الفصل 2
المقاومة والمواصلة
התנגדות ומוליכות
في الفصل الأول رأينا أن فرق الجهد يدفع الشحنات إلى الحركة. لكن المواد لا تسمح للشحنات بالمرور بنفس السهولة: سلك النحاس ينقل التيار بسهولة، وسلك التسخين يعيقه، والمطاط يمنعه تقريبا. في هذا الفصل نُعرّف المقاومة والمواصلة، نتعلم بماذا تتعلق مقاومة الموصل، كيف تتغير مع درجة الحرارة، ولماذا نعزل الموصلات.
في نهاية هذا الفصل سنعرف أن:
- المقاومة R تقاس بوحدة الأوم [Ω] ، والمواصلة G تقاس بوحدة السيمنس [S] ، وأن G = 1R.
- لكل مادة مقاومة نوعية ρ وتوصيلية نوعية σ ، ونعرف وحدات قياسهما.
- نصنّف المواد إلى موصلات، أشباه موصلات وعوازل حسب مقاومتها النوعية.
- نحسب مقاومة موصل حسب R = ρ·ℓA.
- نحسب تغيّر المقاومة مع درجة الحرارة، ونميّز بين معامل حراري موجب ومعامل حراري سالب.
- نشرح ما هو العزل الكهربائي، ما هو هدفه وما هي أنواعه.
התנגדות ומוליכות – סימול ויחידות מדידה – المقاومة والمواصلة: الرمز ووحدات القياس (Resistance and Conductance)
عندما تتحرك الإلكترونات الحرّة داخل الموصل تصطدم بذرّات المادة، فتفقد جزءا من طاقتها، وتتحول هذه الطاقة إلى حرارة. هذه الإعاقة لحركة الشحنات هي المقاومة الكهربائية.
المقاومة الكهربائية (התנגדות חשמלית): هي مقدار إعاقة المادة لمرور التيار الكهربائي فيها. كلما كانت المقاومة أكبر، كان التيار الذي يمر عند نفس الجهد أصغر. يرمز للمقاومة بالحرف R ، ووحدة قياسها الأوم (אוהם) ورمزها [Ω].
كلمة «مقاومة» تدل على شيئين: على الخاصية نفسها (התנגדות) ، وعلى العنصر الذي يُصنع خصيصا بقيمة مقاومة محددة ويُركَّب في الدائرة (נגד). في المخططات نرسم المقاومة كمستطيل:
رمز المقاومة في المخطط الكهربائي
ملاحظة: مقاومة مقدارها أوم واحد هي مقاومة يمر فيها تيار شدته 1 A عندما يكون الجهد بين طرفيها 1 V. في الدوائر العملية نجد مقاومات من أجزاء من الأوم حتى ملايين الأومات، ولذلك نستخدم البادئات: [mΩ] ، [kΩ] ، [MΩ].
المواصلة الكهربائية (מוליכות חשמלית): هي مقدار سهولة مرور التيار في العنصر، وهي مقلوب المقاومة. يرمز لها بالحرف G ، ووحدة قياسها السيمنس (סימנס) ورمزها [S].
العلاقة بين المواصلة والمقاومة · מוליכות והתנגדות
G = 1R
| الرمز | المعنى | وحدة القياس |
|---|---|---|
| G | المواصلة | [S] |
| R | المقاومة | [Ω] |
ملاحظة: مقاومة كبيرة تعني مواصلة صغيرة، وبالعكس. من القانون نرى أن 1 S = 11 Ω.
مثال 2.1
أ. نحسب مواصلة مقاومة قيمتها 50 Ω.
ب. مواصلة عنصر آخر هي 2.5 mS ، نحسب مقاومته.
ب. مواصلة عنصر آخر هي 2.5 mS ، نحسب مقاومته.
