علااقة عدد الالكترونات في الذره واقطاار المدار الصف الثاني عشر 2024.

ما عرف اذا كان بيفيد ولا لا

بس ان شاء الله تستفيدون منه

لكى يمكنا دراسة الالكترونيات بل وكل فروع الهندسة الالكترونية يجب علينا أن نلم بالنظريات الأساسية لعلم الكهرباء

المادة والذرة – الموصلات والعوازل

الضغط والتيار والمقاومة الكهربائية – المقاومة النوعية

المادة والذرة :

الذره لها كتله و الكتله هى التى تجعل ألذره تشغل جزء من الفراغ حتى لو كان بسيطا و هذه ألكتله من الممكن أن تكون فى عدة صور أو حالات :
ألحاله ألصلبه
ألحاله ألسائله
ألحاله ألغازيه
المادة هى كل ما يشغل حيزا من الفراغ

كالماء والهواء والمعادن والغازان وغير ذلك

والمادة إما أن تكون سائلة كالماء مثلا أو غازية كالبخار أو صلبة كالحديد والنحاس وغيراهما

والمادة تتكون من أجزاء صغيرة جدا لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة

وهذا الجزء الصغير يسمى ذرة aton وهذه الذرات لا تكون متلاصقة تماما بل يكون بينها فراغ ، غير انه توجد قوة ترابط أو تماسك بين الذرات بعضها البعض يختلف من مدة لأخرى

مم تتكون المادة

الذرة هى ليست اصغر جزء فى المادة بل أنها تتكون من جسيمات اصغر منها تسمى الكترونات electrons وهذة الاليكترونات تدور حول قلب الذرة أو ما نسميه بالنواة ( بروتون proton )

فالإلكترون ذو شحنة كهربية سالبة

بينما البروتون ذو شحنة كهربية موجبة

والذرة فى حالتها الطبيعية متعادلة الشحنة ( اى إن الشحنات الكهربائية السالبة تعادل الشحنات الكهربائية الموجبة )

ولهذا السبب لا تظهر آثار الكهرباء على المادة إلا إذا حدثت حالة غير متعادلة

والذرات تختلف عن بعضها البعض فى مقدار الالكترونات والبروتونات التى تتكون منها الذرة . كما انه من الالكترونات ما هو حر الحركة ومنها ما هو مقيد الحركة وملتصق بالنواة
الموصلات والعوازل

بعض المواد توجد فى ذرتها الكترونات حرة تدور حول نواتها، وهى تدور بسرعة هائلة بحيث يمكنها الانتقال من ذرة إلى أخرى مجاورة لها داخل السلك ( هذا إذا أثرنا على المادة ( السلك ) بقوة خارجية بينما توجد بعض المواد الأخرى ليس بها هذه الالكترونات الحرة

فالمواد تنقسم من هذه الناحية إلى قسمين رئيسيين: اولهما

مواد موصلة conductors وهى التى تحتوى فى ذراتها على الكترونات حرة ، ودرجة توصيلها للكهرباء تختلف تبعا لمقدار هذه الالكترونات الحرة الموجودة فى ذراتها

فالفضة مثلا من المواد الجيدة التوصيل للكهرباء لكثرة الالكترونات الحرة فى ذراتها ثم النحاس يليها فى جودة التوصيل الكهربائى

وهناك الحديد والنيكل ويمكن اعتبارهم مواد موصلة ولكنهما ليسا جيدا التوصيل كالفضة فالحديد يقاوم التيار مرور الكهرباء بمقدار اكبر مما يبديه النحاس مثلا أو الفضة .

لهذا فان المواد الموصلة نفسها يمكن أن نقسمها إلى جيدة التوصيل ، والى متوسطة التوصيل ، ثم إلى ضعيفة التوصيل .

