فهرس الفيزياء والكيمياء للثالثة إعدادي
نتعلم في هذا التطبيق إنجاز واستثمار مميزة ناقل أومي: نحول جدول قياسات إلى تمثيل بياني، ونقرأ التوتر والشدة، ثم نستخرج قيمة المقاومة. يركز الدرس على مهارات الرسم والحساب ضمن قانون أوم.
1. ماذا تمثل المميزة؟
مميزة الناقل الأومي هي تمثيل التوتر U بين طرفيه بدلالة شدة التيار I المار فيه. في شروط فيزيائية ثابتة، ولا سيما درجة الحرارة، يكون هذا التمثيل مستقيمًا يمر بأصل المعلم. ترتبط القيم بالعلاقة U = R × I، حيث U بالفولط وI بالأمبير وR بالأوم.
أنتبه إلى أسماء المحورين: في تمثيل U بدلالة I، توضع I على المحور الأفقي وU على العمودي. إذا عكست الوثيقة المحورين، تتغير طريقة تفسير ميل المستقيم، ولا أستعمل قاعدة محفوظة دون قراءة الوحدات.
2. من القياس إلى جدول القيم
في النشاط المدرسي، يغير الأستاذ التوتر ويسجل أزواج القيم. يوصل الأمبيرمتر على التوالي، والفولطمتر على التفرع بين طرفي المقاومة. نستعمل مصدرا مدرسيا منخفض التوتر وتحت الإشراف، ونقطع التغذية قبل تعديل التوصيلات. لا نستخدم مأخذ الكهرباء المنزلي.
الجدول التالي مثال تعليمي مثالي لمقاومة ثابتة، وليس قياسات ميدانية منشورة:
| I بالميلي أمبير | I بالأمبير | U بالفولط |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 50 | 0.05 | 2 |
| 100 | 0.10 | 4 |
| 150 | 0.15 | 6 |
نقسم القيمة بالميلي أمبير على 1000 للحصول على الأمبير. مثلا: 150 mA = 0.15 A.
3. كيف أرسم المميزة؟
- أرسم محورين متعامدين وأحدد الأصل 0.
- أكتب I ووحدتها على المحور الأفقي، وU ووحدتها على العمودي.
- أختار تدريجا منتظما: مثلا 1 cm لكل 50 mA أفقيا، و1 cm لكل 2 V عموديا.
- أمثل كل زوج من الجدول: النقطة المقابلة لـ100 mA تقع عند 4 V.
- أرسم المستقيم الملائم للنقط. في البيانات التجريبية قد توجد فروق صغيرة؛ لا أحولها إلى خط منكسر يمر بكل نقطة كيفما كانت.
- أتحقق من التدرج والوحدات وأضيف عنوان الرسم.
U (V)
I (mA)
4. استخراج المقاومة من المميزة
أختار نقطة واضحة غير الأصل، مثل النقطة I = 100 mA وU = 4 V. أحول الشدة أولا: 100 mA = 0.10 A. ثم أحسب:
R = U / I = 4 / 0.10 = 40 Ω
أتحقق بنقطة أخرى: 6 / 0.15 = 40 Ω. لا أقسم 0 على 0 عند الأصل؛ فهذه العملية غير معرفة. كما لا أحسب 4 ÷ 100 وأكتب الناتج بالأوم، لأن 100 هنا بالميلي أمبير.
5. القراءة البيانية والحساب
معرفة U عند I = 75 mA: أنطلق من 75 على المحور الأفقي، وأصعد إلى المستقيم، ثم أقرأ على المحور العمودي: 3 V. وبالحساب: U = 40 × 0.075 = 3 V.
معرفة I عند U = 5 V: أنطلق من 5 على المحور العمودي نحو المستقيم ثم أسقط على الأفقي: 125 mA. وبالحساب: I = 5 / 40 = 0.125 A = 125 mA.
عند مقارنة مقاومتين على المحورين والسلمين نفسيهما في تمثيل U بدلالة I، يكون المستقيم الأكثر ميلا موافقا للمقاومة الأكبر. لا أقارن الميل الظاهر في رسمين بسلمين مختلفين.
6. تمارين مصححة
أنجز محاولتك قبل فتح التصحيح.
1. تمر المميزة بالنقطة 200 mA و10 V. احسب R.
200 mA = 0.2 A، ومنه R = 10 ÷ 0.2 = 50 Ω.
2. ناقل أومي مقاومته 30 Ω. ما التوتر عند 80 mA؟
80 mA = 0.08 A، إذن U = 30 × 0.08 = 2.4 V.
3. ناقل مقاومته 100 Ω، والتوتر بين طرفيه 6 V. احسب I.
I = 6 ÷ 100 = 0.06 A = 60 mA.
4. لماذا لا نستخرج المقاومة بقسمة إحداثيي نقطة الأصل؟
لأن القسمة تعطي 0 ÷ 0، وهي غير معرفة. نختار نقطة أخرى على المستقيم تكون شدتها غير منعدمة.
5. عند I نفسها، يكون U للناقل A أكبر من U للناقل B. قارن المقاومتين.
إذا كانا ناقلين أوميين في الشروط نفسها، فإن R = U ÷ I؛ لذلك مقاومة A أكبر لأن المقام نفسه والبسط أكبر.
6. جدول يعطي 2 V عند 50 mA و5 V عند 100 mA. هل تثبت القيم مقاومة أومية ثابتة؟
النسبة الأولى 2 ÷ 0.05 = 40 Ω، والثانية 5 ÷ 0.1 = 50 Ω. القيم ليست متناسبة تماما، فلا تثبت وحدها ناقلا أوميا ثابت المقاومة. أراجع شروط التجربة ودقة القياس قبل تفسير السبب.
خلاصة
أستخرج المقاومة من U ÷ I بعد توحيد الوحدات. وأقرأ المميزة من محور إلى المستقيم ثم إلى المحور الآخر. الرسم الصحيح يحتاج عنوانا وتدريجا منتظما ووحدات واضحة.
Pingback: المقاومة الكهربائية - قانون أوم - الثالثة إعدادي | المنير