الحل:
أ. نعوّض في القانون:
G = 1R = 150 = 0.02 S = 20 mS
ب. نحوّل إلى الوحدة الأساسية، G = 2.5·10−3 S ، ونُخرج المقاومة من القانون:
R = 1G = 12.5·10−3 = 400 Ω
سؤال 2.1: أ. ما هي مواصلة مقاومة قيمتها 2 kΩ؟
ب. ما هي مقاومة عنصر مواصلته 0.25 S؟
ب. ما هي مقاومة عنصر مواصلته 0.25 S؟
התנגדות סגולית ומוליכות סגולית – المقاومة النوعية والموصلية (Resistivity and Conductivity)
إذا أخذنا سلكين لهما نفس الطول ونفس السُّمك، الأول من النحاس والثاني من الحديد، نجد أن مقاومة سلك الحديد أكبر بنحو ست مرات. السبب هو المادة نفسها: لكل مادة مقدار يميّزها ويبيّن كم تعيق مرور التيار.
المقاومة النوعية (התנגדות סגולית): هي مقاومة موصل من المادة طوله متر واحد ومساحة مقطعه مليمتر مربع واحد. هي خاصية للمادة نفسها، ولا تتعلق بأبعاد الموصل. يرمز لها بالحرف اليوناني ρ (رو).
وحدة قياس المقاومة النوعية في الحسابات العملية هي [Ω·mm²/m] ، لأننا نقيس طول السلك بالمتر ومساحة مقطعه بالمليمتر المربع. الوحدة في النظام الدولي هي [Ω·m] ، والانتقال بينهما:
1 Ω·mm²/m = 10−6 Ω·m
الموصلية (מוליכות סגולית): هي مقلوب المقاومة النوعية، وتبيّن كم تسهّل المادة مرور التيار. يرمز لها بالحرف اليوناني σ (سيغما). تسمى أيضا «الموصلية النوعية».
العلاقة بين الموصلية والمقاومة النوعية · מוליכות סגולית והתנגדות סגולית
σ = 1ρ
| الرمز | المعنى | وحدة القياس |
|---|---|---|
| ρ | المقاومة النوعية | [Ω·mm²/m] |
| σ | الموصلية | [S·m/mm²] |
ملاحظة: الوحدة [S·m/mm²] تُكتب أيضا [m/(Ω·mm²)] ، والوحدتان متساويتان.
| المادة | بالعبرية | ρ [Ω·mm²/m] | σ [S·m/mm²] |
|---|---|---|---|
| الفضة | כסף | 0.016 | 62.5 |
| النحاس | נחושת | 0.0175 | 57.1 |
| الذهب | זהב | 0.023 | 43.5 |
| الألومنيوم | אלומיניום | 0.028 | 35.7 |
| التنغستن | טונגסטן | 0.055 | 18.2 |
| الحديد | ברזל | 0.1 | 10 |
| الكونستانتان (سبيكة) | קונסטנטן | 0.5 | 2 |
| النيكروم (سبيكة) | ניכרום | 1.1 | 0.909 |
القيم في الجدول تقريبية وهي صحيحة عند درجة حرارة 20 °C. نلاحظ أن الفضة هي أفضل موصل، لكنها غالية الثمن، ولذلك تُصنع الموصلات من النحاس ومن الألومنيوم. سبائك مثل الكونستانتان والنيكروم مقاومتها النوعية كبيرة، ولذلك تُصنع منها المقاومات وأسلاك التسخين.
مثال 2.2
نكتب المقاومة النوعية للنحاس بوحدة [Ω·m] ، ونحسب توصيليته النوعية.
الحل:
ρ = 0.0175 Ω·mm²/m = 0.0175 · 10−6 Ω·m = 1.75·10−8 Ω·m
σ = 1ρ = 10.0175 = 57.1 S·m/mm²
σ = 57.1 S·m/mm²
سؤال 2.2: الموصلية لمادة معيّنة هي 10 S·m/mm².
أ. ما هي مقاومتها النوعية؟
ب. أي مادة من الجدول هي؟
أ. ما هي مقاومتها النوعية؟
ب. أي مادة من الجدول هي؟
מיון מוליכים בהתאם להתנגדותם הסגולית – تصنيف المواد حسب مقاومتها النوعية (Classifying Materials)
المقاومة النوعية للمواد تمتد على مجال هائل: بين أفضل موصل وأفضل عازل فرق يزيد عن عشرين مرتبة عشرية. حسب هذا المقدار نقسم المواد إلى ثلاث مجموعات:
سلّم المقاومة النوعية بوحدة [Ω·m]. الحدود بين المجموعات تقريبية
- الموصلات (מוליכים): مواد فيها إلكترونات حرّة كثيرة، ولذلك مقاومتها النوعية صغيرة جدا. جميع المعادن موصلات: الفضة، النحاس، الألومنيوم، الحديد.