هذا بالنسبة إلى القسم الأول

أما القسم الثانى وهى

المواد العازلة

فهى تلك المواد التى ليس بها الكترونات حرة دائرة . بل تكون الكتروناتها ملتصقة بالنواة

والمواد العاذلة للكهرباء كثيرة منها على سبيل المثال

( الصينى – الزجاج – الميكا – المطاط – الرخام – الخشب – الهواء الجاف وغيرها )ولكل مادة عازلة خواص تختلف عن غيرها من حيث جودة العزل أو ضعفه اى يمكن تقسيمها إلى جيدة العزل ومتوسطة العزل وضعيفة العزل تبعا للتركيب الذرى للمادة

وبجانب المواد الموصلة والمواد العازلة توجد مواد نصف

العدد والأدوات
بحيث تكون الالكترونات الموجودة فى المدار الخارجى للذرة غير مرتبطة ارتباطا وثيقا بالنواة بعكس باقى الالكترونات الموجودة قرب النواة

يحتاج المحترف وهاوي الإليكترونيات لبعض العدد والأدوات الضرورية لبناء الدوائر الإليكترونية فيما يلي أهم هذه الأدوات

كاوية اللحام

يعتبر اللحام من العمليات الأساسية في الإليكترونيات وعملية لحام القطع الإليكترونية حساسة جداً حيث أن القطع الإليكترونية يمكن أن تتعرض للتلف إذا تعرضت للحرارة العالية. لذلك فإن اختيار الكاوية المناسبة مهم.

وتتوفر الكاويات بعدة أنواع وتصنف بحسب قدرتها على إنتاج الحرارة فهناك كاويات بقدرة 15 وات ، 25 وات وغير ذلك. وتعتبر الكاوية بقدرة 25 وات كافية للأغراض الإليكترونية.

ويجب اختيار الكاويات ذات الرأس الجيد حيث أن عملية اللحام تتم عن طريق رأس الكاوية لذلك يجب المحافظة عليها وتنظيفها أولاً بأول.

مادة اللحام

يتكون اللحام من مادتي الرصاص و القصدير تكون عادة بنسبة 40% من الرصاص و 60% من القصدير. ويبدأ اللحام بالذوبان عند درجة حرارة بين 183 و 190 درجة مئوية.

كما يتوفر اللحام بعدة سماكات ولكن لأغراض اللحام الإليكتروني من المستحسن استخدام لحام بقطر 0.5 ميللي متر.

ساحب اللحام

تستخدم هذه الأداة عند الرغبة بإزالة قطعة إليكترونية أو سلك تم تلحيمه وذلك باتباع الخطوات التالية:

1- إضغط المكبس لتكون الأداة جاهزة

2- ضع طرف الكاوية الحار على اللحام حتى يذوب

3- عندما يذوب اللحام ضع طرف أداة سحب اللحام قريباً من اللحام ثم اضغط زر إطلاق المكبس

4- ستقوم الأداة بسحب اللحام الذائب

5- كرر العملية عند الحاجة ولكن كن حريصاً على أن لا تؤثر الحرارة الزائدة على القطعة الإليكترونية

شريط إزالة اللحام

وهو مصنوع من شبكة نحاسية تقوم بامتصاص اللحام الذائب. ويكون استخدامه لإزالة اللحام حسب الخطوات التالية: 1- ضع الشريط فوق اللحام

2- ضع طرف الكاوية الحار فوق الشريط مباشرة

3- سوف يبدأ اللحام الذائب بالسريان في الشريط

4- بعد الإنتهاء ارفع طرف الكاوية والشريط بنفس الوقت

5- كرر العملية عند الحاجة ولكن كن حريصاً على أن لا تؤثر الحرارة الزائدة على القطعة الإليكترونية

الزرادية ذات الأطراف المدببة

وتستخدم لتثبيت الأجزاء الإليكترونية كما أنها مفيدة لحمل هذه الأجزاء في المناطق الضيقة. وتستخدم أيضاً لتعديل أطراف القطع الإليكترونية.

عند اختيارك لهذا النوع من الزراديات قم باختيار مقاس صغير.

قطاعة الأسلاك

وهي ضرورية لقطع الأسلاك و كذلك لقطع أطراف القطع الإليكترونية.

مفكات

لايمكن الإستغناء عنها لذلك حاول أن يكون لديك تشكيلة من المفكات المتنوعة.

