التوتر الكهربائي المتناوب 4 متوسط

الميدان (1): الظواهر الكهربائية

الوحدة التعلمية التيار الكهربائي المتنــــــــــــــــاوب

الوضعية التعلمية الجزئية:

- لقد درست سابقا أن التيار الناتج عن البطاريات هو تيار كهربائي مستمر وهو يختلف عن التيار المستعمل في المنازل .

- ماهو نوع التيار المستعمل في المنازل ؟ حدد خصائصه ؟ - ماهو الفرق بينه وبين التيار الكهربائي المستمر؟

التوتر الكهربائي المتغير:

نشاط1: انتاج التيار الكهربائـــــــــــــــــي

- قم بتحقيق التركيب التجريبي التالي :

الملاحظة :

- الآن قم بتدوير مغناطيس أمام وجه وشيعه كما هو موضح في الشكل التالي:

الملاحظة :

نتيجة:

- جهاز الغالفانومتر: هو جهاز يستعمل لإستشعار شدة التيار الكهربائي الصغيرة جدا

- ينتج تيار كهربائي متغير (متناوب=متحرض) عند تحريك قضيب مغناطيسي داخل وشيعة أو عند دورانه أمام وجه وشيعة ساكنة : إنه تيار غير ثابت في إتجاهه أو في شدته مع الزمن حيث المغناطيس عنصر محرض والوشيعة عنصر متحرض وتسمى هذه الظاهرة بالتحريض الكهررومغناطيسي

- يولد الدوران المنتظم لمغناطيس أمام وجه وشيعة توترا كهربائيا متناوبا بين طرفيها

- التيار الكهربائي المنتج جهته وشدته متغيران بين القيمة 0 وقيمتين حديتين (أعظميتين) متعاكستين .

- ينتج هذا التيار الكهربائي المتناوب عن المنوب مثل منوب الدراجة (الدينامو)، المنوبات الصناعية .....الخ

لمشاهدة درس انتاج التيار الكهربائي بتقنية الفيديو اضغط هنا

تطبيق :

فك منوب دراجة وتعرف على مكوناته ؟ ودور كل عنصر؟ (الحصة واجب منزلي 2)

الحل:

دراسة المنــــــــــــــــــــــــــــــــوب

*منوب الدراجة ( الدينامو): هو جهاز يسمح بإنتاج تيار كهربائي متناوب وذلك تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية

*مكوناته ووظيفة كل عنصر:

1/-عجلة مسننة: نقل الحركة الدورانية إلى المحور(تدوير المحور)

2/- المحور: تدوير المغناطيس

3/- مغناطيس: توليد حقلا مغناطيسيا (عنصر محرض)

4/- نواة حديدبة: تتمغنط ويؤدي ذلك لزيادة تمغنط الوشيعة

5/- وشيعة: ينتج تيار كهربائي متناوب (عنصر متحرض)

6/- اسلاك توصيل : نقل التيار الكهربائي المنتج

*مبدأ عمله: اثناء دوران عجلة الدراجة تتحرك معها العجلة المسننة فتدير محور الدوران ليدور المغناطيس الذي يحرض الوشيعة الملفوفة على النواة (لزيادة الحقل المغناطيسي) فيتولد فيها تيار كهربائي متناوب يمر عبر سلكي التوصيل الى مصباح الدراجة

لمشاهدة

2-خصائص التوتر الكهربائي المتناوب

نشاط1: التوتر الكهربائي المستمر

حقق الدارة الكهربائية التي تسمح لك بقياس التوتر الكهربائي للمولد باستعمال : أ)- الفولط متر - ب)- راسم الإهتزاز المهبطي ؟

الملاحظــــــــــــــــــــــــــة :

الفولط متر يشير إلى قيمة ثابتة بينما راسم الإهتزاز المهبطي قبل تشغيل المسح الأفقي(الزمني) نلاحظ نقطة ضوئية وبعد تشغيل المسح الأفقي (الزمني) يظهر خط ضوئي أفقي في الأعلى وعند قلب أقطاب البطارية يظهر خط ضوئي أفقي في الأسفل (ندعو هذا الخط المستقيم الأفقي بالتوتر المستمر)

نتيجة:

راسم الاهتزاز المهبطي: هو عبارة عن جهاز يسمح برسم التمثيل البياني لتغيرات التوتر بدلالة الزمن.