- العوازل (מבודדים): مواد لا توجد فيها تقريبا إلكترونات حرّة، ولذلك مقاومتها النوعية كبيرة جدا ولا يمر فيها تيار عمليا: المطاط، البلاستيك، الزجاج، الخزف، الهواء الجاف.
- أشباه الموصلات (מוליכים למחצה): مواد مقاومتها النوعية بين الموصلات والعوازل، مثل السيليكون والجرمانيوم. يمكن التحكم بمقاومتها بإضافة شوائب أو بالحرارة والضوء، ومنها تُصنع الثنائيات والترانزستورات.
داخل مجموعة الموصلات نميّز أيضا بين مجموعتين حسب الاستعمال:
| المجموعة | المقاومة النوعية | أمثلة | الاستعمال |
|---|---|---|---|
| مواد جيدة التوصيل | صغيرة: نحو 0.016 حتى 0.03 [Ω·mm²/m] | النحاس، الألومنيوم، الفضة | أسلاك وكوابل، ملفات المحركات والمحولات، نقاط التلامس |
| مواد مقاوِمة (سبائك) | كبيرة: نحو 0.4 حتى 1.5 [Ω·mm²/m] | الكونستانتان، النيكروم | مقاومات، عناصر تسخين في السخان والفرن والمكواة |
سؤال 2.3: نصنّف كل مادة إلى موصل، شبه موصل أو عازل: الألومنيوم، الزجاج، السيليكون، الذهب، البلاستيك (PVC)، الجرمانيوم.
▶تجربة حية — تصنيف الموادنقارن المقاومة النوعية لمواد مختلفة ونصنّفها: موصلات، أشباه موصلات وعوازل.
⚠
المختبر غير متاح الآن. المادة في هذا الفصل كاملة من دونه — نواصل القراءة، ونعود إلى التجربة لاحقا أو نفتحها مباشرة من الرابط الذي تحت الإطار.
https://fahed-lab.com/circuits/resistivity_conductor_simulator
חישוב התנגדות המוליך לפי החומר והממדים – حساب مقاومة الموصل حسب مادته وأبعاده (Resistance of a Conductor)
مقاومة الموصل تتعلق بثلاثة عوامل:
موصل طوله ℓ ، مساحة مقطعه A ومادته ρ
- الطول ℓ : كلما كان الموصل أطول، اصطدمت الإلكترونات بذرّات أكثر في طريقها، فتكبر المقاومة. المقاومة تتناسب طرديا مع الطول.
- مساحة المقطع A (שטח החתך): كلما كان الموصل أسمك، وُجد مكان أوسع لمرور الإلكترونات، فتصغر المقاومة. المقاومة تتناسب عكسيا مع مساحة المقطع.
- المادة: تتمثل بالمقاومة النوعية ρ.
مقاومة الموصل · התנגדות מוליך
R = ρ·ℓA
| الرمز | المعنى | وحدة القياس |
|---|---|---|
| R | مقاومة الموصل | [Ω] |
| ρ | المقاومة النوعية لمادة الموصل | [Ω·mm²/m] |
| ℓ | طول الموصل | [m] |
| A | مساحة مقطع الموصل | [mm²] |
إذا كان مقطع الموصل دائريا وأُعطي قطره d ، نحسب مساحة المقطع حسب مساحة الدائرة:
A = π·d24
تعليمات للحل: عند استعمال ρ بوحدة [Ω·mm²/m] نعوّض الطول بالمتر ومساحة المقطع بالمليمتر المربع، فنحصل على المقاومة بالأوم مباشرة.
مثال 2.3
نحسب مقاومة سلك من النحاس طوله 100 m ومساحة مقطعه 2.5 mm².
الحل:
المعطيات: ℓ = 100 m ، A = 2.5 mm² ، ومن الجدول ρ = 0.0175 Ω·mm²/m. المطلوب: R.