الملقاط

وهو مفيد لحمل الأجزاء الصغيرة.

المثقاب

ويستخدم لعمل فتحات البراغي لتثبيت الدائرة في علبتها الخارجية وكذلك لعمل الفتحات الضرورية لمرور الأسلاك و فتحات المفاتيح وغير ذلك.

وحيث أن هذه الفتحات متنوعة المقاس فيجب أن يكون لديك تشكيلة من الأطراف بمقاسات مختلفة للمثقاب.

التيار المتردد يستخدم في تشغيل المصابيح و المكيفات و السخانات و لكن معظم الإلكترونيات لا تعمل على هذا النوع من التيار
التيار المستمر DC
هو التيار الذي يسري في اتجاه واحد فقط إما في الموجب أو في السالب

و هذا النوع من التيار ليس له تردد (( frequency و يستخدم في تشغيل الأجهزة الإلكترونية مثل التلفزيون و الكمبيوتر و الراديو و غيره

كيف تنتج الكهرباء ؟

البروتونات توجد فى النواة و الإلكترونات تدور حول النواه فى مداراتها الخارجية متأثرة بقوى الجذب من النواه( الناتجة من التجاذب بين الإلكترونات السالبة الشحنه و البروتونات الموجبة الشحنه) و قوى الطرد الناتجة عن دورانها السريع حول النواة.
وهنا يجب أن تتساوى القوتان حتى تتزن الذره .
ولكن فى وجود قوى شد خارجية ( ذرات أخرى أو جهود موجبه ) فإن الإلكترونات تترك النواه وتسير مكونة الكهرباء.

التيار الكهربائي هو الشيء الذي يسري من نقطة إلى أخرى في السلك ويقاس التيار بوحدة تسمى الأمبير.

إن نقص إلكترون ( الاكترون سالب الشحنة ) أو أكثر من أحدى الذرات يجعلها موجبة التكهرب أو موجبة الشحنة الكهربائية

وبالعكس فان زيادة إلكترون أو أكثر الى الذرة يجعلها سالبة التكهرب

والذرة فى حالتها الطبيعية متعادلة اى إن شحنتها السالبة تتساوى مع شحنتها الموجبة ( الالكترونات والبروتونات )

وبذلك لا يظهر اثر أحداهما على الذرة فلا هى سالبة ولا هى موجبة

عندما تضيء مصباحا كهربائيا فان معنى ذلك أن تيارا كهربائيا قد مر بهذا المصباح وهذا الذى جعله يضىء

وهذا التيار الكهربى ناتج عن انتقال الالكترونات الحرة وتحركها فى سرعة هائلة داخل ذرات الأسلاك من ذرة إلى أخرى

واندفاع هذه الالكترونات الحرة من ذرة إلى أخرى هو المعبر عنه بالتيار الكهربائى

وبتوضيح أكثر نقول إن التيار الكهربى الذى يسبب إضاءة المصباح وإدارة المتور وغير ذلك ناتج عن تحرك الالكترونات وانطلاقها من ذرة إلى أخرى

وقد اصطلح الفنيين على إن اتجاه التيار الكهربى فعلا هو عكس اتجاه تحرك الالكترونات

انظر الشكل رقم 1

اى إن الالكترونات تتحرك من الطرف السالب للبطارية خلال الأسلاك راجعة إلى الطرف الموجب للبطارية

الضغط الكهربى وفرق الجهد

لكى يمر تيار كهربى فى دائرة ما فانه يجب أن يكون بين طرفى هذه الدائرة فرق جهد كهربى أو ما يسمى أيضا بالضغط الكهربى

ومعنى كلمة فرق الجهد أن يكون احد طرفى الدائرة به زيادة فى الالكترونات بينما الطرف الأخر به نقص فى الالكترونات

وعلى ذلك تنتقل الالكترونات الحرة من الطرف الذى به زيادة فى الالكترونات إلى الطرف الذى به نقص فى الالكترونات ونتيجة تحرك هذه الالكترونات ينشأ التيار الكهربى فى الدائرة

