genius genius

genius� ا�لبصب�ء

المواسع الكهربائي إعداد المعلمان

الاستاذ أحمد عبيد الله

والأستاذ محمد محيسن

genius

الأستاذ احمد عبيد االله الفصل الثالثالاستاذ محمد محيسن

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ١

المواسع الكهريائي : أداة تستخدم لتخزين الطاقة الكهربائية ، ويتكون من لوحين موصلين تفصل بينهم مادة عازلة

(هواء ، بلاستيك ، ورق ).

هناك عدة اشكال من المواسعات منها :

١ ) المواسع ذو الصفيحتين المتوازيتين

يتالف من صفيحتين موصلتين متوازيتين متساويتين في المساحه تفصل بيهما طبقة من مادة عازلة .

شحن المواسع :

يتم شحن المواسع عن طريق وصل طرفي الصفيحتين مع بطارية تعمل على شحنهما بشحنة متساوية احدهاهما تكون

موجبة والاخرى سالبة .

- تتطلب عملية الشحن زمنا قصيرا بعد غلق المفتاح ، حتى تنمو الشحنة على المواسع .

- يزداد جهد المواسع طرديا مع الشحنة

تنتهي عملية الشحن عندما يتساوى فرق الجهد بين صفيحتي المواسع مع فرق الجهد بين طرفي البطارية ، وعندها

تصل الشحنة على المواسع الى قيمتها النهائية ، وتكون كمية الشحنة على كل من الصفيحتين متساوية في المقدار .

المواسع الكهربائي

قبل الشحن جـ مواسعة = جـ مصدر

بعد الشحن

من علامة كمال العقل

علو الهمة ، والراضي

بالدون دني ٢ ) المواسع الاسطواني

ابن الجوزي

يبين الشكل التمثيل البياني للعلاقة الخطية بين جهد المواسع وشحنته :

ويمثل ميل الخط المستقيم المواسعة الكهربائية ( س ) .

جـ س = شحنة احدصفيحيتي

المواسعفرق الجهد بين طرفي المواسع

مواسعة المواسع

المواسعة الكهربائية : هي النسبة بين كمية الشحنة المختزلة في المواسع وفرق الجهد بين طرفيه ( صفيحتيه ) .

تقاس المواسعة الكهربائية بوحدة ( كولوم/فولت ) وتسمى ( الفاراد ) .

الفاراد : مواسعة مواسع يختزل شحنة مقدارها ١ كولوم عندما يكون فرق الجهد بين طرفيه ١ فولت .

- تعد المواسعة مقياسا لقدرة المواسع على تخزين الشحنات الكهربائية .

ســـــؤال علل : مواسعة المواسع ثابتة للموصل الواحد ؟

لان جهد الموصل يزداد بازدياد شحنته لذلك تبقى النسبة بين الشحنة والموصل وجهده ثابتا دائما . الحل :

عند شحن المواسع فان الشحنات تنتشر على سطحي صفيحتيه ،

وبذلك نستنتج انه كلما زادت مســـاحة صـــفيحة الـــمواسع فان

المواسع يصبح قادر على استيعاب كمية اكبر من الشحنة فتزداد

مواسعته بثبات الجهــد ( ج ) والبعـــد بين الصـــفيحتـــين ( ف )

وزيادة المساحة ( أ ) .

يعطى بالعلاقة ( ) ولان البعد بين صفيحتي المواسع صغير جدا فانه ينشأ مجال كهربائي منتظم

( مــ = جــ /ف ) وعليه فاننا نجد المواسعة عن طريق القانون :

مـ =

فس = ســـــؤال 1

على ماذا تعتمد مواسعة المواسع :

١) طبيعة الوسط الفاصل ( طرديا ) ٢) مساحة احدى الصفيحتين (طرديا ) ٣) البعد بين الصفحتين ( عكسيا )

الحل :

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٢

الفصل الثالثالمواسع الكهربائي

ســـــؤال 1

فس = أثبت أن

ماذا نعني بقولنا ان مواسعة مواسع تساوي ( ٥ ) ميكرو فاراد ؟

اي انا المواسع يحتاج شحنة مقدارها ( ٥ ميكروكولوم ) لرفع جهده بمقدرا ( ١ فولت )



مواسع ذو صفيحتين متواريتين ، وصل مع بطارية فرق الجهد بين طرفيها ( ١٢ فولت ) ، فاكتسب شحتة

مقدارها ( ٦× ١٠ ) كولوم :

١ ) احسب مواسعة المواسع .

٢ ) اذا وصل المواسع مع البطارية ذات فرق جهد أكبر ، ماذا يحدث لكل من شحنته ومواسعته ؟

٦-

لاحظ ان : عند وصل المواسع مع بطارية ذات فرق جهد اكبر يزداد فرق الجهد بين صفيحتيه ليصبح مساويا لفرق

بالجهد ين طرفي البطارية ، ويتغير بالمقابل الشحنة الكهربائية بنفس المقدار ، فتبقى النيبة ثابتة ، اي تبقى المواسعة

ثابتة لا تتغير مهما تغير الجهد او الشحنة .

