الفصل 1 في الكتاب الرسمي: التيّار الكهربائي المتغيّر
في نهاية هذا الدرس أكون قادرًا على:
- أحدّد الدور والقيمة القصوى لتوتّر جيبي من شاشة راسم الذبذبات
- أحسب التواتر N = 1/T بالهرتز
- أعرّف القيمة الفعّالة وأحسبها: Ueff = Umax/√2
- أقيس القيمة الفعّالة بالفولطمتر في وضعية التيّار المتناوب
أستكشف ثمّ أستنتج
الوضعية
نشغّل مصباحًا (12 V) مرّة بمولّد مستمرّ 12 V ومرّة بمولّد جيبي، ونعدّل المولّد الجيبي حتّى يضيء المصباح بنفس الشدّة تمامًا. عندها:
- يشير فولطمتر في وضعية «~» (AC) موصول بالمولّد الجيبي إلى 12 V.
- يُظهر راسم الذبذبات أنّ التوتّر الجيبي يصعد إلى قيمة قصوى Umax ≈ 17 V.
نكرّر مع مصباح 6 V فنجد 6 V على الفولطمتر و Umax ≈ 8,5 V على الشاشة.
ألاحظ
- ماذا يقيس الفولطمتر في وضعية AC؟
الجواب
يقيس القيمة الفعّالة Ueff وليس القيمة القصوى.
- احسب Umax ÷ Ueff في التجربتين.
الجواب
17 ÷ 12 ≈ 1,41 و 8,5 ÷ 6 ≈ 1,41: النسبة تساوي تقريبًا √2.
- ما معنى القيمة الفعّالة إذن؟
الجواب
هي قيمة التوتّر المستمرّ الذي يُحدث نفس المفعول (نفس الإضاءة، نفس التسخين) في نفس الجهاز.
أستنتج
يتميّز التوتّر المتناوب الجيبي بالمقادير التالية:
- الدور T: مدّة نمط كامل، بالثانية (s).
- التواتر N: عدد الأنماط في الثانية الواحدة: N = 1/T، وحدته الهرتز (Hz) عندما يكون T بالثانية.
- القيمة القصوى Umax: أكبر قيمة يبلغها التوتّر، تُقرأ على الشاشة: Umax = عدد التدريجات العموديّة للقمّة × الحساسيّة.
- القيمة الفعّالة Ueff: Ueff = Umax / √2 (أي Umax = Ueff × √2 ≈ 1,41 × Ueff). يقيسها الفولطمتر في وضعية التيّار المتناوب (~ أو AC).
الشبكة الكهربائيّة للشركة التونسيّة للكهرباء والغاز (STEG) تقدّم توتّرًا جيبيًّا Ueff = 230 V وتواتره N = 50 Hz، إذن T = 20 ms و Umax ≈ 325 V.
1. قراءة توتّر جيبي على الشاشة
القمّة على ارتفاع 3 تدريجات: Umax = 3 × 5 V = 15 V، إذن Ueff = 15 ÷ √2 ≈ 10,6 V. النمط الكامل يشغل 4 تدريجات: T = 4 × 5 ms = 20 ms = 0,02 s، إذن N = 1 ÷ 0,02 = 50 Hz.
2. الدور والتواتر
| الدور T | التواتر N = 1/T | مثال |
|---|---|---|
| 20 ms = 0,02 s | 50 Hz | شبكة STEG |
| 10 ms = 0,01 s | 100 Hz | مولّد مدرسي |
| 2,5 ms = 0,0025 s | 400 Hz | صوت حادّ في مكبّر صوت |
| 1 s | 1 Hz | تغيّر بطيء جدًّا |
كلّما صغر الدور كبر التواتر. لا تنسَ تحويل T إلى الثانية قبل حساب N بالهرتز.
