مقدمة عن علم الكهربية الساكنة

شاطر | 
 

 مقدمة عن علم الكهربية الساكنة

استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي اذهب الى الأسفل 
كاتب الموضوعرسالة
admin



نوع المتصفح موزيلا

صلي على النبي

صل الله عليه وسلم


انجازاتي
لايتوفر على اوسمة بعد:  

مُساهمةموضوع: مقدمة عن علم الكهربية الساكنة   2011-02-18, 17:42

المحاضرة (1)
مقدمة عن علم الكهربية الساكنة
الكهربية الساكنة من علوم الفيزياء
الاساسية ولها العديد من التطبيقات في حياتنا العملية ولدراسة هذا العلم
سوف نقوم بشرح المفاهيم الاساسية التي يعتمد عليه هذا العلم والتي تتلخص في
مفهوم الشحنة الكهربية والمجال الكهربي والجهد الكهربي ثم سنقوم بدراسة
بعد التطبيقات الاساسية وهي المكثف الكهربي والتيار الكهربي المستمر.

يوضح المخطط التالي الجزئين الاساسيين للمقرر والمواضيع الرئيسية التي سيتم شرحها خلال هذه السلسلة من المحاضرات............


1.2 Properties of electrostatic
1.2.1 Electric charge
If a rod of ebonite is rubbed with fur, or a fountain pen with a
coat-sleeve, it gains the power to attract light bodies, such as pieces
of paper or tin foil. The discovery that a body could be made
attractive by rubbing is attributed to Thales (640-548 B.C). He seems
to have been led to it through the Greeks’ practice of spinning silk
with an amber spindle; the rubbing of the spindle cause the silk to be
attracted to it. The Greek world of amber is electron, and a body made attractive by rubbing is said to be electrified or charged. The branch of electricity is called Electrostatics.


1.2.2 Conductor and insulator
قليل من التقدم الملحوظ في مجال الكهربية الساكنة بعد Thales حتى القرن 16 حين قام العالم Gilbert
بشحن ساق من الزجاج بواسطة الحرير، ولكنه لم يتمكن من شحن أي نوع من
المعادن مثل النحاس أو الحديد، وبذلك أستنتج أن شحن هذا النوع من الأجسام
مستحيل.
ولكن بعد حوالي 100 عام (1700) ثبت أن استنتاجه خاطئ وأن الحديد يمكن شحنه بواسطة الصوف أو الحرير ولكن بشرط أن يكون ممسوكا بقطعة من البلاستيك.
وبعد عدة تجارب وجد أن الشحنة المكتسبة
يمكن أن تنتقل من الحديد إلى يد الإنسان ثم إلى الأرض وبالتالي تأثيرها سوف
يختفي تماما إلا إذا عزل الحديد عن يد الإنسان بواسطة البلاستيك أثناء
الدلك.
وبالتالي فإن المواد قسمت حسب خواصها الكهربية إلى ثلاثة أقسام هي الموصلات Conductors والعوازل Insulators وأشباه الموصلات Semiconductors.
Figure 1.1


بصفة عامة تكون الشحنة الكهربية في الموصلات حرة الحركة لوجود شاغر بينما في العوازل فإن الشحنة مقيدة.
يتضح في الشكل 1.1 أنه في المواد الصلبة solid الإلكترونات لها طاقات موزعة على مستويات طاقة محددة Energy level. هذه المستويات مقسمة إلى حزم طاقة تسمى Energy Bands المسافات بين حزم الطاقة لا يمكن أن يوجد فيها أي إلكترونات. وهناك نوعان من حزم الطاقة أحدهما يعرف بحزمة التكافؤ Valence Band والأخرى حزمة التوصيل Conduction Band ويسمى الفراغ بين الحزمتين بـ Eg.Energy Gap
وتعتمد خاصية التوصيل الكهربائي على الشواغر في حزمة التوصيل حتى تتمكن
الشحنة من الحركة، وبالتالي فإن المادة التي تكون بهذه الخاصية تكون موصلة
للكهرباء بينما في المواد العوازل كالبلاستيك أو الخشب فإنه تكون حزمة
التوصيل مملوءة تماما، ولكي ينتقل أي إلكترون من حزمة التكافؤ إلى حزمة
التوصيل يحتاج إلى طاقة كبيرة حتى يتغلب على
EgEnergy Gap وبالتالي سيكون عازلاً لعدم توفر هذه الطاقة له.
توجد حالة وسط بين الموصلات والعوازل تسمى semiconductor
وفيها تكون حزمة التوصيل قريبة نوعا ما من حزمة التكافؤ المملوءة تماما
وبالتالي يستطيع إلكترون من القفز بواسطة اكتساب طاقة حرارية
Absorbing thermal energy ليقفز إلى حزمة التوصيل.