الضغط – التيار – المقاومة

لكى يمر تيار كهربى فى سلك أو دائرة ما فانه لا بد من وجود فرق جهد كهربى ( ضغط كهربى ) يدفع التيار للمرور فى الأسلاك وكلما كان الضغط الكهربى كبيرا كلما مر تيار كهربى كبير

هذا من جهة الضغط أما من جهة الأسلاك نفسها التى يمر فيها التيار الكهربى فانه كلما كانت الأسلاك سميكة وقصيرة مر فيها تيار كبير ( قلية المقاومة ) وبالعكس كلما كانت الأسلاك رفيعة وطويلة كلما كان التيار الذى يمر فيها اقل ( اى عالية المقاومة )

وحدة قياس الكهرباء

الضغط = فولت أو أجزاؤه مثل الملى فولت الذى يساوى جزء من الف من الفولت أو الميكرو فولت الذى يساوى جزء من مليون من الفولت والكيلو فولت التى تساوى 1000 فولت

شدة التيار = أمبير أو الميلى أمبير وهو جزء من ألف أمبير أو ميكرو أمبير وهو جزء من مليون من الأمبير

المقاومة = اوم كيلو اوم = 1000 اوم أو الميجا اوم = مليون اوم هذه هى ابسط واهم الوحدات الكهربائية فى القياس

قانون اوم

من أهم القوانين الكهربائية وهذا القانون يوضح بطريقة حسابية يربط بين التيار الذى يمر فى دائرة ما والمقاومة التى تقابله والضغط الذى يدفع التيار للمرور

فيمكن معرفة شدة التيار إذا عرفنا مقدار الضغط الذى يدفعه والمقاومة التى تقابله أثناء سريانه والعكس يمكننا بواسطة قانون اوم معرفة الضغط اللازم لكى يمر تيار معين فى دائرة ما

القانون

شدة التيار بوحدة الأمبير = الضغط بوحدة الفولت

———————–

المقاومة بوحدة الاوم

__________________________________________________ ______

المقاومة بوحدة الاوم = الضغط بوحدة الفولت

——————–

شدة التيار بوحدة الأمبير

__________________________________________________ ________________________________________

الضغط بوحدة الفولت = التيار بالأمبير × المقاومة بالاوم

هي كمية التيار المتدفقة في الدائرة الكهربائية التي لها مقاومة نقية تتناسب تناسبا طرديا على القوة الدافعة الكهربائية وعكسيا على قيمة المقاومة الكلية.

ويمكن تشبيه ذلك إذا وصلت بطارية له قوة دافعة كهربائية V بين طرفي سلك نحاسي له مقاومة معينة ويسري فيه تيار كهربائي, فيكون السلك النحاسي كمقاومة والبطارية كقوة دافعة كهربائية تقوم بمقاومة السلك النحاسي R حتى يسري التيار الكهربائي إلى الطرف الأخر للسلك.

المقاومة النوعية
المقاومة Resistor
هى خاصية فى الأجسام والمواد التى توصل الكهرباء بحيث تجعلها تقاوم سير التيار الكهربائى فيها وأحسن المواد الموصلة للكهرباء لها خاصية المقاومة ، حتى لو كانت هذه المقاومة صغيرة جدا ، ومقاومة اى سلك تتوقف على نوع المادة التى صنع منها السلك ، فالنحاس مثلا غير الحديد غير الفضة أو غير ذلك من المواد المختلفة كما تتوقف مقاومة السلك على شكله العام من حيث طوله وقطره، ومع ذلك فان الأسلاك المصنوعة من مادة واحدة تختلف مقاوماتها عن بعضها حسب أبعادها . فكلما ذاد طول السلك زادت مقاومته . فالمقاومة الكلية للسلك تتناسب طرديا مع الطول ومن جهه أخرى فانه كلما زاد سمك أو تخانة السلك اى قطره كلما قلت مقاومته فالمقاومة تتناسب عكسيا مع قطر السلك .
من هذا نجد إن مقاومة سلك ما تتوقف على عوامل ثلاثة هى:-