وصل مواسعان مختلفان مع مصدري فرق جهد متماثلين ، جهد كل منهما ( جــ ) ، فاكتسب المواسع الاول

شحنة ( ) ، واكتسب المواسع الثاني شحنة ( ٣ ) ، فما النسبة بين مواسعة المواسعين ؟


يبين الشكل التمثيل البياني للعلاقة بين جهد المواسع ذي صفيحتين متوازيتين وشحنته ، مستعينا بالشكل حسب :

أ - مواسعة المواسع

ب - شحنة المواسع النهائية اذا وصل مع بطارية فرق

الجهد بين طريفيها (٣٠ ) فولت .


الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٣

أريد الطــيران لا الــسير

وأبتغي عمل الأعمار في

عمر

الرفاعي


مواسع شحنته ( ) ومساحة كل من صفيحتيه ( أ ) والبعد بينهما ( ف ) . أثبت ان فرق الجهد بين الصفيحتين

( جـــ ) يعطى بالعلاقة : جــ =ف


عند شحن المواسع فان البطارية تبذل شغلا لنقل الشحنات الى الصفيحتي المواسع ، وهذا الشغل يختزن على

شكل طاقة كهربائية في المواسع .

عند اضافة كمية من الشحنة ( ) للـــــمواسـع عند متــــــوسط

جهد مقداره ( جــ ) فان مساـــحة المستطــــيل المضـلل ( جـ )

في الشكل تمثل جزءا من الشغل الكلي الــذي بـــذلته البــــــــطارية في

شحن المواسع ، فاذا حســـبنا المساحة الكلية تحت المنحنى نكون

قد حسبنا الشغل الكلي الذي بذلته البطاريه لشحن المواسع .

وهذا الشغل يختزن في المجال الكهربائي بين صفيحتي المواسع

بصورة طاقة وضع كهربائية حيث :

الطاقة المختزلة في المواسع

الطاقة المختزنة في المواسع = مساحة المثلث

ومنها :١طـ = جـ

٢

٢طـ = س جـ ١١طـ = ٢

س٢٢

لا ينمو العقل إلا بثلاث

إدامة التفكير ، مطالعة كتب

المفكرين ، واليقظة

لتجارب الحياة

مصطفى السباعي

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٤

عملية تفريغ المواسع :

تتحول الطاقة المختزنة في المواسع الى شكل اخر من الطاقة عند وصل طرفي المواسع بجهاز كهربائي مثل مصباح

كهربائي ، فعند اغلاق المفتاح في الدارة المبينة في الشكل ، تتحرك الشحنات من الصفيحة الموجبة الى الصفيحة

السالبة عبر المصباح، ويمر في الدارة تيار كهربائي يبدا بقيمة معينة ، ثم يتناقص الى ان يوول الى الصفر : فيضيء

المصباح مدة وجيزة ، وتسمى هذه العملية تفريغ المواسع .


مواسع كهربائي ذو صفيحتين متوازيتين ، وصل مع مصدر جهد ( ٨ ) فولت ، ويبين الشكل المجاور العلاقة بين

جهد المواسع وشحنته في اثناء عملية الشحن ، احسب :

١ ) مواسعة المواسع

٢ ) الطاقة المختزلة في المواسع عندما يكون فرق الجهد

بين صفيحتيه ( ٢ ) فولت .

٣ ) الطاقة المختزلة في المواسع عند رفع جهده ( ١٢ ) فولت .


الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٥

مواسعان مواسعة الاول ( ٢ ميكرو فاراد وجهده ( ٢٠ فولت ) ، والثاني مواسعته ( ٤ ) ميكروفاراد وجهده

(١٠ فولت ) . اي المواسعين يختزن طاقة اكبر ؟



مواسع ذو صفيحتين متوازيتين مشحونتين ، والطاقة المختزلة فيها ( ط ) ، اذا قل فرق الجهد بين صفيحتيه الي

النصف ، فماذا يحدث للطاقة المختزلة فيه ؟

يبين الشكل المجاور العلاقة البيانية بين الجهد الكهربائي والشحتة لاكثر من مواسع كهربائي ( ع ، ل ، س )

بالرجوع للشكل المجاور :

١ - حدد اي المواسعات يختزل طاقة اكبر .

٢ - ماذا يحدث للمواسع ( ل ) اذا وصل مع بطارية جهدها ( ٣ جــ ).


الجواب : يحدث تفريغ كهربائي بين الصفيحتين مما يودي الي تلف المواسع .

