المقاومة الكهربائية - كتاب العلوم - الصف 9 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

📚 المقاومة الكهربائية وتحولات الطاقة

المفاهيم الأساسية

المقاومة الكهربائية: قياس مدى صعوبة التي تواجهها الإلكترونات في التدفق خلال المادة. وتقاس بوحدة الأوم.

الأوم: وحدة قياس المقاومة الكهربائية، أطلقت تخليداً للعالم الألماني جورج سيمون أوم.

خريطة المفاهيم

```markmap

القوى الكهربائية

المحاليل الكهربائية

ذوبان الملح (NaCl)

• يتباعد إلى أيونات Na⁺ و Cl⁻
• تصبح الأيونات حرة الحركة في الماء

العوازل والموصلات

العازل (Insulator)

• الإلكترونات لا تتحرك بسهولة
• أمثلة: البلاستيك، الخشب

الموصل (Conductor)

• الإلكترونات تتحرك بسهولة
• أمثلة: الذهب، النحاس

أشباه الموصلات (Semiconductors)

• تتصرف كعازل أو موصل حسب الظروف
• أمثلة: الجرمانيوم، السيليكون

القوى الكهربائية

طبيعة القوة

• تجاذب بين الشحنات المختلفة
• تنافر بين الشحنات المتشابهة

العوامل المؤثرة

• مقدار الشحنة (تزداد القوة بزيادتها)
• المسافة بين الشحنات (تزداد القوة بنقصانها)

المجال الكهربائي

تعريفه

• الحيز المحيط بالشحنة الذي تظهر فيه آثارها

قوته

• تزداد كلما اقتربنا من الشحنة

الشحن بالحث

المثال

• المشي على سجادة ثم لمس مقبض باب

النتيجة

• تفريغ كهربائي (لسعة كهربائية)

الشحنة الكهربائية

تعريفها

• خاصية فيزيائية للمادة (فائض أو نقص إلكترونات)

أنواعها

• موجبة (نقص إلكترونات)
• سالبة (فائض إلكترونات)

سلوكها

• المتشابهة تتنافر
• المختلفة تتجاذب

طرق انتقالها

• التوصيل
• الاحتكاك
• الحث

التفريغ الكهربائي

تعريفه

• انتقال الشحنات الفائضة من مكان لآخر

أمثلة عليه

• البرق والصاعقة
• الشرارة بين اليد ومقبض الباب

التيار الكهربائي

تعريفه

• تدفق الشحنات الكهربائية

مصادره

• في المواد الصلبة: الإلكترونات
• في المحاليل: الأيونات (موجبة أو سالبة)

وحدته

• الأمبير (A)

تشبيهه

• يشبه تدفق الماء بسبب قوة الجاذبية

نموذج الدائرة الكهربائية البسيطة

تشبيه تدفق الماء

• المضخة: ترفع الماء (تزوده بطاقة وضع)
• الماء الهابط: يدير توربين (تتحول طاقة الوضع إلى حركية)
• الدورة: يعود الماء للمضخة

الدائرة الكهربائية

شرط التدفق

• يجب أن تكون مغلقة (مسار مغلق)

مكوناتها الأساسية

• مصدر للطاقة الكهربائية (مثل البطارية)
• أسلاك توصيل
• مصباح كهربائي

الجهد الكهربائي

• تعريفه: مقياس لمقدار طاقة الوضع الكهربائية التي يكتسبها كل إلكترون
• وحدته: الفولت (V)
• تشبيهه: يعمل عمل مضخة الماء

كيفية سريان التيار

• تتحرك الإلكترونات ببطء شديد داخل السلك
• يتصادم الإلكترون مع شحنات أخرى داخل السلك أكثر من ١٠ تريليون مرة في الثانية
• يحتاج الإلكترون إلى دقائق عديدة لقطع مسافة سلك واحد

البطاريات

البطارية القلوية

#### مكوناتها

• الطرف السالب: الخارصين (الزنك) - مصدر الإلكترونات
• الطرف الموجب: ثاني أكسيد المنجنيز - يتحد مع الإلكترونات
• العجينة اللينة: هيدروكسيد البوتاسيوم - تنقل الإلكترونات

#### طريقة عملها

• تتحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة وضع كهربائية
• يبدأ تفاعل كيميائي في العجينة اللينة عند الوصل بالدائرة
• تتحرك الإلكترونات داخل البطارية من القطب الموجب إلى القطب السالب
• يتشكل مجال كهربائي يدفع الإلكترونات من السالب عبر الأسلاك إلى الموجب

عمر البطارية

• السبب: استهلاك المواد الكيميائية المتفاعلة
• النتيجة: توقف التفاعل وانتهاء صلاحيتها

المقاومة الكهربائية

تعريفها

• قياس مدى صعوبة التي تواجهها الإلكترونات في التدفق خلال المادة

وحدتها

• الأوم (تخليداً للعالم جورج سيمون أوم)

العوامل المؤثرة

• نوع المادة (للمواد العازلة مقاومة أكبر من الموصلات)
• طول السلك (الأسلاك الأطول مقاومتها أكبر)
• مساحة المقطع العرضي للسلك (المساحة الأكبر مقاومتها أقل)

تحولات الطاقة

• تتحول الطاقة الكهربائية للإلكترونات إلى طاقة حرارية وطاقة ضوئية بسبب التصادمات مع الذرات داخل المادة

مثال تطبيقي: أسلاك النحاس

• للنحاس مقاومة قليلة (موصل جيد)
• كمية الحرارة الناتجة عن سريان التيار فيه قليلة
• لذلك يستخدم في تمديدات المباني لتجنب خطر الحرائق

