شرح درس التيار الكهربي والأعمدة الكهربية مع أسئلة واجابات نموذجية الثالث الاعدادى الترم الثانى

الدرس الثاني التيار الكهربي والأعمدة الكهربية
تلعب الكهرباء دورا مهما في حياتنا اليومية . لقد عرفت في الدرس السابق ما المقصود بالتيار الكهربي , فهل تعرف بعض مصادره وأنواع ؟
بعض مصادر التيار الكهربي :
يمكن توليد التيار الكهربي بطريقتين :
• تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربية بالخلايا الكهروكيميائية (مثل البطارية الجافة أو العمود الجاف) , ويطلق على التيار الكهربي المتولد منها باسم "التيار المستمر" .
• تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربية بواسطة المولد الكهربي (الدينامو) ويعرف التيار الكهربي الناتج باسم "التيار المتردد" .
أنواع التيار المتردد
يوجد نوعان من التيار الكهربي هما :
(1) التيار الكهربي المستمر :
• هو تيار كهربي ثابت الشدة يسري في اتجاه واحد فقط بالدائرة الكهربية , حيث تنساب الإلكترونات من أحد قطبي الخلية الكهروكيميائية لتمر خلال مكونات الدائرة , ثم تعود إلى القطب الآخر .
• ينتج هذا التيار من الخلايا الكهروكيميائية , مثل العمود الجاف .
• يمكن نقل التيار المستمر لمسافات قصيرة فقط .
• يستخدم في عمليات الطلاء الكهربي وفي تشغيل بعض الأجهزة الكهربائية .
(2) التيار الكهربي المتردد :
• وهو تيار متغير الشدة والاتجاه يسري في اتجاهين متعاكسين , حيث تنساب الإلكترونات في اتجاه واحد فقط في البداية , ثم تبدأ في الانسياب في الاتجاه المعاكس , وتتكرر هذه الدورة مرات كثيرة متلاحقة وبسرعة كبيرة .
• ينتج هذا التيار من المولدات الكهربائية , مثل (الدينامو) .
• يمكن نقل التيار المتردد مسافات قصيرة أو طويلة .
• يستخدم في إنارة المنازل والشوارع وتشغيل الأجهزة الكهربائية .
• يمكن تحويله إلى التيار المستمر .
الآن يمكنك مقارنة التيار المستمر والتيار المتردد في الجدول التالي :
نقاط المقارنة التيار المستمر التيار المتردد
الاتجاه ............................... ...............................
الشدة ............................... ...............................
المصدر ............................... ...............................
النقل ............................... ...............................
الاستخدام ............................... ...............................
تحويل كل منها للآخر ............................... ...............................

طرق توصيل الأعمدة الكهربية في الدوائر الكهربية
توصل الأعمدة الكهربية بعدة طرق مختلفة , نذكر منها الآتي :
(1) التوصيل على التوالي :
يتم بتوصيل القطب السالب للعمود الأول بالقطب الموجب للعمود الثاني بسلك نحاسي , ثم يوصل القطب السالب للعمود الثاني بالقطب الموجب للعمود الثالث ... وهكذا . وبذلك يتبقى كل من القطب الموجب للعمود الأول والقطب السالب للعمود الأخير حرا , ويعد هذا القطبان قطبي البطارية الكهربية .
ويمثل العمود الكهربي في الرسم بالشكل (+ -) وهما خطان مستقيمان متوازيان , يدل الخط الأول منهما على القطب الموجب للعمود , والأقصر يدل على القطب السالب .
(2) التوصيل على التوازي :
يتم توصيل الأقطاب الموجبة للأعمدة كلها معا , وتوصيل الأقطاب السالبة كلها معا بأسلاك من النحاس, وبذلك يصبح هناك طرف موجب واحد وطرف سالب واحد للبطارية , وهما قطبا البطارية.
نشاط : قياس القوة الدافعة الكهربية للأعمدة الموصلة على التوالي .
1- كون دائرة كهربية من عمود كهربي واحد وفولتميتر شكل (17 أ) عين قيمة القوة الدافعة الكهربية لهذا العمود الكهربي من قراءة الفولتميتر , ولتكن "ق1" .