عل

س

جـ ( فولت )

( كولوم )

٢

٢ جـ

جـ



يبين الشكل المجاور تغيرات الجهد الكهربائي بين صفيحتي مواسع متوازيتين والبعد بينهما ، اذا علمت انا

الشحنة النهائية للمواسع . (٨٫٨٥×١٠ كولوم ) . احسب :

١ - مساحة احدى صفيحتي المواسع . ( الجواب = ٥× ١٠ م )

٢- مواسعة المواسع . ( الجواب = ٤٫٤٢٥×١٠ فاراد )

١٢-

٢-٣

١٢-

٢

١٫٥

١

٠٫٥

ف ( سم )

جـ ( فولت )


مواسع ذو صفيحتين متوازيتين ، وصل مع فرق جهد ( ١٢٠ ) فولت ، فكانت الكثافة السطحية للشحنة

على صفيحتين ( ١٧٫٧ ) نانو كولوم / سم ، احسب البعد بين صفيحتيه ؟ ( الجواب = ٦ × ١٠ م )٦- ٢

١٢٣

ف ف

٢ف

رمز المنحنى البعد بين الصفيحتين مساحة الصفيحة الواحدة المواسع


يبين الجدول الاتي الابعاد الهندسية لثلاث مواسعات ، بالرجوع للرسم المجاور ، حدد لكل مواسع المنحنى

الذي يناسبه.

انتبه مواسعة المواسع هو الميل ، والميل يعني اي كم يميل المنحنى عن محور السينات اي كم يبعد عن السينات

، فاكثر منحنى يبعد عن السينات يكون له اكبر ميل اي اكبر مواسعة .

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٦

ظة ملاح

١ ) عندما يبقى المواسع متصلا مع المصدر وقمنا بتغيير ( ) او ( ) او ( ف ) فان :

أ ) الشحنة ستتغير . ب ) الجهد سيبقى ثابت .

٢ ) عندما يكون المواسع مفصولا عن المصدر وقمنا بتغيير ( ) او ( ) او ( ف ) فان :

أ ) الجهد سيتغير . ب ) الشحنة تبقى ثابتة .


مواسع ذو صفيحتين متوازيتين يتصل مع بطارية . اذا اصبح البعد بين صفيحتيه ثلاث اضعاف ما كان عليه

مع بقائه متصلا بالبطارية ، فكيف يتغير كل من :

المجال الكهربائي فرق الجهد شحنته مواسعته


الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٧

المجال الكهربائي الطافة المختزلةشحنته


مواسع متصل مع المصدر ، تضاعفت المساحة بين لوحيه ضعفي ما كانت عليه ، ماذا يحصل لــ ؟

مواسع مفصول عن المصدر ، نقصت المسافة بين لوحيه الى ثلث ما كانت عليه ، ماذا يحصل لــ ؟


المجال الكهربائي الطافة المختزلةفرق الجهد


مواسع ذو صفيحتين متوازيتين مساحة كل من صفيحتيه ( ٢٥ سم ) ، والبعد بينهما ( ٨٫٨٥ مم) ، شحن حتى

اصبح جهده ( ١٠٠ فولت ) :

١) احسب الطاقة المختزنة في المواسع .

٢ ) اذا اصبح البعد بين الصفيحتين ( ١٧٫٧ مم ) ، مع بقاء المواسع

متصلا مع البطارية نفسها . فاحسب الطاقة المختزنة في المواسع .

٢



مواسع ذو صفيحتين متوازيتين الماسفة بينهما ( ٨٫٨٥ مم ) ومساحة كل منهما ( ٢ × ١٠ م ) وصل مع بطارية

فرق الجهد بين طرفيه ( ٢٠ فولت ) حتى شحن تماما ، ثم فصل عن البطارية .

١) احسب كلا من مواسعة المواسع وشحنته .

٢) اذا قل البعد بين صفيحتي المواسع الى النصف ، فكيف يتغير كل من مواسعته وشحنته وفرق الجهد بين طرفيه ؟

٢٤-

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٨

عندما تقل المواسعة مع بقاء الجهد ثابت ، يحدث تفريغ لجزء من شحنة المواسع الى البطارية ، لذلك تقل الطاقة .


توصيل المواسعات

يتم توصيل المواسعات على التوال او التوازي او الجمع بينهما للحصول على قيمة معينة للمواسعات غير متوفرة .

التوصيل على التوازي

التوصيل بهذه الطريقة يجعل كل مواسع موصول بصفيحته مباشرة مع البطارية ، ولهذا فان كل مواسع يشحن

مباشرة من البطارية الى ان يتساوى جهد كل مواسع مع جهد البطارية .

جـ م = جــ ١ = جـ ٢في التوصيل على التوازي تكون المواسعات متساوية الجهد

١٢كليةالشحنة الكلية تكون مساوية مجموع شحنة المواسعات + =

المواسعة المكافئة: كلية = + ومنها س م جـ = جـ س١ + جـ س٢

س م =س ١ +س ٢ ١٢

لكن :كليةس م =

جـ

ملاحظة تكون المواسعة المكافئة في حالة التوازي اكبر من اكبر مواسعة في الدارة

حال خاصة : في حال تساوت المواسعات في حالة التوازي فإن س م = ن × س

ن : عدد المواسعات س : قيمة المواسعة الواحدة

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٩


ملاحظة

التوصيل على التوالي

والتوصيل على التوالي يجعل صفيحة المواسع الاول المتصلة بالقطب الموجب للبطارية تكتسب شحنة

موجبة (+ ) فتشحن الصفيحة المقابلة لها بالحث بشحنة سالبة ( - ) اما المواسع الثاني فتكتسب صفيحته

المتصلة بالقطب السالب للبطارية شحنة سالبة (-ش) وتشحن الصفيحة المقابلة لها بالحث بشحنة موجبة (+ ).