```

نقاط مهمة

• عندما تنتقل الإلكترونات داخل السلك تتصادم مع الذرات، مما يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية وطاقة ضوئية.
• تعتمد المقاومة الكهربائية على: نوع المادة، طول السلك، ومساحة مقطعه العرضي.
• تشبيه: مقاومة السلك للتيار تشبه مقاومة الخرطوم لتدفق الماء (الخرطوم الأطول مقاومته أكبر).
• يستخدم النحاس في التمديدات الكهربائية لأنه موصل جيد ذو مقاومة قليلة، فلا يسخن كثيراً.

المقاومة الكهربائية

الشكل ٨ عندما تنتقل الإلكترونات داخل السلك تتصادم مع الذرات والإلكترونات الأخرى ويصبح مسارها متعرجا، فتسبب هذه التصادمات تحول الطاقة الكهربائية إلى أشكال أخرى من الطاقة.

حدد أشكال الطاقة الأخرى الناتجة عن هذه التحولات للطاقة الكهربائية.

الربط مع التاريخ الأوم أطلقت هذه التسمية على وحدة قياس المقاومة الكهربائية؛ تخليدا للعالم الألماني جورج سيمون أوم ١٧٨٧ - ١٨٥٤، الذي ينسب إليه اكتشاف العلاقة بين سريان التيار الكهربائي والجهد الكهربائي والمقاومة الكهربائية. ابحث عن المزيد من المعلومات حول هذا العالم، واكتب سيرته الذاتية مختصرة، على أن تشارك طلاب الصف فيها.

تتحرك الإلكترونات خلال المواد الموصلة بشكل أسهل من حركتها خلال المواد العازلة. ومع ذلك فإن المواد الموصلة تمانع - إلى حد ما - سريان الإلكترونات. ويُسمّى قياس مدى الصعوبة التي تواجهها الإلكترونات في التدفق خلال المادة المقاومة الكهربائية Resistance. وتُقاس المقاومة الكهربائية بوحدة تُسمّى الأوم، وللمواد العازلة مقاومة كهربائية أكبر كثيرا من الموصلات. عندما تنتقل الإلكترونات عبر الدائرة الكهربائية تتصادم مع الذرات والشحنات الكهربائية الأخرى الموجودة داخل المادة التي تتركب منها الدائرة الكهربائية. انظر الشكل . وتعمل هذه التصادمات على تحويل الطاقة الكهربائية للإلكترونات إلى طاقة حرارية، وإلى طاقة ضوئية أحيانًا. ويعتمد مقدار الطاقة الكهربائية المحوّلة إلى ضوء أو حرارة على المقاومة الكهربائية للمواد التي تتكوّن منها الدائرة الكهربائية.

استخدام أسلاك النحاس في المباني

يزداد مقدار الطاقة الكهربائية المتحولة إلى طاقة حرارية بزيادة مقاومة السلك. وللنحاس مقاومة كهربائية قليلة، لذلك فهو من أفضل المواد الموصلة للكهرباء؛ فعند سريان التيار الكهربائي في أسلاك النحاس تكون كمية الحرارة الناتجة قليلة بالمقارنة بغيره من المواد؛ وذلك لأن النحاس موصل جيد للكهرباء، ولذلك تستخدم الأسلاك النحاسية في التمديدات الكهربائية في الأبنية؛ فهي لا تسخن إلى الحد الذي يجعلها تسبب الحرائق.

مقاومة الأسلاك

تعتمد المقاومة الكهربائية للسلك أيضًا على طوله، ومساحة مقطعه العرضي، بالإضافة إلى نوع المادة المصنوع منها. ومثل هذا يحدث في تدفق الماء داخل الخرطوم؛ حيث يقل تدفقه في حالتين: الأولى عند زيادة طول الخرطوم، والثانية بنقصان مساحة مقطعه العرضي، كما هو موضح في الشكل ۹ ، وبالمثل، مقاومة أكبر من تزداد المقاومة الكهربائية للسلك بزيادة طوله، أو بنقصان الخرطوم القصير. مساحة مقطعه العرضي.