R = ρ·ℓA
R = 0.0175 · 1002.5 = 0.7 Ω
R = 0.7 Ω
مثال 2.4
نريد أن نصنع عنصر تسخين مقاومته 44 Ω من سلك نيكروم قطره 0.5 mm. نحسب طول السلك اللازم.
الحل:
نحسب أولا مساحة المقطع:
A = π·d24 = π · 0.524 = 0.1963 mm²
نُخرج الطول من قانون مقاومة الموصل ونعوّض (ρ = 1.1 Ω·mm²/m):
ℓ = R·Aρ
ℓ = 44 · 0.19631.1 = 7.85 m
ℓ = 7.85 m
مثال 2.5
مستهلك يبعد 40 m عن المصدر، ويُغذّى بخط من موصلين من النحاس. نحسب أصغر مساحة مقطع للموصل حتى لا تزيد مقاومة الخط كله عن 0.35 Ω.
الحل:
التيار يمر في موصل الذهاب وفي موصل العودة، ولذلك فإن الطول الكلي للموصل هو ضعف البعد:
ℓ = 2 · 40 = 80 m
نُخرج مساحة المقطع من القانون:
A = ρ·ℓR
A = 0.0175 · 800.35 = 4 mm²
A = 4 mm²
سؤال 2.4: نحسب مقاومة موصل من الألومنيوم طوله 500 m ومساحة مقطعه 16 mm².
سؤال 2.5: مقاومة سلك معيّن هي R. كم تصبح المقاومة في كل حالة؟
أ. نضاعف الطول مرتين.
ب. نضاعف مساحة المقطع مرتين.
ج. نضاعف القطر مرتين.
د. نضاعف الطول ومساحة المقطع مرتين معا.
أ. نضاعف الطول مرتين.
ب. نضاعف مساحة المقطع مرتين.
ج. نضاعف القطر مرتين.
د. نضاعف الطول ومساحة المقطع مرتين معا.
▶تجربة حية — المقاومة النوعية ومقاومة الموصلنختار المادة، نغيّر طول الموصل ومساحة مقطعه، ونرى كيف تتغير المقاومة حسب R = ρ·ℓA.
⚠
المختبر غير متاح الآن. المادة في هذا الفصل كاملة من دونه — نواصل القراءة، ونعود إلى التجربة لاحقا أو نفتحها مباشرة من الرابط الذي تحت الإطار.
https://fahed-lab.com/circuits/resistivity_conductor_simulator
השפעת הטמפרטורה על ההתנגדות – تأثير درجة الحرارة على المقاومة (Temperature Dependence)
مقاومة الموصل ليست ثابتة تماما: هي تتغير عندما تتغير درجة حرارته. في المعادن، ارتفاع درجة الحرارة يزيد اهتزاز الذرّات، فتزداد اصطدامات الإلكترونات بها وتكبر المقاومة. في مواد أخرى، مثل الكربون وأشباه الموصلات، ارتفاع درجة الحرارة يحرّر إلكترونات إضافية، فتصغر المقاومة.
المعامل الحراري للمقاومة (מקדם הטמפרטורה של ההתנגדות): هو مقدار التغيّر النسبي في المقاومة عندما ترتفع درجة الحرارة بدرجة مئوية واحدة. يرمز له بالحرف اليوناني α (ألفا)، ووحدة قياسه [1/°C].
- معامل حراري موجب (מקדם טמפרטורה חיובי, PTC): α أكبر من صفر، والمقاومة تكبر عند ارتفاع درجة الحرارة. هكذا تتصرف جميع المعادن.
- معامل حراري سالب (מקדם טמפרטורה שלילי, NTC): α أصغر من صفر، والمقاومة تصغر عند ارتفاع درجة الحرارة. هكذا يتصرف الكربون وأشباه الموصلات.
- معامل حراري قريب من الصفر: المقاومة تبقى ثابتة تقريبا. هكذا تتصرف سبائك مثل الكونستانتان، ولذلك تُصنع منها المقاومات الدقيقة.