في حالو التوصيل على التوالي تكون المواسعات متساوية في الشحنة

الجهد الكلي ( جهد البطارية ) يكون مساويا مجموع جهد المواسعات

المواسعة الكافئة :

١٢كلية = =

جـ ك = جــ ١ + جـ ٢

جـ = جـ ١ + جـ ٢

= س م + س ١

س ٢

جـ س م =

= س م ١

س ١١

س ٢١

س ٣١

+ + ....... +

المواسعة المكافئة في حالة التوالي تكون اصغر من اصغر مقاومة في الدارة

حالة خاصة : في حال تساوت المواسعات في حال التوالي : س=س/ن

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ١٠


التوصيل

توازيتوالي

١٢كلية = =

جـ ك = جــ ١ + جـ ٢

= س م ١

س ١١

س ٢١

س ٣١

+ + ....... +

جـ م = جــ ١ = جـ ٢

١٢كلية + =

س م =س ١ +س ٢

المواسعة المكافئة : هي المواسعة الواحدة التي يمكن ان تحل محل مجموعة من المواسعات دون ان تحدث

تغيرات في الدارة الكهربائية .

أمثلة متنوعة

+-

ب أ

fس ٢ = ٦ fس ١ = ٣

+-

ب أ

fس م = ٢


أحسب المواسعاة المكافئة في الحالات الآتية :

+-

+-

+-

fس ١ = ١٠fس ٢ = ٤

fس ٣ = ٦

fس ٣٢= f١٠س ١ = ١٠

fس م = ٥

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ١١


fس ١ = ٦

fس ٢ = ٤

fس ٣ = ٥ ب أ ب أ fس م = ٢

س ١ = ١

س ٢ = ١

س ٣ = ١

س ٤ = ١

س ٣ = ١٥س ٤ = ٩ س ٥ = ٢

س ١ = ١٨

س ٢ = ٣٦

س ٢= ٦

س ٤ = ١٦

س ٣ = ٩

س ١= ٣

د

هـ

قيمة كل مواسعة

= ٤ ميكرو فاراد

س ١ س ٢

س ٣ س ٤

س ٥

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ١٢


fس ١ = ١

fس ٢ = ٣

fس ٣ = ٥ ب أ

fس ٢ = ٣

fس ١ = ١

fس ٣ = ٥ بأ

fس ٣١= f٣س ٢ = ٣

fس م = ٢

أ

ب

٢

٢

٤

٥

١

f

ff

f

f

١f

١f

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ١٣


fس ٢ = ٦ fس ١ = ٣

ملاحظة نعبر عن فرق الجهد بالاشكال الاتية :

+-

س ٢س ١

جـ

ص س

س ٢ س ٣س ١

V

بأ

هـد

يعبر ( جـ ) عن فرق الجهد الكلي حول المواسعات يعبر ( جـ أ ب ) عن فرق الجهد الكلي حول المواسعات

ويعبر ( جـ د هـ ) عن جهد المواسع ( س ٢ ) فقط ويعبر (جــ س ص ) عن جهد المواسع ( س ٢ ) فقط

من خلال الاشكال التالية احسب في كل حالة :

١) المواسعة المكافئة ٢ ) شحنة وجهد كل مواسع ٣ ) طاقة كل مواسع

Vقراءة الفولتميتر حول مواسع تعبر عن جهد المواسع = جـ س ص


١٥ فولت

fس ٣ = f٣س ٢ = f٩س ١ = ١٨

أ )

ب ) واجب اذا كان جـ ب = ٣٠ فولت

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ١٤


في الشكل المجاور ، اذا كان ( جــ اب = ٤٠ فولت ) وقراءة الفولتميتر = ٣٠ فولت ، احسب ( س ٢ )

V

fس ٢ = ؟؟fس ١ = ١٠

ب أ



بالاعتماد على الشكل المجاور واذا كانت مواسعة الاول ( ٥ ميكرو فاراد. وفرق الجهد بين النقطتين ( أ ، ب )

( ١٨ فولت ) ، احسب :

١) مواسعة المواسع الثاني ( الجواب = ٧٫٥ ميكرو فاراد )

٢) الطاقة المختزلة في المواسع المكافئ ( الجواب = ١٣٥٠ ميكرو جول )

ب أ س ٢ س ١

جـ = ٣٠ فولت


بالرجوع للشكل المجاور ، اذا علمت ان شحنة المواسع الاول ( ٣٠٠ ميكرو كولوم ) احسب فرق الجهد

الكهربائي لمصدر الشحن .