- يسمح راسم الاهتزاز المهبطي عند استعمال المسح الأفقي بالكشف عن طبيعة التوتر الكهربائي( مستمر أو متناوب).

التوتر الكهربائي المستمر: توتر ذ و اتجاه وحيد(من + إلى -)، ثابت في الشدة (قيمته) مع الزمن ورمزه ( DC ) أو ( = )

نشاط2: التوتر الكهربائي المتناوب

باستعمال الفولط متر وراسم الإهتزاز المهبطي:

*حقق الدارة الكهربائية التي تسمح لك بقياس التوتر الكهربائي لمولد تيار متناوب ؟وصف المنحنى البياني المشاهد على شاشة راسم الإهتزاز المهبطي ؟

الملاحظة :

نتيجة:

التوتر الكهربائي المتناوب : متغير في الشدة (القيمة) و الإتجاه بدلالة الزمن ورمزه

~ أو AC

نشاط 3: خصائص التوتر المتناوب براسم الإهتزاز المهبطي

1/-التوتر الأعظمي Umax Tension maximal : يمثل أقصى قيمة يبلغها المنحنى ووحدته هي الفولط (v). ولحسابه بيانيا نضرب الحساسية العمودية (Sv) في عدد التدريجات العمودية (n):

2/- التوتر المنتج (الفعال): يتم قياس التوتر المنتج (Tension efficace) بجهاز الفولط متر ويرمز له بالرمز Ueff ووحدته هي الفولط (v) حيث النسبة بين التوتر الأعظمي والتوتر المنتج تعطى بالعلاقة

3/- الدور: هو المدة الزمنية اللازمة لإتمام دورة واحدة رمزه T ووحدته الثانية (s) ولحسابه بيانيا نضرب الحساسية الأفقية للزمن (Sh) في عدد تدريجات الدورة الواحدة (n):

-التواتر(التردد): عدد الدورات المنجزة خلال 1 ثانية وهو مقلوب الدور وحدته الهرتز zH حيث

f = 1 / T

نشاط4: الشدة المنتجة للتيار للتيار المتناوب : Ieff

باستعمال (جهاز الأمبير متر ومولد التيار المتناوب- مصباح موافق لدلالة المولد المتناوب- مقاومة )

* حقق الدارة الكهربائية الموافقة للمخطط التالي:

- يقيس مقياس الأمبير متر في التيار المتناوب الشدة المنتجة Ieff للتيار الكهربائي المتناوب وحدتها الأمبير (A) وتحسب بالعلاقة :

حيث : Ieff : الشدة المنتجة للتيار الكهربائي Ueff : التوتر المنتج R : المقاومة الكهربائية

نتيجة:

* العلاقة بين الشدة المنتجة للتيار المتناوب وشدته الأعظمية في حالة التيار الكهربائي الجيبي (المتناوب) هي :

تمرين1:

من خلال الأنشطة السابقة قارن في جدول بين التيار الكهربائي المستمر والتيار الكهربائي المتناوب ؟

الحل :

الفرق بين التيار الكهربائي المستمر والمتناوب

حل التمرين10ص21 :

1/- إضاءة الصمام D2 وعدم اضاءة D1 تعود الى جهة مرور التيار الكهربائي أثناء إدخال المغناطيس داخل الوشيعة والتي تتوافق مع كيفية تركيب تركيب الصمام D2 في الدارة الكهربائية

2/- عند إبعاد المغناطيس من الوشيعة ينطفئ الصمام D2 ويضئ الصمام D1 لأن التيار الكهربائي في هذه الحالة يغير إتجاهه بخروج المغناطيس من الوشيعة

القيمة العظمى للتوتر Umax هي 6V

2- بما أن التوتر جيبي فإن العلاقة