المقاومة كدالة لدرجة الحرارة: R20 هي المقاومة عند 20 °C
| المادة | المعامل الحراري α [1/°C] | نوع المعامل |
|---|---|---|
| النحاس | 0.0039 | موجب |
| الألومنيوم | 0.004 | موجب |
| التنغستن | 0.0045 | موجب |
| الكونستانتان | ≈ 0 | قريب من الصفر |
| الكربون | −0.0005 | سالب |
المقاومة كدالة لدرجة الحرارة · התנגדות כתלות בטמפרטורה
R2 = R1·(1 + α·(T2 − T1))
| الرمز | المعنى | وحدة القياس |
|---|---|---|
| R2 | المقاومة عند درجة الحرارة T2 | [Ω] |
| R1 | المقاومة عند درجة الحرارة T1 | [Ω] |
| α | المعامل الحراري للمقاومة | [1/°C] |
| T1 , T2 | درجة الحرارة الابتدائية والنهائية | [°C] |
ملاحظة: قيم α في الجدول تقريبية، وهي معطاة لدرجة حرارة ابتدائية T1 = 20 °C. في الأسئلة تُعطى غالبا المقاومة عند 20 °C ، وهي درجة حرارة الغرفة.
مثال 2.6
مقاومة ملف من النحاس في محرك هي 20 Ω عند درجة حرارة 20 °C. نحسب مقاومة الملف عندما يعمل المحرك وترتفع درجة حرارته إلى 70 °C.
الحل:
المعطيات: R1 = 20 Ω ، T1 = 20 °C ، T2 = 70 °C ، وللنحاس α = 0.0039 [1/°C]. المطلوب: R2.
R2 = R1·(1 + α·(T2 − T1))
R2 = 20 · (1 + 0.0039 · (70 − 20))
R2 = 20 · 1.195 = 23.9 Ω
المعامل موجب، ولذلك كبرت المقاومة.
R2 = 23.9 Ω
مثال 2.7
مقاومة ملف من النحاس في محوّل هي 10 Ω عند 20 °C. بعد عدة ساعات من العمل قيست مقاومته فكانت 12.34 Ω. نحسب درجة حرارة الملف.
الحل:
هذه طريقة عملية لقياس درجة الحرارة داخل الملف دون الوصول إليه. نقسم طرفي القانون على R1 :
R2R1 = 1 + α·(T2 − T1)
12.3410 = 1 + 0.0039 · (T2 − 20)
1.234 − 1 = 0.0039 · (T2 − 20)
T2 − 20 = 0.2340.0039 = 60
T2 = 80 °C
T2 = 80 °C
سؤال 2.6: مقاومة فتيل مصباح من التنغستن هي 40 Ω عند 20 °C. ما هي مقاومة الفتيل، حسب العلاقة الخطية التقريبية، عندما يضيء المصباح وتصل درجة حرارته إلى 2020 °C؟
سؤال 2.7: مقاومة من الكربون قيمتها 1 kΩ عند 20 °C. ما هي قيمتها عند 120 °C؟ هل كبرت المقاومة أم صغرت؟
ملاحظة: تُصنع من أشباه الموصلات عناصر تتغير مقاومتها كثيرا مع درجة الحرارة، وتسمى الثرمستورات (תרמיסטור). ثرمستور NTC مقاومته تصغر عند التسخين، وثرمستور PTC مقاومته تكبر عند التسخين. نستخدمها كمجسّات لقياس درجة الحرارة ولحماية الأجهزة.
▶تجربة حية — أثر درجة الحرارةنرفع درجة حرارة الموصل ونرى كيف تتغيّر مقاومته بحسب المعامل الحراري للمادة.
⚠
المختبر غير متاح الآن. المادة في هذا الفصل كاملة من دونه — نواصل القراءة، ونعود إلى التجربة لاحقا أو نفتحها مباشرة من الرابط الذي تحت الإطار.
https://fahed-lab.com/circuits/resistivity_conductor_simulator
בידוד חשמלי, מטרתו וסוגים – العزل الكهربائي: هدفه وأنواعه (Electrical Insulation)
العزل الكهربائي (בידוד חשמלי): هو فصل الأجزاء التي تحمل جهدا عن بعضها وعن محيطها بواسطة مادة عازلة، حتى يمر التيار في المسار المخصص له فقط.
