مدارس ايمن الرقمية ( اضغط هنا ) Ayman Digital Schools
كتاب من موقع الوزارة Arabic
كتاب من موقع الوزارة English
توزيع منهج الفيزياء للصف الثالث الثانوي
الوحدة الأولى: الكهربية ترم اول
الفصل الأول: التيار الكهربي وقانون أوم وقوانين كيرشوف الفصل الثاني: التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي الفصل الثالث: الحث الكهرومغناطيسي
اجازة نصف العام الدراسي ترم ثاني
الفصل الرابع: دوائر التيار المتردد الفصل الخامس: ازدواجية الموجة والجسيم الفصل السادس: الأطياف الذرية
الفصل السابع: الليزر الفصل الثامن : الالكترونيات الحديثة
ثم مراجعة عامة على جميع أجزاء المنهج مع حل امتحانات سابقة _ امتحان نهاية العام
opposition ممانعة
Cross-sectional area مساحه المقطع العرضى
interval محدد
indeterminable غير قابل للتحديد
https://www.youtube.com/watch?v=pHvprVeoAmM&list=PLYewcVNGCbTHW_MXHbePLqyN0pGiaKh6U&index=2
The internal resistance (r)
The internal resistance of a battery (electric cell) is a measure of the extent to which the battery itself hinders the flow of the electric current. The internal resistance depends on the size of the battery and on the material from which the battery is made. In some batteries, such as car batteries, it can be as low as 0.1 Ω; in others it can be higher than 100 Ω. The lower the internal resistance of a battery, the greater the intensity of the electric current it generates, and vice versa.
المقاومة الداخلية للبطارية (الخلية الكهربائية) هي مقياس لمدى إعاقة ( مقاومة ) البطارية نفسها لتدفق التيار الكهربائي. تعتمد المقاومة الداخلية على حجم البطارية وعلى المادة التي صنعت منها البطارية. في بعض البطاريات ، مثل بطاريات السيارات ، يمكن أن تصل إلى 0.1 Ω ؛ في حالات أخرى يمكن أن يكون أعلى من Ω100. كلما انخفضت المقاومة الداخلية للبطارية ، زادت شدة التيار الكهربائي الذي تولده ، والعكس صحيح.
The electromotive force (emf) of a battery and the potential difference between its terminals
From the definition of the electromotive force, if the electromotive force of a battery is denoted by (E), the total current intensity of a circuit is denoted by (I), the external resistance is denoted by (R), and the internal resistance of the battery is denoted by (r), we get:
القوة الدافعة الكهربائية (emf) البطارية وفرق الجهد بين أطرافها
من تعريف القوة الدافعة الكهربائية ، إذا تم الإشارة إلى القوة الدافعة الكهربائية للبطارية بواسطة (E) ، يتم الإشارة إلى شدة التيار الكلي للدائرة بالرمز (I) ، والمقاومة الخارجية يرمز إليها (R) ، والمقاومة الداخلية يتم الإشارة إلى البطارية بواسطة (r) ، نحصل على:
E = IR + Ir → (1) E = I (R + r) → (2) Therefore : I = ER + r
This relationship is known as Ohm's law for closed circuits, where:
The current intensity flowing through a circuit = Electromotive force Total resistance of the circuit
تُعرف هذه العلاقة بقانون أوم للدوائر المغلقة ، حيث: شدة التيار المتدفق عبر دائرة = القوة الدافعة الكهربائية المقاومة الكلية للدائرة
The relationship can be written as follows: يمكن كتابة العلاقة على النحو التالي:
∵ V = IR ∴ E = V + Ir
Where (V) is the potential difference between the ends of the external resistance, or the terminal potential difference, and can be measured by a voltmeter.
V = E - Ir
From this relationship, we find that the terminal potential difference (V) increases as the current intensity decreases. Note that the current intensity will decrease as the external resistance (R) in the circuit connected to the battery increases, see (Figure 1).
The relationship between the electromotive force of the battery and its terminal potential difference.
When the current intensity is so small that the second term of the right–hand side of the equation, V = E - Ir, can be neglected, the potential difference becomes nearly equal to the electromotive force of the battery. Thus, the electromotive force is defined as the terminal potential difference of a battery when no current is flowing across the circuit. It is measured in volts by a voltmeter.
Example (1)
85 Ω, 70 Ω and 25 Ω are the respective resistances of three resistors connected in series to a battery of an electromotive force of 45 V. If the internal resistance of the battery is very small and can be omitted from the relevant formulas, calculate:
The current intensity flowing across the three resistors.
The potential difference applied on each resistor.
Solution:
The equivalent resistance of the circuit is equal to:
R = R1 + R2 + R3 = 85 + 70 + 25 = 180 Ω
The total current intensity can be determined by Ohm’s law for closed circuits (omitting the internal resistance of the battery):
I = ER = 45180 = 0.25 A
Since the three resistors are connected in series, the current passing across each of them is the same 0.25 A.