الجواب ( جـ = ٥٠ فولت )

مصدر شحن

fس ٢ = f١٠س ١ = ١٥

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ١٥


يبين الشكل مواسعين متصلين معا على التوالي وموصولين الى مصدر فرق جهد كهربائي ( جـ ) ، معتمدا على

القيم الواردة على الشكل واذا علمت ان قراءة الفولتمميتر تساوي ( ٥٠ ) فولت . دون الاستعانة بالمواسعة

المكافئة للمجموعة احسب :

١) الشحنة الكلية في الدارة .

٢) فرق جهد المصدر ( جـ )

٣ ) الطاقة الكلية المختزنة في المجموعة .

V

V

جـ = ٣٠ فولت

س ١ = ٣ × ١٠ فاراد ٦-

س ٢ = ٥ × ١٠ فاراد ٦-



معتمدا على البيانات في الشكل المجاور ، وذا علمت ان الشحنة المختزلة في المواسع ( س ) تساوي ( ٣٠ )

ميكرو كولوم ، وان ( جـ اب = ١٥ فولت ) ، احسب مواسعة المواسع ( س ٣ ).

س ١ = ١ × ١٠ فاراد ٦-

س ٢ = ٢ × ١٠ فاراد ٦-

س ٣

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ١٦


في الشكل اذا كانت قراءة الفولت ميتر ( ٤٠ ) فولت ، فاحسب :

١- شحنة س ٣

٢- جـــ اب

٣ - الطاقة المختزلة في المواسع الاول .

V

س ١ = ٣ × ١٠ فاراد ٦-

س ٢ = ٦ × ١٠ فاراد ٦-

س ٣ = ٤ × ١٠ فاراد ٦-

أ ب


في الشكل المجاور ، اذا كانت قراءة الفولتميتر تساوي ( ١٠ فولت ) واكانت قيم المواسعات معطاة

بالميكرو فاراد ، احسب :

١- المواسعة المكافئة للمجموعة .

٢- الشحنة على المواسع الثالث .


س ١ = ٢

س ٢ = ٤

س ٣ = ٣

V

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ١٧


يبين الشكل ( ٣ - ٢١ ) مجموعة من المواسعات بين النقطتين ( هـ ، د ) ، اذا علمت ان المواسعات متساوية

في المواسعة ، ومواسعة كل منها ( ٣ ) ميكرو فاراد و ( جــ ا د = ٦ ) فولت ، احسب :

أ ) الشحنة الكلية لمجموعة المواسعات .



اذا كانت مواسعة الثلاثة ( س ١ = ٣س ، س ٢ = س ، س ٣ = ٥س )

١) جد المواسعة المكافئة للمجموعة بدلالة ( س ) .

٢) رتب هذه المواسعات وفقا لشحنتها تنازليا .

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ١٨


في الشكل المجاور اذا كانت الطاقة المختزلة في المواسعات الثلاثة ( ١٤٤ × ١٠ ) جول ، وفرق الجهد بين طرفي

البطارية ( ١٢ ) فولت فاحسب :

١ ) الطاقة المختزلة في المواسع الاول .

٢) مواسعة المواسع الثاني .

٦-


وصلت مجموعة من المواسعات الكهربائية مع بعضها كما في الشكل المجاور ، فاذا علمت ان فرق الجهد

الكهربائي بين النقطتين ( أ ، ب ) يساوي ( ٤ فولت ) وبالاعتماد على القيم المثبتة على الشكل وحيث المواسعات

بالميكروفاراد ، احسب :

١) الشحنة الكلية في المجموعة المواسعات .

٢) مقدار المواسعة الرابعة .

س ٢ = ٩

س ٤

س ٣ = ١٨

س ١ = ٢٤

= ٣٢ × ١٠ كل٦-

١


بأ

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ١٩


الشحنة الكلية لمجموعة الموا سعات .

( ١ ) ٢

(٣ ) ٤

٢+١

٤+٢

٣+٢

٤+١

س ٢

س ٤

س ٣

س ١

ود


تزداد مواسعة المواسع ذو اللوحين المتوازيين المشحون والمعزول بزيادة :

١) شحنته ٢) مساحة بين لوحيه ٣) المسافة بين لوحيه ٤) فرق الجهد بين لوحيه


مواسعان يتصلان على التوالي مع مصدر فرق الجهد . مساحة صفيحتي المواسع الثاني ضعفا مساحة

صفيحتي المواسع الاول ، والبعد بين صفيحتي كل المواسعين متساو اذا كانت الطاقة المختزنة في المواسع الاول

٦ ميلي جول فاحسب مقدار الطاقة المختزنة في المواسع الثاني .

مواسعان ( س ١ = ٢٥ ، س ٢ = ٥ ) ميكروفاراد وصلا على التوازي مع مصدر جهد ( ١٠٠ ) فولت ،

فكانت الطاقة المختزنة في المجموعة ( ط ) اذا اردنا ان يختزن المواسعان الطاقة نفسها عند توصيلهما على التوالي ،

فما فرق جهد المصدر الذي يحقق ذلك ؟


الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٢٠



معتمدا على البيانات المثبتة في الشكل في اي الحالتين ( أ ، ب ) يكون مقدار الطاقة المختزلة في المواسعة

المكافئة اكبر ؟ فسر اجابتك .