هدف العزل – מטרת הבידוד:
- حماية الإنسان: منع لمس الأجزاء التي تحمل جهدا، وبذلك منع الصعقة الكهربائية (התחשמלות).
- منع دائرة القصر: منع التلامس بين موصلين جهدهما مختلف، أو بين موصل وجسم الجهاز المعدني.
- منع تسرّب التيار (זרם זליגה): حتى لا يمر تيار في مسارات غير مرغوب فيها، مما يسبب ضياع طاقة وخطر حريق.
- حماية الموصل نفسه من الرطوبة، من التآكل ومن الأضرار الميكانيكية.
أنواع المواد العازلة – סוגי חומרים מבודדים:
| حالة المادة | أمثلة | أين نجدها؟ |
|---|---|---|
| عوازل صلبة | البلاستيك (PVC)، المطاط، الخزف، الزجاج، الميكا، الورق، الورنيش | غلاف الأسلاك والكوابل، عوازل خطوط الشبكة، طلاء أسلاك الملفات |
| عوازل سائلة | زيت المحوّلات | داخل المحوّلات الكبيرة: الزيت يعزل ويبرّد أيضا |
| عوازل غازية | الهواء الجاف، غازات خاصة | بين موصلات الخطوط الهوائية، في قواطع الجهد العالي |
في الكابل الكهربائي نجد عزلا على مرحلتين: كل موصل مغطى بطبقة عازلة خاصة به، بلون يميّزه، وجميع الموصلات مجموعة معا داخل غلاف خارجي يحميها من الأضرار الميكانيكية ومن الرطوبة.
مقطع في كابل فيه ثلاثة موصلات
أنواع العزل حسب مستوى الحماية – סוגי בידוד לפי רמת ההגנה:
رمز العزل المزدوج
- العزل الأساسي (בידוד בסיסי): طبقة العزل التي تغطي الأجزاء التي تحمل جهدا وتمنع لمسها في ظروف العمل العادية.
- العزل الإضافي (בידוד נוסף): طبقة عزل مستقلة تضاف إلى العزل الأساسي، وتحمي إذا تلف العزل الأساسي.
- العزل المزدوج (בידוד כפול): عزل أساسي وعزل إضافي معا. الأجهزة المصنوعة بهذه الطريقة تُعلَّم برمز مربع داخل مربع.
- العزل المقوّى (בידוד מוגבר): طبقة عزل واحدة تعطي حماية تعادل العزل المزدوج.
متى يفشل العزل؟ – כשל בבידוד:
كل مادة عازلة تتحمل جهدا حتى حد معيّن. إذا زاد الجهد عن هذا الحد يحدث انهيار العزل (פריצת הבידוד): تفقد المادة قدرتها على العزل ويمر فيها تيار. القدرة على تحمّل الجهد تسمى المتانة الكهربائية للعازل (חוזק דיאלקטרי)، وتقاس بوحدة [kV/mm]. لذلك، كلما كان جهد العمل أعلى احتجنا إلى عازل أسمك أو إلى مادة أفضل.
العزل يضعف أيضا مع الزمن بسبب الحرارة الزائدة، الرطوبة، الأوساخ والأضرار الميكانيكية. جودة العزل تُفحص بقياس مقاومة العزل (התנגדות הבידוד) ، وهي مقاومة كبيرة جدا تقاس بالميغا أوم [MΩ]. مقاومة عزل منخفضة تدل على عزل تالف.
تحذير: سلك عزله متشقق أو مقشور هو سلك خطير. لا نستعمله ولا نصلحه بشريط لاصق عادي، بل نستبدله.
