دروس في مادة الفيزياء

* التطور التاريخي للذرة: النموذج الكوكبي للذرة:
• أحيا العالم دالتون فكرة ديمقريطس حول انقسام المادة و
بنيتها وافترض أن
ذرات نوع كيميائي واحد تكون متماثلة فيما بينها و
ذات نفس الكتلة و اعتبر أن الذرة متعادلة كهربائيا.
• طور طومسون نموذج الذرة فقال أنها على شكل كرة صغيرة
مشحونة بشحنة كهربائية موجبة و محشوة بدقائق ذات شحنة كهربائية سالبة و التي
سماها الالكتروتات.
• ثم جاء رذرفورد الذي استنتج أن الذرة تحتوي على نواة
كثيفة و ذات شحنة
موجبة تدور حولها الالكترونات ذات شحنة سالبة أي
أن الذرة تشبه (المجموعة الشمسية).
• ثم اكتشف البروتون الذي يوجد بالنواة و شحنتها موجبة و
مساوية على: p=+1.06x10-19c وحيث أن الالكترون يحمل شحنة كهربائية سالبة: e-=-1.6x10-19c.
• ثم توصل شادويك إلى اكتشاف النيترون الذي هو متعادل
كهربائيا.
• مكونات الذرة:
• الذرة هي أصغر مكون للجسم المادي بحيث لا تقبل
الانقسام.
• في نموذج رذرفورد تتكون الذرة من:
• 1- النــــــــواة : كثيفة وذات شحنة كهربائية موجبة
تدور حولها الالكترونات.

* تعادل الذرة كهربائيا: في الحالة العادية تكون ذرات
العناصر الكيميائية
متعادلة كهربائيا: ومعناه
أن عدد البروتونات في النواة يساوي عدد الالكترونات في
المدارات.
*الشحنة العنصرية: هي أصغر شحنة كهربائية يحملها
الالكترون و تقدر بـ:
1.6x10-19coulomb

* ملاحظــات:- توزع الالكترونات في مدارات الذرة الرئيسية وفق العلاقة: y=2n2 حيثn
رقم المدار.
- يختلف تركيب النواة و عدد الالكترونات في الذرة من
عنصر لآخر.
- يتم شحن الأجسام بانتقال للالكترونات.
- يمكن للالكترونات أن تنتقل في النواقل (مثل المعادن)،
ولا يمكنها الانتقال في العوازل.