للخرطوم الطويل مقاومة أكبر من الخرطوم القصير.

للخرطوم الضيق مقاومة أكبر من الخرطوم الواسع.

قارن بين تدفق الماء في الخرطوم، وسريان التيار الكهربائي في السلك.

--- SECTION: المقاومة الكهربائية --- المقاومة الكهربائية --- SECTION: الشكل ٨ --- الشكل ٨ عندما تنتقل الإلكترونات داخل السلك تتصادم مع الذرات والإلكترونات الأخرى ويصبح مسارها متعرجا، فتسبب هذه التصادمات تحول الطاقة الكهربائية إلى أشكال أخرى من الطاقة. حدد أشكال الطاقة الأخرى الناتجة عن هذه التحولات للطاقة الكهربائية. --- SECTION: الربط مع التاريخ --- الربط مع التاريخ الأوم أطلقت هذه التسمية على وحدة قياس المقاومة الكهربائية؛ تخليدا للعالم الألماني جورج سيمون أوم ١٧٨٧ - ١٨٥٤، الذي ينسب إليه اكتشاف العلاقة بين سريان التيار الكهربائي والجهد الكهربائي والمقاومة الكهربائية. ابحث عن المزيد من المعلومات حول هذا العالم، واكتب سيرته الذاتية مختصرة، على أن تشارك طلاب الصف فيها. تتحرك الإلكترونات خلال المواد الموصلة بشكل أسهل من حركتها خلال المواد العازلة. ومع ذلك فإن المواد الموصلة تمانع - إلى حد ما - سريان الإلكترونات. ويُسمّى قياس مدى الصعوبة التي تواجهها الإلكترونات في التدفق خلال المادة المقاومة الكهربائية Resistance. وتُقاس المقاومة الكهربائية بوحدة تُسمّى الأوم، وللمواد العازلة مقاومة كهربائية أكبر كثيرا من الموصلات. عندما تنتقل الإلكترونات عبر الدائرة الكهربائية تتصادم مع الذرات والشحنات الكهربائية الأخرى الموجودة داخل المادة التي تتركب منها الدائرة الكهربائية. انظر الشكل . وتعمل هذه التصادمات على تحويل الطاقة الكهربائية للإلكترونات إلى طاقة حرارية، وإلى طاقة ضوئية أحيانًا. ويعتمد مقدار الطاقة الكهربائية المحوّلة إلى ضوء أو حرارة على المقاومة الكهربائية للمواد التي تتكوّن منها الدائرة الكهربائية. --- SECTION: استخدام أسلاك النحاس في المباني --- استخدام أسلاك النحاس في المباني يزداد مقدار الطاقة الكهربائية المتحولة إلى طاقة حرارية بزيادة مقاومة السلك. وللنحاس مقاومة كهربائية قليلة، لذلك فهو من أفضل المواد الموصلة للكهرباء؛ فعند سريان التيار الكهربائي في أسلاك النحاس تكون كمية الحرارة الناتجة قليلة بالمقارنة بغيره من المواد؛ وذلك لأن النحاس موصل جيد للكهرباء، ولذلك تستخدم الأسلاك النحاسية في التمديدات الكهربائية في الأبنية؛ فهي لا تسخن إلى الحد الذي يجعلها تسبب الحرائق. --- SECTION: مقاومة الأسلاك --- مقاومة الأسلاك تعتمد المقاومة الكهربائية للسلك أيضًا على طوله، ومساحة مقطعه العرضي، بالإضافة إلى نوع المادة المصنوع منها. ومثل هذا يحدث في تدفق الماء داخل الخرطوم؛ حيث يقل تدفقه في حالتين: الأولى عند زيادة طول الخرطوم، والثانية بنقصان مساحة مقطعه العرضي، كما هو موضح في الشكل ۹ ، وبالمثل، مقاومة أكبر من تزداد المقاومة الكهربائية للسلك بزيادة طوله، أو بنقصان الخرطوم القصير. مساحة مقطعه العرضي. --- SECTION: الشكل ٩ --- للخرطوم الطويل مقاومة أكبر من الخرطوم القصير. للخرطوم الضيق مقاومة أكبر من الخرطوم الواسع. قارن بين تدفق الماء في الخرطوم، وسريان التيار الكهربائي في السلك. --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: N/A Description: Diagram showing electrons moving through a material and colliding with atoms and other electrons, causing a change in direction. Table Structure: Headers: N/A Data: N/A Context: Illustrates how electron collisions convert electrical energy into other forms of energy. **DIAGRAM**: N/A Description: Diagram comparing water flow in hoses of different lengths and widths, illustrating the concept of resistance. Table Structure: Headers: N/A Data: N/A Context: Analogy to electrical resistance in wires.