سؤال 2.8: أ. لماذا يُصنع غلاف السلك من البلاستيك وليس من المعدن؟
ب. ما هي وظيفة الزيت في المحوّل؟
ج. ماذا يعني رمز المربع داخل المربع على جهاز كهربائي؟
ب. ما هي وظيفة الزيت في المحوّل؟
ج. ماذا يعني رمز المربع داخل المربع على جهاز كهربائي؟
ملخّص قوانين الفصل:
| القانون | الصيغة |
|---|---|
| المواصلة والمقاومة | G = 1R |
| الموصلية والمقاومة النوعية | σ = 1ρ |
| مقاومة الموصل | R = ρ·ℓA |
| مساحة مقطع دائري | A = π·d24 |
| المقاومة كدالة لدرجة الحرارة | R2 = R1·(1 + α·(T2 − T1)) |
قاموس المصطلحات – מילון מונחים:
| بالعربية | بالعبرية (كما تظهر في الامتحان) | English |
|---|---|---|
| المقاومة (الخاصية) | התנגדות | Resistance |
| المقاومة (العنصر) | נגד | Resistor |
| المواصلة | מוליכות | Conductance |
| المقاومة النوعية | התנגדות סגולית | Resistivity |
| الموصلية | מוליכות סגולית | Conductivity |
| موصل | מוליך | Conductor |
| عازل | מבודד | Insulator |
| شبه موصل | מוליך למחצה | Semiconductor |
| مساحة المقطع | שטח החתך | Cross-sectional area |
| المعامل الحراري للمقاومة | מקדם הטמפרטורה | Temperature coefficient |
| معامل موجب / سالب | מקדם חיובי / שלילי | Positive / negative coefficient |
| ثرمستور | תרמיסטור | Thermistor |
| العزل الكهربائي | בידוד חשמלי | Electrical insulation |
| العزل المزدوج | בידוד כפול | Double insulation |
| انهيار العزل | פריצת הבידוד | Insulation breakdown |
| مقاومة العزل | התנגדות הבידוד | Insulation resistance |
| تيار التسرّب | זרם זליגה | Leakage current |
أسئلة للتمرين:
1.
أ. نحسب مواصلة مقاومة قيمتها 400 Ω.
ب. نحسب مقاومة عنصر مواصلته 50 mS.
ب. نحسب مقاومة عنصر مواصلته 50 mS.
الإجابات: أ. G = 2.5 mS. ب. R = 20 Ω
2.
المقاومة النوعية للتنغستن هي 0.055 Ω·mm²/m.
أ. نكتبها بوحدة [Ω·m].
ب. نحسب الموصلية للتنغستن.
أ. نكتبها بوحدة [Ω·m].
ب. نحسب الموصلية للتنغستن.
الإجابات: أ. ρ = 5.5·10−8 Ω·m. ب. σ = 18.2 S·m/mm²
3.
نرتّب المواد التالية من الأفضل توصيلا إلى الأسوأ: الحديد، الفضة، النيكروم، الألومنيوم، النحاس.
الإجابات: الفضة، النحاس، الألومنيوم، الحديد، النيكروم
4.
نحسب مقاومة سلك من النحاس طوله 200 m ومساحة مقطعه 1.5 mm².
الإجابات: R = 2.33 Ω
5.
مقاومة سلك من الألومنيوم مساحة مقطعه 4 mm² هي 0.7 Ω. نحسب طول السلك.
الإجابات: ℓ = 100 m
6.
سلك طوله 20 m ومساحة مقطعه 0.5 mm² ، ومقاومته 20 Ω.
أ. نحسب المقاومة النوعية لمادة السلك.
ب. من أي مادة صُنع السلك؟
أ. نحسب المقاومة النوعية لمادة السلك.
ب. من أي مادة صُنع السلك؟
الإجابات: أ. ρ = 0.5 Ω·mm²/m. ب. الكونستانتان
7.
مستهلك يبعد 60 m عن المصدر ويُغذّى بخط من موصلين من النحاس مساحة مقطع كل واحد منهما 6 mm². نحسب مقاومة الخط كله (ذهابا وعودة).
الإجابات: R = 0.35 Ω
8.
لسلكين من نفس المادة نفس الطول. قطر السلك الأول 1 mm وقطر السلك الثاني 3 mm. كم مرة مقاومة السلك الأول أكبر من مقاومة السلك الثاني؟
الإجابات: 9 مرات، لأن مساحة المقطع تتناسب مع مربع القطر
9.
نحسب مقاومة سلك من النحاس طوله 230 m وقطره 1.6 mm.