The potential difference across the first resistor is:
V1 = IR1 = 0.25 × 85 = 21.25 V
The potential difference across the second resistor is:
V2 = IR2 = 0.25 × 70 = 17.5 V
The potential difference across the third resistor is:
V3 = IR3 = 0.25 × 25 = 6.25 V
Example (2)
If the three resistors in (example 1) are connected in parallel to the same source, calculate:
The current intensity flowing through each resistor.
The equivalent resistance.
The total current intensity.
Solution:
Since the three resistors are connected in parallel, the potential difference across each resistor (when the internal resistance of the battery is neglected) is 45 V. The current intensity for each resistor can be calculated by the following equations:
I1 = VR1 = 4585 = 0.529 A
I2 = VR2 = 4570 = 0.643 A
I3 = VR3 = 4525 = 1.8 A
The equivalent resistance is equal to:
1Req = 1R1 + 1R2 + 1R3 = 185 + 170 + 125 Req = 15.14 Ω
The total current intensity can be determined by the following equation:
IT = VReq = 4515.14 = 2.972 A
The total current intensity can also be determined by adding I1, I2 and I3:
IT = 1.8 + 0.643 + 0.529 = 2.972 A
Example (3)
A and B are two resistors, where A is connected in parallel to B, and both of them are connected in series to a resistor C and a battery of emf = 18 V. If A, B and C have resistances of 3 Ω, 6 Ω and 7 Ω respectively, and the internal resistance of the battery can be neglected, calculate:
The equivalent resistance.
The intensity of the current passing through the circuit.
The intensity of the current passing through each of A and B.
Solution:
The resistance equivalent to A and B, which are connected in parallel, is found by the following equation:
R` = RA RBRA + RB = 3 × 63 + 6 = 2 Ω
The resistance equivalent to A, B and C is calculated by the following equation:
R = R` + RC = 2 + 7 = 9 Ω
The total current intensity is determined by the following equation:
IT = ER = 189 = 2 A
To calculate the intensity of the current flowing through each of A and B, first calculate the potential difference:
V = IR` = 2 × 2 = 4 V
∴ IA = VRA = 43 = 1.333 A
IB = VRB = 46 = 0.667 A
Example (4)
An electric cell with an emf of 2 V is connected to a circuit. If the internal resistance of the cell is 0.1 Ω, and the external resistance of the circuit is 3.9 Ω, calculate the total current intensity flowing through the circuit.
Solution:
I = ER + r = 23.9 + 0.1 = 0.5 A
Kirchhoff’s laws
Kirchhoff's laws are two laws formulated by Gustav Kirchhoff, a German scientist, in 1845. They are considered some of the most important laws that can be applied to calculate the current intensity and potential difference of complex electric circuits on which Ohm's law cannot be applied. The first law is known as Kirchhoff's current law, and the second law is referred to as Kirchhoff's voltage law. In this section, we will study both laws in detail.
قوانين كيرشوف هما قانونان صاغهما العالم الألماني غوستاف كيرشوف عام 1845. وهما من أهم القوانين التي يمكن تطبيقها لحساب شدة التيار وفرق الجهد للدوائر الكهربائية المعقدة التي لا يمكن تطبيق قانون أوم عليها. يُعرف القانون الأول باسم قانون كيرشوف ، ويشار إلى القانون الثاني باسم قانون كيرشوف للجهد. في هذا القسم ، سوف ندرس كلا القانونين بالتفصيل.
Kirchhoff’s current law This law is based on the idea that the same number of electric charges (electrons) entering a certain node in an electric circuit must leave it, since the charges do not accumulate inside the conductor. As illustrated in, a single electric current is entering a node, and three electric currents are leaving the same node. The charges entering the node have no alternative but to leave it through the three exits. This can be expressed by the following equation:
يعتمد قانونه على فكرة أن نفس عدد الشحنات الكهربائية (الإلكترونات) التي تدخل عقدة معينة في دائرة كهربائية يجب أن تتركها ، لأن الشحنات لا تتراكم داخل الموصل. كما هو موضح ، يدخل تيار كهربائي واحد إلى عقدة ، وتترك ثلاثة تيارات كهربائية نفس العقدة. الرسوم التي تدخل العقدة ليس لها بديل سوى تركها عبر المخارج الثلاثة. يمكن التعبير عن ذلك بالمعادلة التالية:
The first current = the second current + the third current + the fourth current
التيار الأول = التيار الثاني + التيار الثالث + التيار الرابع
Kirchhoff's current law states that for any node in an electric circuit, the sum of currents entering is equal to the sum of currents leaving.
ينص قانون كيرشوف الحالي على أنه بالنسبة لأي عقدة في الدائرة الكهربائية ، فإن مجموع التيارات الداخلة = مجموع التيارات المغادرة.