ضع دائرة حول رمز الاجابة الصحيحة في كل مما ياتي :

١) مواسع ذو صفيحتين متوازيتين مشحون ، والطاقة المختزنة فيه ( ط ) ، اذا زاد فرق الجهد بين صفيحتيه الى ثلاثة

اضعاف ما كان عليه ، فان الطاقة المختزنة فيه تصبح :

أ) ب) جـ ) د )

٢) مواسعان متساوين في المساحة ، البعد بين صفيحتي المواسع الثاني ضعفي البعد بين صفيحتي المواسع الاول

، وصلا مع بطارية على التوالي . انظر الشكل ( ٣-١٩ ) ، اذا كان المجال الكهربائي بين صفيحتي المواسع الاول

( مـ ) فان المجال بين صفيحتي المواسع الثاني :

أ) مــ ب) جـ) ٢مـ د) ٤مـ

١٣

١طـ ٩طـ ٣طـ ٩

طـ

مـ٢


الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٢١


شحن مواسع بواسطة بطارية ، ثم فصل عنها فكانت الطاقة المختزنة فيه ( ط ) ، اذا زاد البعد بين صفيحتيه الى

ضعفي ما كان عليه ، ومستعينا بهذه المعلومات اجب عن الفقرتين ( ٣ ، ٤ )

٣) ان الكمية الفيزيائية التي تبقى ثابة للمواسع هي :

أ) الجهد الكهربائي ب) المواسعة جـ) الشحنة د) الطاقة

٤) ان الطاقة المختزنة في المواسع تصبح :

أ) ب) ط جـ) ٢ط د) ٤ط

٥) اذا قل البعد بين صفيحتي مواسع ذي صفيحتين متوازيتين متصل ببطارية ، فاي العبارت الاتية تصف ما يحدث

لكل من جهده الكهربائي وماسعته الكهربائية ( على الترتيب ) :

أ) يقل ، يزداد ب) يقل ، تبقى ثابته

جـ) يبقى ثابتا ، تزداد د) يزداد ، تقل

طـ٢

المواسعات في التطبيقات العملية

يوجد تصميمات عديدة للمواسعات ، منها : المواسع الاسطواني الذي يتكون من شريطين ملفوفين على شكل

اسطوانة يفصل بينهما شريط من مادة عازلة ، ( علل ) يمكننا هذا التصميم من الحصول على مواسع صفيحتيه

كبيرة وتفصل بينهما مسافة صغيرة : ما يعني زيادة قدرة المواسع على تخزين الشحنة .

فسر : يوجد حد اقصى للطاقة التي يمكن تخزينها في المواسع .

لان المواسع له حد اعلى في تخزين الشحنة ، فاذا زادت على هذا الحد يزداد الجهد ويحدث تفريغ كهربائي

عبر المادة بين الصفيحتين : ما يودي الى تلف المواسع .

على ماذا يدل الرقم المكتوب على المواسع ؟

يدل عل الحد الاعلى للجهد المسموح توصيل المواسع به .

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٢٢


من التطبيقات العملية للمواسعات ، دارة المصباح الوماض في الة التصوير الفوتوغرافي ( الفلاش ) .

ومبدا عمله يكون : عند الضغط على مفتاح التشغيل تغلق دارة ( المواسع-المصباح ) فيحدث تفريغ لشحنة

المواسع في المصباح ، اي تتحر الطاقة المختزلة في المواسع وتتحول الى طاقة ضؤئية .

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٢٣


ت عا

سوا

لما

=س

جـ

=ل

ميال

جـ

( وم

ول ك

)

(ت

ول( ف

جـ

س =

ل مي

ال

=س

ف

ى عل

عة س

والم

د اتم

تعية

سند

لهد ا

عالأب

ا

حة سا

لمع ا

مية

ردط

ة اف

سلم

ع ا م

يس

عك

جـ

=

طـ ١ ٢

=

طـ ١ ٢

س٢ جـ

س

=

طـ ٢

١ ٢

تعا

سوا

لمل ا

صيتو ل

صيتو

ال

ي

والت

يواز

ت

يةكل

١٢

=

=

ـ ٢ج

+ ١

جــ =

ك جـ

م س

=١

١س ١٢١س

١س ٣+

+ ..

....

. +

٢جـ

= ١

جــ =

م جـ يةكل

١٢

+

=

٢س

+ س ١

= س م

قة طا

ال=

ثثل

لمة ا

حسا

م

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٢٤


شتوي ٢٠٠٨مواسع كهربائي ذو لوحين متوازيين مواسعته ( ٣×١٠ ) فاراد ، وصل لوحاه بفرق جهد مقداره (٢٠ ) فولت .

اذا علمت ان المسافة بين لوحيه (١٧٫٧×١٠ )م والوسط الفاصل بينهما هواء ،ن احسب :

١) الشحنة على كل من لوحيه . ٢) مساحة اي من لوحيه .