الإجابات: A = 2.01 mm² ، R = 2 Ω
10.
ما هو قطر سلك النيكروم اللازم لصنع مقاومة قيمتها 22 Ω من سلك طوله 4 m؟
الإجابات: A = 0.2 mm² ، d = 0.505 mm
11.
مقاومة خط من النحاس هي 0.5 Ω عند 20 °C. نحسب مقاومته في يوم حار عندما تصل درجة حرارة الخط إلى 60 °C.
الإجابات: R2 = 0.578 Ω
12.
مقاومة ملف من النحاس هي 30 Ω عند 20 °C ، وأثناء العمل ارتفعت إلى 34.68 Ω. نحسب درجة حرارة الملف أثناء العمل.
الإجابات: T2 = 60 °C
13.
مقاومة من الكربون قيمتها 2.2 kΩ عند 20 °C.
أ. هل تكبر مقاومتها أم تصغر عند التسخين؟
ب. نحسب قيمتها عند 70 °C.
أ. هل تكبر مقاومتها أم تصغر عند التسخين؟
ب. نحسب قيمتها عند 70 °C.
الإجابات: أ. تصغر، لأن المعامل الحراري للكربون سالب. ب. R2 = 2145 Ω
14.
نشرح باختصار:
أ. ما هو هدف العزل الكهربائي؟
ب. ما الفرق بين العزل الأساسي والعزل المزدوج؟
ج. ماذا يحدث للعازل إذا زاد الجهد عليه عن الحد الذي يتحمله؟
أ. ما هو هدف العزل الكهربائي؟
ب. ما الفرق بين العزل الأساسي والعزل المزدوج؟
ج. ماذا يحدث للعازل إذا زاد الجهد عليه عن الحد الذي يتحمله؟
الإجابات: أ. حماية الإنسان، منع دائرة القصر ومنع تسرّب التيار. ب. المزدوج فيه طبقة عزل إضافية مستقلة تحمي إذا تلف العزل الأساسي. ج. يحدث انهيار العزل ويمر فيه تيار
الإجابات النهائية لأسئلة الفصل
2.1 أ. G = 0.5 mS · ب. R = 4 Ω
2.2 أ. ρ = 0.1 Ω·mm²/m · ب. الحديد
2.3 موصلات: الألومنيوم والذهب · أشباه موصلات: السيليكون والجرمانيوم · عوازل: الزجاج والبلاستيك
2.4 R = 0.875 Ω
2.5 أ. 2R · ب. R2 · ج. R4 ، لأن مساحة المقطع تكبر أربع مرات · د. تبقى R
2.6 R2 = 400 Ω ، أي عشرة أضعاف المقاومة وهو بارد
2.7 R2 = 950 Ω ، صغرت لأن المعامل الحراري للكربون سالب
2.8 أ. البلاستيك عازل، فيمنع لمس الموصل ويمنع دائرة القصر · ب. يعزل ويبرّد · ج. الجهاز مصنوع بعزل مزدوج
שאלות בגרות – أسئلة بجروت للفصل 2
الأسئلة التالية مأخوذة كما هي من امتحانات البجروت لوزارة التربية والتعليم، نموذج 845381 (מערכות חשמל)، وتظهر بالعبرية كما في الامتحان. تحت كل سؤال ترجمة البنود إلى العربية والإجابات النهائية. الحل الكامل، خطوة بعد خطوة وبالعربية، موجود في موقع المؤلف: نضغط على الرابط تحت السؤال.
بجروت 2018 السؤال 2 — موصل نحاسيّ وتأثير درجة الحرارة
| البند | المطلوب | الإجابة النهائية |
|---|---|---|
| البند أ | مقاومة الموصل في درجة حرارة 20 °C | R₂₀ ≈ 3.91 Ω |
| البند ب | طول الموصل | L ≈ 162.8 m |
| البند ج | جهد المصدر عندما يشير مقياس الجهد إلى 24V | U ≈ 70.9 V |
لوحة القوانين: كل قوانين هذا الفصل مجموعة مع رسومها وجداول رموزها في الفصل 20 — لوحة القوانين الشاملة. (נוסחאון הספר)