ملخص وحدة الظواهر الكهربائية للسنة الرابعة متوسط الفصل الأول: التكهرب والذرة والتوتر والتيار

يجمع الفصل الأول من فيزياء السنة الرابعة متوسط دروس الظواهر الكهربائية في سلسلة مترابطة: نبدأ بالتكهرب لنفهم الشحنات، ثم نتعرف على الذرة التي تفسرها، ثم النواقل والعوازل، وننتهي بالتوتر والتيار. وكثيرا ما تأتي أسئلة الفرض والاختبار الأول من هذه الدروس بصيغة متكررة: تجربة تُوصف وتطلب تفسيرها، أو دارة تُرسم وتطلب قياس التوتر والشدة. تعرض الصفحة ملخصا شاملا لكل درس بالتعريفات والقوانين والتجارب الأساسية، ثم أسئلة ختامية للمراجعة.

الدرس الأول: التكهرب والشحنات الكهربائية

التكهرب بالدلك

عند دلك جسمين مختلفين ببعضهما يكتسب كل منهما شحنة كهربائية:

والجسم المكهرب يجذب القطع الصغيرة من الورق، وهذا دليل على أنه اكتسب شحنة.

التجاذب والتنافر

• شحنتان من النوع نفسه (موجبة مع موجبة أو سالبة مع سالبة): تتنافران.
• شحنتان مختلفتان: تتجاذبان.

طرق التكهرب

وخلاصة التفسير: الذي ينتقل هو الإلكترونات السالبة فقط، أما البروتونات فتبقى في أماكنها. فالجسم الذي يفقد إلكترونات يصير موجب الشحنة، والذي يكتسبها يصير سالب الشحنة.

الدرس الثاني: الذرة ومكوناتها

بنية الذرة

الذرة متعادلة كهربائيا، تتكون من نواة مركزية موجبة حولها إلكترونات سالبة تدور.

الأعداد المميزة

• العدد الذري ⁦Z⁩: عدد البروتونات، وهو يساوي عدد الإلكترونات في الذرة المتعادلة.
• العدد الكتلي ⁦A⁩: عدد النويات (بروتونات ونيوترونات). فعدد النيوترونات ⁦N = A - Z⁩.
• عنصر كيميائي: مجموعة ذرات لها العدد الذري نفسه (ذرات نفس العنصر لها ⁦Z⁩ نفسه).

الشاردة (الأيون)

الذرة المتعادلة التي تفقد أو تكتسب إلكترونات تصبح شاردة:

وهذا يفسر التكهرب: فالزجاج يفقد إلكترونات فيصير موجبا، والبلاستيك يكتسبها فيصير سالبا.

الدرس الثالث: النواقل والعوازل

التجربة: نركب دارة بسيطة (عمود، مصباح، أسلاك) ونضع بين طرفين مادة ما. إذا أضاء المصباح فهي ناقلة، وإن لم يضئ فعازلة.

الدرس الرابع: التوتر الكهربائي

التعريف

التوتر الكهربائي هو مقدار فيزيائي يعبر عن الفرق في الحالة الكهربائية بين طرفي جهاز، وهو الذي يدفع التيار في الدارة.

ومضاعفات الفولت: ⁦1 kV = 1000 V⁩، و⁦1 V = 1000 mV⁩.

قواعد الاستعمال

1. نركب الفولتمتر على التفرع.
2. نختار أكبر سلم أولا ثم نصغر.
3. نربط القطب ⁦V⁩ بجهة القطب الموجب.
4. نقرأ بدقة ونكتب الوحدة.

أنواع التوتر

• توتر مستمر: ثابت الإشارة والقيمة (عمود، بطارية). يرمز له بـ⁦DC⁩.
• توتر متناوب: يتغير دوريا في القيمة والإشارة (كهرباء المنزل). يرمز له بـ⁦AC⁩.

التوتر المتناوب: الدور والتواتر

يظهر على شاشة راسم الاهتزاز (الأوسيلوسكوب) على شكل منحن جيبي. وله:

• الدور ⁦T⁩: المدة الزمنية لتكرار الظاهرة مرة، يقاس بالثانية ⁦s⁩.
• التواتر ⁦f⁩: عدد الدورات في الثانية، يقاس بالهرتز ⁦Hz⁩.
• العلاقة: ⁦f = 1 / T⁩ و⁦T = 1 / f⁩.

مثال: دوره ⁦T = 0.02 s⁩، تواتره ⁦f = 1 / 0.02 = 50 Hz⁩ (وهو تواتر كهرباء المنازل في الجزائر).

• التوتر الأعظمي ⁦Umax⁩: أكبر قيمة. والتوتر الفعال ⁦Ueff = Umax / √2⁩.

الدرس الخامس: شدة التيار الكهربائي

التعريف

شدة التيار هي كمية الشحنة المارة في مقطع من الناقل في الثانية.

ومضاعفاته: ⁦1 A = 1000 mA⁩.

قواعد الاستعمال

1. يركب الأمبيرمتر على التسلسل (في الفرع نفسه).
2. نبدأ بأكبر سلم.
3. التيار يدخل من المدخل ⁦A⁩ أو ⁦mA⁩ ويخرج من ⁦COM⁩.
4. لا نركبه أبدا على التفرع مع المولد فيتلف.

جهة التيار

• جهة التيار الاصطلاحية: من القطب الموجب إلى السالب للمولد خارج المولد.
• جهة حركة الإلكترونات: من السالب إلى الموجب (عكسها).

مقارنة بين التوتر والشدة

الأسئلة النمطية في الاختبار

1. علل: يكتسب القضيب الزجاجي شحنة موجبة عند دلكه بالحرير. لأنه يفقد إلكترونات تنتقل إلى الحرير.
2. ما الفرق بين الناقل والعازل؟
3. مثل دارة تحتوي مولدا ومصباحا وأمبيرمترا وفولتمترا. (الأمبيرمتر على التسلسل والفولتمتر على التفرع)
4. احسب تواتر توتر دوره 0.01 s. (⁦f = 100 Hz⁩)
5. ذرة عددها الذري 11 وعددها الكتلي 23: كم نيوترونا فيها؟ (⁦23 - 11 = 12⁩)

أخطاء شائعة

• القول إن البروتونات تنتقل عند التكهرب.
• تركيب الأمبيرمتر على التفرع.
• نسيان وحدة القياس.
• الخلط بين الدور والتواتر.
• عكس جهة التيار الاصطلاحية.

نصائح

• ارسم الدارة مع الرموز المعيارية قبل أي قياس.
• حل الفرضين الأول والثاني من السنوات السابقة بعد المراجعة.
• اكتب الصيغ في ورقة صغيرة وراجعها كل يوم.

الشرح المصوّر

لمن يفضل المتابعة بالصوت والصورة، تقدم الأستاذة ياسمين في فيديو «ملخص الفيزياء للفصل الأول لتلاميذ 4 متوسط: شرح مبسط لكل دروس وحدة الظواهر الكهربائية» هذا الملخص في نحو أربع وعشرين دقيقة.