نوع المعدن المصنوع منه السلك
طول هذا السلك
مساحة مقطع السلك
فإذا رمزنا الى مقاومة السلك الكلية بالحرف م والى طول السلك بالحرف ل والى مساحة مقطع السلك بالحرف س فان
مقاومة اى سلك تساوى
ع × ل
________
س
بفرض إن ( ع ) ترمز الى مقدار ثابت يتوقف على نوع المعدن المصنوع منه السلك ويسمى المقاومة النوعية .
والمقاومة النوعية تعرف بأنها مقاومة جزء من السلك عبارة عن قطعة من معدن السلك سنتيمتر واحد مكعب أو بوصة واحدة مكعبة ولمعرفة مساحة مقطع سلك ما نستعمل المعادلة التالية :
مساحة المقطع = النسبة التقريبية × ( نصف القطر )2
مساحة المقطع = 3.14 × نصف قطر السلك * نصف قطر السلك
صناعة المقاومات – قراءة المقاومات – الوان المقاومات – نسبة الخطأ – المقاومات الثابتة والمتغيرة – احتمال المقاومة بالوات
فى كافة الدوائر الالكترونية يوجد مقدار من المقاومة الكهربية وهذه المقاومة ناتجة عن الأسلاك المختلفة المستعملة فى التوصيلات بين عناصر الدائرة المختلفة.

ويجب أن تكون مقاومة الدائرة صغيرة جدا وذلك يجعل أسلاك التوصيل قصيرة بقدر الامكان وان تكون الأسلاك المستعملة فى لحام التوصيلات من سلك نحاسى سميك. هذا من جهة التوصيلات ولكننا فى نحتاج فى واقع الحياة العملية الى وجود مقدار من المقاومة فى بعض المواضع بأجهزة اللاسلكى ( راديو وتليفزيون وتسجيل ) وغيراهما من الأجهزة الالكترونية.

اى إننا نعتمد إيجاد المقاومات بعد إن كنا نتجنب وجودها فى أسلاك التوصيل.

والغرض من وجود مقاومة معينة فى دائرة ما يتوقف على نوع الدائرة والعمل الذى تؤديه فهى إما أن تكون لتحديد شدة التيار ( أمبير ) الذى يمر فى الدائرة

وإما أن تكون هذه المقاومة لكى تخفض جزءا من الضغط الكهربى ( فولت ) فى نقطه معينة

أو لكى تسبب المقاومة فرق الجهد ( ضغط ) كهربى على طرفيها لغرض ما فى موضع خاص

وسوف نناقش كل هذه الحالات فى المكان المناسب لها فى الشرح. وقيمة المقاومة التى تضعها عمدا لأحد الإغراض السابقة تتوقف على الغرض من استعمالها فى الدائرة والمقاومات التى تستعمل فى أجهزة اللاسلكى قد تصل قيمتها إلى مئات الآلاف من الاوم بل ملاين الاوم.

من ماذا تصنع المقاومة
تصنع المقاومة : من مواد لها مقاومة عالية للتيار الكهربى وهذه المقاومات إما أن تكون ثابتة القيمة أو متغيرة القيمة وتتكون المقاومة الثابتة عادة من اسطوانة خزفية عليها طبقة من الكربون تركب فى بدايتها ونهايتها موصلات المقاومة التى تصنع من أسلاك النحاس .
وفى الأنواع ذات القيمة العالية يفتح مجرى حلزونى فى طبقة الكربون والمألوف انه لا يمكن إنتاج مقاومات بقيم محددة وعلى هذا فانه يسمح فى أعمال صيانة أو تصميم الأجهزة بنسبة خطأ تصل إلى 20% زيادة أو نقص عن القيمة الأصلية للمقاومة وتجد إن هناك مقاومات ذات نسب خطأ قد لا تتجاوز 1% وتعتبر من الأنواع الممتازة وهناك أنواع أخرى من المقاومات الثابتة هى المقاومات السلكية تقل فيها نسبة الخطأ بقدر ملحوظ حيث تصل نسبة الخطأ فى صناعتها 5% زيادة أو نقصان عن القيمة الأصلية باعتبارها مصنوعة من السلك .