* النواقــــــــل و العــــــــــــوازل:
تجربـــــة: حقق التركيب التجريبي المبين في
المقابل و ذلك كما يلي:
- ضع مسطرة بلاستيكية أفقيا فوق حامل بحيث تكون نهايتها
ملامسة لقرص من الألمنيوم.
- أدلك مصاصة مشروبات جيدا بمنديل من الورق، ثم ألمس بها
النهاية الأخرى من المسطرة البلاستيكية.
- لا تلاحـــــظ أية ظاهرة تذكر.
- أعد التجربة بتعويض المسطرة بقضيب من النحاس.
- تلاحــــــــظ إنجذاب قرص الألمنيوم نحو القضيب
النحاسي.
- كـــــــــــرر نفس العمل باستعمال مواد أخرى كالخشب،
الورق، الحديد،
الورق، الذهب،
الزجاج نخاع البيلسان، الأبونيت،..........
*لاحـظ أن بعض المواد تسلك سلوك المسطرة البلاستيكية،
وبعض المواد تسلك
سلوك قضيب النحاس
نتيجــــــة: نسمي جملة المواد التي أثرت على قرص الألمنيوم بالنـــواقل الكهربائيــة، وهي التي
تسمح بانتقال الشحنات الكهربائية(الالكتــرونات) عبرها،
أما الجملة الأخرى
من المـــواد
والتي لا تؤثر على قرص الألمنيوم، فتسمى بالعــــــوازل
الكهربائيـــــة.
ملحوظةهامة: يمكن التمييز بين النواقل و العوازل بتحقيق
تركيبة كهربائية
كماهو موضح في الآتي،
مع وضع مجموعة مواد صلبة بين أ،ب أو سائلة داخل
الإناء
• مـــن
النواقل نذكر: المعادن، السوائل الملحية و
الحمضية،..............
• ومن
العوازل نذكر: الغازات، الماء النقي(المقطر)،
الزجاج، نخاع البيلسان، اللدائن،............
* التأثيــــــر
المتبــــادل بيــــن التيــــار و المغناطيــــــس:
* الحقـــل المغناطيســــي المتولد عن تيار كهربائي
مستمر:
1- مجـــــال ناقـــــل مستقيــــــم شاقولـــــــــي:
تجربـــــــة: - حقق التركيب التجريبي المبين في الشكـل
المقابــــل.
- أنثــــــربــــرادة الحديـــد علــــى الورقـة
بمحـاذاة الناقل.
- أغلـــق القاطعـــة و أنقــــر على الورقــــة
قليـــــــــــــلا.
تلاحـــــــظ أن بـــرادة الحديـــــد ترتسم فـي شكـل
خطــــوط دائرية،
- استعــــن بإبـــرة مغناطيسيـة لتحديد جهة هذه الخطوط.
نتائــــــــج:
- ارتســــــام برادة الحديد في شكل دوائــر راجع إلى
وقوعـــها في يسمــــــى"بالمجـــــــال (الحقـــــل)
المغناطيسي" و الذي تولد حول الناقــــــــــل
المستقيــــــــم
بعـــــــــد مـــــــــرور التيــــــــــار
فيــــه.
- نسمــــي مجموعة الخطوط التي رسمتها برادة الحديد
بخطوط المجـــال
المغناطيســـي، و التي
تحــدد جهتــــــــها بقاعـــــــدة اليـــــــد
اليمنــــــى حيث:
* الإبهــــــــــــــــــــ ـام: يشيـــــــــــــــر
إلــى جهــــــــة
التـــــــــيار.
* دوران بقية الأصابع: يحدد جهة خطوط الحقل
الكهرومغناطيسي.
2- مجـــــــــال ناقــــــل حلزونـــــــــي(وشيعـــــة):
تجربة: - حقق تجربة ثانية باستعمال ناقل حلزوني(وشيعة).
- أنثــــــــر علــــى اللـــــوح الشفـــاف الموضـــوع
علـــى الو شيعة
بــــــــرادة حديـــــــد، ثم أنقـــــــــره
قليــــــــلا
بواسطــــــــة قلــم.
تلاحـــــــظ ارتــــسام البرادة فـي شكـــل خطــوط
مستقيمــــة داخــل الو شيعــــة و منحنيــــة خارجها.
* التمييـــــــز بيـن وجهـــــي الوشيعــــــة:
- وجـــــه الشيعــــة الـــــذي يــــرد إليـه التيـار
أولا يسمـــى شمالــــي، و الآخـــــر والــــذي يخـــــرج
منــــــه التيــــــار يسمـــــى جنوبـــــي.
- يمكـــــن الاستـــــــدلال علــــى ذلـــــك
بالاستعانـــــة بإبــــرة مغناطيسيـــــة.
ملحوظـــــة: إن وجه الوشيعة الجنوبي هو الذي يسري فيه
التيار بجهـة توافــق
جهــــة دوران عقـــــارب الساعـــــة، ومـــن ثــــــم
فالــــــوجه الآخـــر يكـــون شمالـــي.
فعل الحقل المغناطيسي على تيار كهربائي مستمر:
تجـــــربة لابـــــلاس:
حقق التركيب التجريبي المبين في الشكل المقابل.
- الحالــــــــة-1-:
* نغلق الدارة و نعزل المغناطيس.
- لا نلاحــــــــظ أي ظاهرة تذكر.
- الحالــــــــة-2-:
* نبقي على المغناطيس و نترك الدارة مفتوحة.
- أيضا لا نلاحظ أي ظاهرة تذكر.
- الحالــــــــة-3-:
* نبقي على المغناطيس و نغلق الدارة.
- نلاحــــظ أن الناقل الأسطواني يتدحرج (يتحرك) على السكة.
نتيجــــة: تدحرج الناقل راجع لخضوعه لتأثير قوة تولدت
عن مجالين:
*مجـال مغناطيســي ناشـئ عـــن المغناطيــس، ومجال مغناطيسي
ناشئ عن مرور التيار في الناقل.