3. القيمة القصوى والقيمة الفعّالة
| Ueff (يقيسها الفولطمتر) | Umax = Ueff × √2 | مثال |
|---|---|---|
| 6 V | ≈ 8,5 V | مصباح صغير |
| 12 V | ≈ 17 V | مصباح سيّارة |
| 24 V | ≈ 33,9 V | محوّل إنارة |
| 230 V | ≈ 325 V | مأخذ القطاع |
التوتّرات المكتوبة على الأجهزة المنزليّة (230 V) قيم فعّالة. القيمة القصوى 325 V تفسّر جزئيًّا خطورة مأخذ القطاع.
4. استعمال الفولطمتر في التيّار المتناوب
لقيس توتّر متناوب: نضع المحوّل في وضعية V~ (أو AC)، نختار عيارًا أكبر من القيمة المنتظرة، ونركّب الفولطمتر على التفرّع بين النقطتين. يعطي الفولطمتر القيمة الفعّالة مباشرة، أمّا راسم الذبذبات فيعطي القيمة القصوى والدور.
في وضعية «=» (DC) يشير الفولطمتر إلى قيمة معدومة تقريبًا لتوتّر متناوب متناظر: وجب اختيار الوضعيّة المناسبة.
أحلّل وثيقة
حاول الإجابة قبل قراءة التحليل.
الحساسيّة 2 V/div وقاعدة الزمن 2 ms/div. القمّة على ارتفاع 3 تدريجات والنمط الكامل يشغل 5 تدريجات.
الحلّ خطوة بخطوة
- Umax = 3 × 2 = 6 V.
- T = 5 × 2 = 10 ms = 0,01 s، إذن N = 1 ÷ 0,01 = 100 Hz.
- Ueff = 6 ÷ √2 ≈ 4,24 V.
✓ Umax = 6 V، T = 10 ms، N = 100 Hz، Ueff ≈ 4,2 V.
توتّر الشبكة: 230 V، 50 Hz.
الحلّ خطوة بخطوة
- 230 V قيمة فعّالة: Umax = 230 × √2 ≈ 325 V.
- T = 1 ÷ 50 = 0,02 s = 20 ms.
- في ثانية واحدة 50 نمطًا كاملًا.
✓ Umax ≈ 325 V و T = 20 ms.
انتبه! أخطاء شائعة
ما يجب أن أحفظه
- الدور T: مدّة نمط كامل (s).
- التواتر N = 1/T بالهرتز (Hz).
- Umax تُقرأ على الشاشة: تدريجات × حساسيّة.
- Ueff = Umax/√2، ويقيسها الفولطمتر في وضعية AC.
- الشبكة التونسيّة: 230 V فعّالة، 50 Hz، Umax ≈ 325 V، T = 20 ms.
📚 مصطلحات الدرس
3 مصطلحات من هذا الدرس في القاموس المدرسي: التعريف ومقابله بالفرنسية، ومثال.
اختبر نفسك
4 أسئلة · إصلاح فوري1. تواتر توتّر دوره 20 ms:
2. القيمة الفعّالة لتوتّر Umax = 14,1 V تقريبًا:
3. يقيس الفولطمتر في وضعية AC:
4. وحدة التواتر:
سلسلة تمارين الدرس
كلّ التمارين ←8 تمارين من ثلاثة مستويات، بأسئلة جديدة في كلّ محاولة.
- صحيح أم خطأ؟لم يُنجز
- أكمل بالكلمة المناسبةلم يُنجز
- أختار الإجابة الصحيحةلم يُنجز
- أصنّفلم يُنجز
- تحليل مخطّط توتّر جيبيلم يُنجز
- من الفولطمتر إلى راسم الذبذباتلم يُنجز
- وضعية مشكل 1لم يُنجز
- وضعية مشكل 2لم يُنجز
تدرّب على: خاصيّات التيّار المتناوب الجيبي
صحيح أم خطأ، أكمل، اختر، صنّف، ووضعيات: إصلاح فوري مع التعليل.
فهمت الدرس؟ جرّب بنفسك
8 تمارين · التصحيح فورًا · أعداد جديدة في كلّ محاولة
ابدأ التمارين