1.2.3 Positive and negative charge
بواسطة التجارب يمكن إثبات أن هناك
نوعين مختلفين من الشحنة. فمثلاً عن طريق دلك ساق من الزجاج بواسطة قطعة
من الحرير وتعليقها بخيط عازل. فإذا قربنا ساقاً آخر مشابها تم دلكه
بالحرير أيضا من الساق المعلق فإنه سوف يتحرك في اتجاه معاكس، أي أن
الساقين يتنافران
Repel. وبتقريب ساق من البلاستيك تم دلكه بواسطة الصوف فإن الساق المعلق سوف يتحرك باتجاه الساق البلاستيك أي أنهما يتجاذبان Attract.
Figure 1.2
Unlike charges attract one another and like charge repel one another
Like
charge repel one another and unlike charges attract one another as
shown in figure 1.1 where a suspended rubber rod is negatively charged
is attracted to the glass rod. But another negatively charged rubber
rod will repel the suspended rubber rod.



وقد سمى العالم الأمريكي Franklin الشحنة التي تتكون على البلاستيك Negative سالبة واستنتج أن الشحنات المتشابهة تتنافر والشحنات المختلفة تتجاذب.


1.2.4 Charge is conserved
النظرة الحديثة للمواد هي أنها في الحالة العادية متعادلة Normal.
هذه المواد تحتوي على كميات متساوية من الشحنة تنتقل من واحد إلى الأخر
أثناء عملية الدلك (الشحن)، كما هو الحالة في دلك الزجاج بالحرير، فإن
الزجاج يكتسب شحنة موجبة من الحرير بينما يصبح الحرير مشحوناً بشحنة سالبة،
ولكن كلاً من الزجاج والحرير معاً متعادل كهربياً.
وهذا ما يعرف بالحفاظ على الشحنة Conservation of electric charge.


1.2.5 Charge and Matter
القوى المتبادلة المسؤولة عن التركيب الذرى
أو الجزئي أو بصفة عامة للمواد هي مبدئيا قوى كهربائية بين الجسيمات
المشحونة كهربياً، وهذه الجسيمات هي البروتونات والنيوترونات
والإلكترونات.

وكما نعلم فإن الإلكترون شحنته سالبة, وبالتالي فإنه يتجاذب مع مكونات النواة الموجبة، وهذه القوى هي المسؤولة عن تكوين الذرة Atom.
وكما أن القوى التي تربط الذرات مع بعضها البعض مكونة الجزيئات هي أيضا
قوى تجاذب كهربية بالإضافة إلى القوى التي تربط بين الجزيئات لتكون المواد
الصلبة والسائلة
.
الجدول (1) التالي يوضح خصائص المكونات الأساسية للذرة من حيث قيمة الشحنة والكتلة:

[center]Mass
[center]Charge
Symbol
Particle
1.67´10-27K
1.6´10-19C
p
Proton

1.67´10-27K
0
n
Neutron
1.67´10-31K
-1.6´10-19C
e
Electron


Table 1.1[/center]

ويجب أن ننوه هنا أن هناك نوعاً آخر من
القوى التي تربط مكونات النواة مع بعضها البعض وهى القوى النووية، ولولاها
لتفتت النواة بواسطة قوى التجاذب بين الإلكترون والبروتون. وتدرس هذه القوى
في مقرر الفيزياء النووية.



1.2.6 Charge is Quantized
في عهد العالم Franklin's
كان الاعتقاد السائد بأن الشحنة الكهربية شيء متصل كالسوائل مثلا. ولكن
بعد اكتشاف النظرية الذرية للمواد غيرت هذه النظرة تماماً حيث تبين أن
الشحنة الكهربية عبارة عن عدد صحيح من الإلكترونات السالبة أو البروتونات
الموجبة، وبالتالي فإن أصغر شحنة يمكن الحصول عليها هي شحنة إلكترون مفرد
وقيمتها
1.6x10-19c. وعملية الدلك لشحن ساق من الزجاج هي عبارة عن انتقال لعدد صحيح من الشحنة السالبة إلى الساق. وتجربة ميليكان تثبت هذه الخاصية.[/center]
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
معاينة صفحة البيانات الشخصي للعضو
بن زيمة



نوع المتصفح موزيلا

صلي على النبي

صل الله عليه وسلم


انجازاتي
لايتوفر على اوسمة بعد:  

مُساهمةموضوع: رد: مقدمة عن علم الكهربية الساكنة   2011-02-18, 20:46

كل الشكر والامتنان على روعهـ بوحـكـ ..
وروعهـ مانــثرت .. وجماليهـ
طرحكـ ..
دائما متميز في الانتقاء
سلمت يالغالي على روعه طرحك
نترقب
المزيد من جديدك الرائع
دمت ودام لنا روعه مواضيعك
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
معاينة صفحة البيانات الشخصي للعضو http://alaamri.alafdal.net/
 
مقدمة عن علم الكهربية الساكنة
استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي الرجوع الى أعلى الصفحة 
صفحة 1 من اصل 1

صلاحيات هذا المنتدى:لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى
شبكة سيدي عامر :: أقسام العلم و التعليم :: المرحلة الجامعية و الدراسات العليا :: منتدى كلية الهندسة-
انتقل الى: