
- الحل:
-
R_T = 30k\Omega + 60k\Omega = 90k\Omega
- I = \frac{9V}{90k\Omega} = 0.1 mA
- V_1 = 0.1mA \times 30k\Omega = 3V
- V_2 = 0.1mA \times 60k\Omega = 6V
#### تمرين تطبيقي (صفحة 39)
- عند توصيل مقاومتين متماثلتين على التوالي بمصدر ذي مقاومة داخلية ضئيلة:
- تزداد المقاومة الكلية للدائرة.
- تأثير ذلك على شدة التيار: تنخفض.
التوصيل على التوازي (Parallel)
- جميع المكونات متصلة بصورة متوازية.
- تشكل مجموعتين من النقاط الكهربائية المشتركة.
- يوجد تفرع للتيار الكهربائي.
#### حساب الدائرة على التوازي
- المقاومة الإجمالية:
\frac{1}{R_T} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + ... أو R_T = \frac{R_1 \times R_2}{(R_1 + R_2)}
- التيار الكلي:
I_T = I_1 + I_2 + ... أو I_T = \frac{V}{R_T}
- فرق الجهد: يكون متساوياً على جميع المقاومات المتوازية.
#### خصائص التوصيل على التوازي (من الصفحة 40)
- نفس فرق الجهد: نفس قيمة فرق الجهد عند أطراف جميع المقاومات.
#### مثال تطبيقي
- المعطيات:
R_1 = 3k\Omega, R_2 = 6k\Omega, V = 9V
- الحل:
-
R_T = \frac{3k\Omega \times 6k\Omega}{(3k\Omega + 6k\Omega)} = 2k\Omega
- I_1 = \frac{9V}{3k\Omega} = 3mA
- I_2 = \frac{9V}{6k\Omega} = 1.5mA
- I_T = 3mA + 1.5mA = 4.5mA
#### تمرين تطبيقي (صفحة 39)
- عند توصيل مقاومتين مختلفتين (R1, R2) على التوازي:
-
فرق الجهد: متساوٍ عند أطرافهما.
- شدة التيار: مختلفة في كل منهما (تتناسب عكسياً مع المقاومة).
- المقاومة المكافئة: لا تساوي مجموع المقاومتين (R ≠ R1 + R2).
الأجهزة الكهربائية (من الصفحة 40)
جهاز الأميتر (Ammeter)
- الوظيفة: يقيس شدة التيار.
- طريقة التوصيل: على التوالي في الدائرة.
جهاز الفولتميتر (Voltmeter)
- الوظيفة: يقيس فرق الجهد.
- طريقة التوصيل: على التوازي في الدائرة.
الطاقة والقدرة (من الصفحة 40)
الطاقة الكهربائية
القدرة الكهربائية
مثال تطبيقي: دائرة مختلطة (توالي وتوازي)
الهدف
- إيجاد فرق الجهد بين النقطة A والنقطة B.
خطوات الحل
#### الخطوة الأولى: تبسيط الدائرة
- تحديد المقاومات المتصلة على التوالي (R3, R4, R5).
- حساب المقاومة المكافئة لها:
-
R_{3,4,5} = R3 + R4 + R5
- R_{3,4,5} = 4Ω + 8Ω + 6Ω = 18Ω
#### الخطوة الثانية: رسم الدائرة المكافئة المبسطة
- استبدال R3, R4, R5 بمقاومة واحدة مكافئة (18Ω).
- تصبح الدائرة الجديدة تحتوي على:
- مصدر جهد (V).
- مقاومة R1 (11Ω) على التوالي مع...
- فرع متوازي يحتوي على R2 (18Ω) و R3,4,5 (18Ω).
#### الخطوة الثالثة: حساب المقاومة المكافئة للتوازي
- حساب المقاومة المكافئة للفرع المتوازي (R2 // R3,4,5):
-
R_{2//3,4,5} = \frac{R_{3,4,5} \times R_2}{R_{3,4,5} + R_2} = \frac{18 \times 18}{18 + 18} = 9Ω
#### الخطوة الرابعة: حساب المقاومة الكلية للدائرة
- حساب المقاومة الكلية (Rₜ) بعد توصيل R1 على التوالي مع المقاومة المكافئة للتوازي:
-
Rₜ = R₁ + R_{2,3,4,5} = 11 + 9 = 20Ω
#### الخطوة الخامسة: حساب التيارات وفروق الجهد
- التيار عبر R2 (I₂): 1A.
- فرق الجهد عبر R2 (V₂):
V₂ = I₂ \times R₂ = 1 \times 18 = 18V
- فرق الجهد عبر R3,4,5: يساوي V₂ (لأنهما على التوازي) = 18V.
- التيار عبر R3,4,5 (I₃,₄,₅):
I₃,₄,₅ = \frac{V₃,₄,₅}{R₃,₄,₅} = \frac{18}{18} = 1A
- التيار الكلي (Iₜ):
Iₜ = I₂ + I₃,₄,₅ = 1 + 1 = 2A
#### الخطوة السادسة: حساب فرق الجهد بين A و B (V_AB)
V_{AB} = Iₜ \times Rₜ = 2 \times 20 = 40V
```
نقاط مهمة
- الأميتر يقيس شدة التيار ويوصل على التوالي.
- الفولتميتر يقيس فرق الجهد ويوصل على التوازي.
- في التوصيل على التوالي: شدة التيار واحدة عبر جميع المقاومات، والمقاومة الكلية هي مجموع المقاومات (Rₜ = R₁ + R₂ + ...).
- في التوصيل على التوازي: فرق الجهد واحد عند أطراف جميع المقاومات.
- الطاقة الكهربائية لا تتحول إلى حرارة بشكل كامل دائمًا (هناك تحولات أخرى مثل الضوء أو الحركة).
- رموز الوحدات: المقاومة (Ω)، فرق الجهد (V)، الطاقة الكهربائية (J)، القدرة الكهربائية (W).