If Kirchhoff’s current law is applied on إذا تم تطبيق قانون كيرشوف الحالي على
we get that:
The total currents entering the node = I1 + I2 + I3 The total currents exiting the node = I4 + I5
According to Kirchhoff’s current law:
The total currents entering the node = the total currents exiting the node
I1 + I2 + I3 = I4 + I5 ∴ I1 + I2 + I3 - I4 - I5 = 0
From this equation it can be seen that Kirchhoff's current law can have another statement, which is the algebraic sum of currents at any point is zero. The direction of the current must be considered; if the currents entering are considered positive, the currents leaving must be negative.
Therefore, the mathematical formula of Kirchhoff's current law is:
من هذه المعادلة ، يمكن ملاحظة أن قانون كيرشوف الحالي يمكن أن يكون له بيان آخر ، وهو المجموع الجبري للتيارات عند أي نقطة هو صفر. يجب مراعاة اتجاه التيار ؛ إذا كانت التيارات الداخلة تعتبر موجبة ، يجب أن تكون التيارات المغادرة سلبية. لذلك ، فإن الصيغة الرياضية لقانون كيرشوف الحالي هي:
∑ I = 0
This law applies to direct and alternating currents. ينطبق هذا القانون على التيار المباشر والمتناوب ( المتردد ).
Kirchhoff's voltage law
This law is based on the conservation of energy law and uses the insight that the electromotive force of a closed circuit represents the energy or work required for charges to flow through a circuit. The law states that around any closed loop (starting and ending at the same point) in a circuit, the sum of the electromotive forces is equal to the sum of the potential differences.
قانون الجهد كيرشوف
يعتمد هذا القانون على قانون الحفاظ على الطاقة ويستخدم البصيرة القائلة بأن القوة الدافعة الكهربائية لدائرة مغلقة تمثل الطاقة أو العمل المطلوب لتدفق الشحنات عبر الدائرة. ينص القانون على أنه حول أي حلقة مغلقة (تبدأ وتنتهي عند نفس النقطة) في دائرة ما ، فإن مجموع القوى الدافعة الكهربائية يساوي مجموع الفروق المحتملة.
If Kirchhoff’s voltage law is applied on we get that the algebraic sum of electromotive forces = Vs
The algebraic sum of the potential differences around the loop = IR1+ IR2
According to Kirchhoff’s voltage law:
The algebraic sum of electromotive forces = the algebraic sum of the potential differences around a closed loop
Vs = IR1 + IR2 ∴ Vs - IR1 - IR2 = 0
From this equation, we can derive another statement for Kirchhoff's voltage law, which is the algebraic sum of potential differences around any closed loop is zero. The direction of the current must be considered; the potential difference is negative when the current traverse a resistor in the positive direction, and vice versa. As for the electromotive force, it is negative when the current flows in the negative direction, and vice versa.
من هذه المعادلة ، يمكننا اشتقاق بيان آخر لقانون الجهد في كيرشوف، وهو المجموع الجبري للاختلافات المحتملة حول أي حلقة مغلقة هو صفر. يجب مراعاة اتجاه التيار ؛ يكون فرق الجهد سالبًا عندما يجتاز التيار المقاومة في الاتجاه الموجب والعكس صحيح. أما القوة الدافعة الكهربائية فهي سالبة عندما يتدفق التيار في الاتجاه السالب والعكس صحيح.
Therefore, the mathematical formula of Kirchhoff's voltage law is: لذلك ، فإن الصيغة الرياضية لقانون جهد كيرشوف هي:
∑ V = ∑ IR
Steps for solving problems by applying Kirchhoff's laws خطوات حل المشكلات بتطبيق قوانين كيرشوف
To find the current intensity and potential difference of a complex circuit, follow the steps below:
للبحث عن شدة التيار وفرق الجهد المحتمل لدائرة معقدة ، اتبع الخطوات التالية
Write the equation of Kirchhoff's current law, taking into consideration the direction of the current; it is considered negative if it is entering a node, and positive if it is leaving.
Assume the direction of the closed loop, and let it be the positive direction.
Apply Kirchhoff's voltage law to the closed loop, and write the equation.
The equation has two unknowns, which you can find by cancelling or substitution.
Now you can calculate any current intensity and through Ohm's law, you can find the potential difference applied on any resistor. If the current intensity is found to be negative, the real direction of the current is opposite to the direction assumed.
اكتب معادلة قانون كيرشوف الحالي ، مع مراعاة اتجاه التيار ؛ تعتبر سالبة إذا كانت تدخل عقدة ، و موجبة إذا كانت تخرج من الحلقة
افترض اتجاه الحلقة المغلقة ، واجعلها الاتجاه الإيجابي. _ طبق قانون جهد كيرشوف على الحلقة المغلقة ، واكتب المعادلة. _ تحتوي المعادلة على مجهولين ، يمكنك إيجادهما عن طريق الإلغاء أو الاستبدال.
يمكنك الآن حساب أي شدة تيار ومن خلال قانون أوم ، يمكنك إيجاد فرق الجهد المطبق على أي مقاومة. إذا تبين أن شدة التيار سالبة ، فإن الاتجاه الحقيقي للتيار يكون عكس الاتجاه المفترض.
_____________________________________
EXample :
مراجعة ليلة الامتحان Final Revision