= س جـ

= ( ٣×١٠) ( ٢٠ ) = ٦٠×١٠ كولوم على اللوح الاول

= ٦٠ × ١٠ كولوم للاشارة السالبة ، على اللوح الثاني

٣-

١١-

+-١١-

١١- ١١-

= ف٢ ) س = س ف

= ( ١٧٫٧ × ١٠ ) ( ٣ × ١٠ )

٨٫٨٥ × ١٠

٣-١١-

= ٦ × ١٠ م -١٢٢-

٢

الحل :

شتوي ٢٠٠٨

معتمدا على البيانات المثبتة على الشكل ، واذا علمت ان جـ أ ب = ٢٠ فولت ، وقراءة الفولتميتر = ( ٨ ) فولت

احسب :

١) الشحنة على كل من المواسعين ( س ١، س٢)

٢) مواسعة المواسع ( س٣ ).

V

V

س ١ = ٢ × ١٠ فاراد ٦-

س ٢ = ٤ × ١٠ فاراد ٦-

أ ب

س ٣

١ ) ١ = جـ ١ س ١ = ٨ × ٢ × ١٠ = ١٦ × ١٠ كولوم ٦-٦-

٢ = جـ ٢ س ٢ = ٨ × ٤ × ١٠ = ٣٢ × ١٠ كولوم ٦-٦-

١٦ × ١٠ + ٣٢ × ١٠ = ٤٨ × ١٠ ٢ ) ٣ = ١ + ٢ =٦-٦-٦-

جـ ٣ = جـ أ ب - جـ فولت = ٢٠ - ٨ = ١٢ فولت

٣س ٣ = جـ ٣

٤٨ × ١٠

١٢

٦-

٤ × ١٠ فاراد = = ٦-

الحل :

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٢٥


٢ ) جـ أ د = جـ ٣٢ = س ٣٢٣٢ =

٤٥ × ١٠ ٦ × ١٠

٦-

٧٫٥ فولت = -٦

٣١ ) طـ ٣ = س ٣ جـ ٢ ٢

٢

١= × ٤ × ١٠ × ( ٧٫٥ ) = ( ١١٢٫٥ × ١٠ ) جول ٢

٢٦-٦-

شتوي ٢٠١٤

معتمدا على الشكل المجاور وبيانته . اذا كان فرق الجهد بين النقطتين ( ب ، د ) يساوي (١٥ ) فولت فاحسب :

١) المواسعة المكافئة لمجموعة المواسعات .

٢ ) فرق الجهد بين النقطتين ( أ ، د ) .

٣) الطاقة المختزنة في المواسع ( س٣ )

س ١ = ٢ × ١٠ فاراد ٦-

س ٣ = ٤ × ١٠ فاراد ٦-

س ١ = ٣ × ١٠ فاراد ٦-

الحل :

٣f ) ( س ٢ ، س ٣ ) توازي س ٣٢ = س ٢ + س ٣ = ٤+ ٢ = ٦

١س ٣٢ ، س ١ توالي = س م

١+ س ٣٢

١= س ١

١ ٦ +

١٣

٢f= س م

شتوي ٢٠١٣ب ) ثلاثة مواسعات كهربائية متماثلة ، المواسعة الكهربائية ، المواسعة الكهربائية لكل منها ( ٦× ١٠ ) فاراد

تتصل معا كما في الشكل ، فاذا كانت شحنة المواسع ( س١ ) تساوي ( ١٢×١٠) كولوم ، احسب :

١) الطاقة الكهربائية المختزنة في المواسع (س١).

٢) فرق الجهد بين طرفي المصدر .

٦-

٦-

س ٢س ١

س ٣

١ ) طـ ١ = ١س ١ ٢

( ١٢ × ١٠ ) ١

٦ × ١٠

٢ ٦-

٦-١٢ × =

٢ ) جـ ١ = س ١

١

٢

= ( ١٢ × ١٠ )

٦ × ١٠

٢ ٦-

٦-

١٫٢ × ١٠ جول = ٥-

٢٠ فولت =

وبما أن المواسعات متاماثلة على التوالي تكون الجهود متساوية

جـ ( المصدر) = ٢ × ٣ = ٦ فولت أو جـ ( المصدر ) = ٢ + ٢ +٢ = ٦ فولت

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٢٦


وصلت مجموعة من المواسعات الكهربائية مع بعضها كما في الشكل المجاور ، فاذا علمت ان فرق الجهد

الكهربائي بين النقطتين ( أ ، ب) يساوي ( ٤ ) فولت ، وبالاعتماد على القيم المثبتة على الشكل ، احسب :

١) الشحنة الكلية في مجموعة المواسعات .