* نسمي هذه القوة بالقوة الكهرومغناطيسية ( قوة لابلاس).
مميـــــزات قــوة لابـــــلاس:
- غيــــــر جهـــــة التيـــــار المـــــــار فـي
الناقـــــل، ثـم
شدتـــه بــــاستعــــمال معدلـــــــة.
- تلاحـــــظ تدحرج الناقل عكــــس الجهـة السابقة، كما
أن سرعـــة الحركـــة تتغيــر أيضا.
- أعكس موضعــي قطبـي المغناطيـس، وشـدة الحقـل بتبديل
المغناطيس بآخر
بحجـم أكبـر.
تلاحــــظ تغيـــــــــر جهـــــــة القــــــــــوة الكهــــــرومغناطيسيـــــ ـــــــــة و سرعـــة الحركـــة.
نتيجــــة: تتعلق جهة القوة الكهرومغناطيسية بجهة و شدة
التيار، و بجهة
وشدة الحقل المغناطيسي.
قاعـــدة اليـــد اليمنـــى: تنـــــــص علـــــى أن:
- الإبهـــــــــام: يشيــــــــــر إلـــــى جهــــــة
خطـــــوط الحقـل
المغناطيســي.
- السبابــــــــة: تشيـــــر إلــــــى جهـــــــــــة التيـــــــــارالكهربائــ ـــــــــــي.
- الوسطــــــى: تشيــــــــــر إلــــى جهــــــــة
القــوة الكهرومغناطيسيــــــة.




التحريض الكهرومغناطيسي:
* تجربة: حقق التركيب التجريبي المبين في الشكل المقابل
والمتكون من:
- وشيعة (ناقل حلزوني).
- سلكي تغذية.
- غالفانومتر(جهاز حساس تجاه التوترات الضعيفة).
- مغناطيس مستقيم.
* قـــرب ثـــم ابعـد بالتنـاوب احـدى قطبــي
المغناطــــــيس مـن وعـــن
سطح الوشيعة.
تلاحــــــظ أن مؤشر جهــاز الغـالفـانـومتـــر ينحـــرف
بالتنــاوب يســــار
ثم يمين التدريجة صفر.
التفسيـــــر: سبب حدوث هذه الظاهرة راجع إلى تولد تيار
كهربائي مر في
الوشيعة دليله انحراف
مؤشر جهاز الغالفانومتر.
التيار الكهربائي المتناوب:
* إن الظاهرة المشاهدة حدثت بتحريض المغناطيس على
الوشيعة وعليه:
- نسمي المغناطيس هنا بالمحرض، و الوشيعة بالمتحرض و
الظاهرة ككل بظاهرة
التحريض الكهرومغناطيسي ناتجها تياركهربائي يسمى
بالتيار المتحرض المتناوب.
ملحوظة: تحدث نفس الظاهرة لو نسكن المغناطيس و نحرك
الوشيعة.
ما هو تواتر و دور التوتر الكهربائي المتناوب؟
* يبين الشكل المقابل منحنى التوتر الكهربائي المستعمل
في البيت حيث:

- يتكرر المنحنى مرة كلما يمر التيار بقيمتين
عظمى ثم صغرى وتسمى هذه المدة بالدور.
- عدد المرات التي يتكرر فيها المنحنى خلال
ثانية واحدة يسمى التواتر، أو هو عدد
الدورات خلال 1s ويقاس
بالهرتز(Hertz)

* ما هو أثر التوتر الكهربائي المستمر و المتناوب على
صمام كهربائي:
* حقق التركيب التجريبي المبين في كل شكل من الشكلين
المقابلين:
- في الشكل(1):

* تلاحظ عند غلق القاطعة في الوضع(1) توهج ص1،
وفي الوضع(2) توهج ص2
نتيجة(1):التيار المار في هذه الدارة مستمر(ثابت الجهة).
~ - في الشكل(2):
* تلاحظ عند غلق القاطعة توهج ص1،ص2.
نتيجة(2):التيار المار في هذه الدارة متناوب (متغير
الاتجاه).
الأهــــــــــــم:
*إن انتقال مغناطيس أمام وشيعة ينتج توترا كهربائيا
متناوبا بين طرفيها
خلال مدة هذا الانتقال.
* تتكون المنوبات الصناعية من كهرومغانط تدور أمام وشائع
ثابتة.
* إن التيارالكهربائي المستمر يمر في الدارة الكهربائية
في جهة واحدة و
تكون شدته ثابتة، أما التيار
الكهربائي المتناوب فإن جهته تتغير بالتناوب في جهتين
متعاكستين
و تتغير شدته بين الصفر و قيمتين حديتيــــــن صغــــرى
وعظمـــى.
* يسمــــح راسم الاهتـــزاز المهبطــــي (Oscilloscope) بالكشــف
عن طبيعـــة التوتـــــر الكهربائــــي (مستمـــر أو
متنـاوب)، وقياس
القيمــــــــة الأعظميـــــة للتوتــــــــر
الكهربائـــــــــي.
* يقاس دور التوتر المتناوب بالثانية و تواتره بالهرتز(Hertz).
* النسبة بين القيمة الأعظمية للتوتر الكهربائي المقاس
براسم الاهتزاز
المهبطي و التوتر الكهربائي
المقاس بالفولط متر ثابتة.