2- صل عمودا كهربيا آخر مماثلا للعمود الأول إلى هذه الدائرة على التوالي مع العمود السابق , شكل (17ب) ثم عين القوة الدافعة الكهربية ولتكن "ق2" .
3- صل عمودا كهربيا مماثلا إلى هذه الدائرة على التوالي مع العمودين الكهربيين السابقين , شكل (17جـ) ثم عين لقوة الدافعة الكهربية ولتكن "ق3" .
ماذا تلاحظ من هذه القيم الثلاث للقوة الدافعة الكهربية ؟ وماذا تستنتج منها ؟
1- القوة الدافعة في الحالة الثانية ضعف القوة الدافعة في الحالة الأولى (أي أن "ق2" ضعف قيمة "ق1" .
2- القوة الدافعة في الحالة الثالثة ثلاثة أضعاف القوة الدافعة في الحالة الأولى (أي أن "ق3" تعادل ثلاثة أضعاف قيمة "ق1" .
الاستنتاج :
القوة الدافعة الكهربية المتصلة أعمدتها على التوالي = مجموع القوى الدافعة الكهربية للأعمدة المكونة للبطارية .
• أي أن : ق(القوة الدافعة للبطارية) = ق1 + ق2 + ق3
• أي أنه : في حالة تماثل الأعمدة فإن :
ق البطارية = ق العمود الواحد × ن
حيث "ن" عدد الأعمدة المتماثلة .
نشاط : قياس القوة الدافعة الكهربية لأعمدة متصلة على التوازي .
• كرر التجربة السابقة , ولكن بتوصيل الأعمدة على التوازي . وعين القدوة الدافعة الكهربية في كل خطوة ولتكن "ق1" , "ق2" ,"ق3" .
ماذا تلاحظ من القيم الثلاث للقوة الدافعة الكهربية ؟ وماذا تستنتج ؟
• القراءة في الحالة الثالثة هي نفسها في الحالة الثانية , وهي نفس القراءة في الحالة الأولى, أي أن ق1 = ق2 = ق3 .
الاستنتاج :
• القوى الدافعة لعدة أعمدة متصلة على التوازي تساوي القوة الدافعة للعمود الواحد .
• أي أن : ق للبطارية = ق للعمود الواحد .
مثال : بطارية مكونة من ثلاثة أعمدة , القوة الدافعة الكهربية لكل عمود منها 3 فولت . احسب القوة الدافعة الكهربية إذا وصلت أعمدتها : (1) على التوالي (2) على التوازي.
الحل :
1- توصيل الأعمدة على التوالي: ق للبطارية= ق للعمود الواحد × ن (عدد الأعمدة) = 3 × 3 = 9 فولت
2- توصيل الأعمدة على التوازي : ق للبطارية = ق للعمود الواحد = 3 فولت .
تدريبات على الدرس الثاني
(1) أكمل العبارات التالية :
1- يتولد تيار كهربي من الدينامو نتيجة تحويل الطاقة ................. إلى طاقة ...........
2- يوجد نوعان من التيار الكهربي هما ............ و ....................
3- تنتج الأعمدة الكهربية تيارا .............. والمولدات الكهربية فتنتج تيارا ..............
(2) اختر الإجابة الصحيحة لكل عبارة مما يأتي :
1- يستخدم التيار المستمر في .............. (الإنارة – الطلاء الكهربي – تشغيل الثلاجات)
2- في العمود الكهربي تتحول الطاقة ............. إلى طاقة كهربية. (الحركية – المغناطيسية – الكيميائية)
3- من خصائص التيار المتردد أنه ............... (ثابت الشدة – متغير الاتجاه – يستخدم في الطلاء الكهربي)
(3) ضع علامة () أمام العبارة الصحيحة , وصب ما تحته خط في العبارات غير الصحيحة :
1- القوة الدافعة لعدة أعمدة متصلة على التوالي تساوي القوة الدافعة للعمود الواحد . ( )
2- ينتج الدينامو تيارا كهربيا مترددا . ( )
3- تتحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربية في الأعمدة والبطاريات . ( )
(4) لديك ثلاثة أعمدة كهربية متماثلة , القوة الدافعة الكهربية لكل منها 1.5 فولت . وضح بالرسم كيف يمكن توصيلها للحصول على قوى دافعة كهربية مقدارها :
1- 1.5 فولت
2- 3 فولت
3- 4.5 فولت