٢) مقدار المواسعة الكهربائية (س٤).fس ٣ = ١٨ fس ٢ = ٩

fس ١ = ٢٤

س ٤

ج ) ١ - ك = ١ = ٣٢ × ١٠ كولوم ( من الشكل )

٢ - س م =

٦-

جـ كلي

٣٢ × ١٠ =الكلية ٤

٦-

س م = ٨ × ١٠ فاراد ٦-

س ٣٢ = ( س ٢ ، س ٣ ) توالي س ٢ × س ٣

س ٢ + س ٣ =

٩ × ١٨

٩ + ١٨ ٦ × ١٠ فاراد =

٦-

( س ٣٢ ، س ٤ ) توازي

س م

١

س ٤٣٢ = س ٣٢ + س ٤ = ( ٦ + س ٤ ) × ١٠ فاراد ٦-

= ( س ١ ، س ٤٣٢ ) توالي ١

٢٤ +

١

٦ + س ٤

س ٤ = ٦ × ١٠ فاراد ٦-

صيفي ٢٠١٦

صيفي ٢٠١١

س ٣ = ٤ × ١٠ ٦-

س ٢ = ٦ × ١٠ ٦-

س ١ = ٣ × ١٠ ٦-

كهـ

ب) اعتمادا على البيانات على الشكل المجاور ، واذا علمت ان جهد ( هـ ك ) = ٢٠ فولت

احسب : ١) فرق الجهد بين طرفي المصدر الكهربائي .

٢) الطاقة المختزنة في المواسع ( س٢) .

الحل :

الحل :

ب - جهد المصدر = جهد ( س ١ ) + جهد ( س ٢ )

٢٠ × ٣ × ١٠ ١= ١ - ١ = جـ هـ ك × س ١ ٦-

= ٦٠ × ١٠ كولوم ٦-

= ٦٠ × ١٠ كولوم ٢ ١= ٦-

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٢٧


جـ ٢ = س ٢

٢ =

٦٠ × ١٠

٦ × ١٠

٦-

١٠ فولت = -٦

جهد المصدر = ٢٠ +١٠ = ٣٠ فولت

١ ٢ - طـ ٣ = جـ ٣ × س ٣ ٢

١ = ( ٣٠ ) × ٤ × ١٠٢

٦- ٢ =١٨ × ١٠ جول

٤-

د

هـ

س ١ س ٢

س ٣ س ٤

س ٥

أ ) احسب المواسعة المكافئة لمجموعة المواسعات بين النقطتين ( د ، هــ )

علما انها متساوية وقيمة كل منها ( ٢) مايكرو فاراد .

fس ٢٤١ = ٢+ ٢ = ٤ ( توازي )

( توازي ) fس ٥٤٣ = ٢+٢+٢ = ٦

س ٢١ مع س ٥٤٣ توالي

س ك = ٤ × ٦

٦+٤f= ٢٫٤ توالي

شتوي ٢٠١١

الحل :

س ١ = ٦ × ١٠ فاراد ٦-

س ٢ = ٣ × ١٠ فاراد ٦-

س ٣ = ١٨× ١٠ فاراد ٦-

يبين الشكل مجموعة من المواسعات الموصولة معا اذا كانت شحنة المواسع ( س ١) تساوي (١٤٤ × ١٠ )

كولوم فاحسب :

١) المواسعة المكافئة لمجموعة المواسعات .

٢) شحنة وجهد المواسع ( س٣ ).

٦-

شتوي ٢٠٠٩

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٢٨


س ١ ، س ٢ توازي

س م = ( ٦ + ٣ ) × ١٠ = ٩ × ١٠ فاراد ٦-٦-

٩ × ١٨ س م = س م ، س ٣ توالي ٢٧

× ١٠ = ٦ × ١٠ فاراد ٦-٦-

( ١

( ٣ = ١ + ٢ ٢

جـ ١ = جـ ٢ = س١

١

١٤٤ × ١٠ ٦ × ١٠

= ٦-

٢٤ فولت = -٦

٢ = س ٢ جـ ٢

= ٣ × ١٠ × ٢٤ = ٢ × ١٠ كولوم ٦-٦-

( ١٤٤ × ١٠ ) + ( ٧٢ × ١٠ ) ٣ == ٢١٦ × ١٠ كولوم -٦-٦

٦-

٣ جـ ٣ = س ٣

٢١٦× ١٠ ١٨× ١٠

= ٦-

١٢ فولت = -٦

س ١

س ٣س ٢

ب) ثلاث مواسعات مواسعة كل منهم ( ٦×١٠) فاراد ، متصلة معا كما في الشكل ، اذا علمت ان شحنة س٣

(٣٦٠ × ١٠ ) كولوم ، احسب :

١) السعة المكافئة للمجموعة

٢) فرق الجهد ( أ ب ) .

٦-

٦-

الحل :

ب ) المواسعات موصوله مع� على التوازي

س م = س ١ +س ٢ +س ٣ = ٣ ( س )

س ك = ٣ × ٦ × ١٠ = ١٨ × ١٠ فاراد

٢ ) جـ أ ب = جهد أي مواسع =

٦-٦-

س ٣

٣٦٠ × ١٠ = ٣

٦ × ١٠ = ٦٠ فولت

٦-

٦-

صيفي ٢٠١٠

الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٢٩


genius genius

Documents