الفصل 1 في الكتاب الرسمي: التيّار الكهربائي المتغيّر
في نهاية هذا الدرس أكون قادرًا على:
- أعرّف التوتّر المتناوب والتوتّر الدوري
- أميّز أشكال التوتّر المتناوب: مربّع، مثلّثي، جيبي
- أحدّد دور توتّر دوري من رسم بياني
- أفسّر مبدأ إنتاج التوتّر المتناوب بالمنوّب
أستكشف ثمّ أستنتج
الوضعية
نصل وشيعة براسم ذبذبات ثمّ نُدير أمامها مغناطيسًا مستقيمًا حول محور ثابت بسرعة منتظمة. نلاحظ على الشاشة منحنى يصعد فوق الخطّ المركزي ثمّ ينزل تحته، ويتكرّر بنفس الشكل. إذا توقّف المغناطيس عن الدوران يصبح الخطّ مستقيمًا على المحور المركزي. وإذا ضاعفنا سرعة الدوران يتكرّر المنحنى مرّتين أكثر على نفس الشاشة.
ألاحظ
- ما الذي يولّد التوتّر بين طرفي الوشيعة؟
الجواب
دوران المغناطيس أمامها: بدون حركة لا يوجد توتّر.
- لماذا يمرّ المنحنى فوق الخطّ المركزي ثمّ تحته؟
الجواب
لأنّ التوتّر يأخذ بالتناوب قيمًا موجبة ثمّ سالبة: إنّه توتّر متناوب.
- ماذا يحدث عند مضاعفة سرعة الدوران؟
الجواب
يتكرّر الشكل أسرع: الدور (مدّة النمط الواحد) يصبح أصغر.
أستنتج
التوتّر الدوري توتّر متغيّر يتكرّر تطوّره بنفس الشكل خلال مدد زمنيّة متساوية؛ أصغر مدّة يتكرّر بعدها تسمّى الدور ويُرمز له ب T (بالثانية s أو ms).
التوتّر المتناوب توتّر متغيّر يأخذ بالتناوب قيمًا موجبة وقيمًا سالبة. إذا كان دوريًّا ومتناظرًا (القيمة القصوى الموجبة تساوي القيمة الدنيا السالبة بالقيمة المطلقة) نقول إنّه متناوب متناظر. أهمّ أشكاله: المربّع والمثلّثي والجيبي.
يُنتج المنوّب توتّرًا متناوبًا جيبيًّا: دوران مغناطيس (الدوّار) أمام وشيعة ثابتة (الثابت) يولّد بين طرفيها توتّرًا متناوبًا.
1. مبدأ المنوّب
كلّما اقترب أحد قطبي المغناطيس من الوشيعة ثمّ ابتعد تغيّر التوتّر، وعند مرور القطب الآخر تنعكس علامته. خلال دورة كاملة للمغناطيس (قطب واحد شمالي وقطب جنوبي) يُنجز التوتّر نمطًا كاملًا واحدًا: الدور يساوي مدّة دورة واحدة.
في المنوّب الصناعي تكون الوشائع كثيرة والمغناطيس كهرومغناطيسًا، لكنّ المبدأ هو نفسه.
2. قراءة الدور على الشاشة
لقيس الدور: نعدّ عدد التدريجات الأفقيّة التي يشغلها نمط كامل، ثمّ نضرب في قاعدة الزمن: T = عدد التدريجات × قاعدة الزمن. هنا T = 4 × 2 ms = 8 ms.
3. أشكال التوتّرات المتغيّرة
| الشكل | متغيّر؟ | دوري؟ | متناوب؟ |
|---|---|---|---|
| خطّ أفقي (عمود) | لا | لا | لا |
| مربّع بين +5 V و −5 V | نعم | نعم | نعم |
| مثلّثي بين +3 V و −3 V | نعم | نعم | نعم |
| جيبي (شبكة STEG) | نعم | نعم | نعم |
| نبضات بين 0 V و 5 V | نعم | نعم | لا: يبقى موجبًا |
4. أين نجد المنوّبات؟
- محطّات توليد الكهرباء: يُدير البخار أو الغاز أو الماء أو الرياح عنفة متّصلة بمنوّب ضخم.
- دينامو الدرّاجة: تُدير العجلة مغناطيسًا صغيرًا داخل وشيعة.
- منوّب السيّارة: يديره المحرّك ويشحن البطّاريّة.
تحويل الطاقة في المنوّب: طاقة حركيّة (دوران) ← طاقة كهربائيّة.
أحلّل وثيقة
حاول الإجابة قبل قراءة التحليل.
على الشاشة توتّر مربّع ينجز نمطًا كاملًا في 5 تدريجات أفقيّة. قاعدة الزمن 0,5 ms/div.
الحلّ خطوة بخطوة
- نمط كامل = 5 تدريجات.
- T = 5 × 0,5 ms.
- T = 2,5 ms.
✓ الدور T = 2,5 ms.
توتّر دوري يأخذ القيمة +6 V خلال 2 ms ثمّ القيمة 0 V خلال 2 ms ويتكرّر.
الحلّ خطوة بخطوة
- التوتّر يتغيّر: متغيّر.
- يتكرّر كلّ 4 ms: دوري، T = 4 ms.
- لا يأخذ أبدًا قيمًا سالبة.
✓ توتّر دوري متغيّر لكنّه غير متناوب، دوره 4 ms.
انتبه! أخطاء شائعة
ما يجب أن أحفظه
- التوتّر الدوري يتكرّر بنفس الشكل كلّ مدّة T تسمّى الدور.
- التوتّر المتناوب يأخذ بالتناوب قيمًا موجبة وسالبة.
- أشكاله: مربّع، مثلّثي، جيبي.
- T = عدد التدريجات الأفقيّة لنمط × قاعدة الزمن.
- المنوّب: مغناطيس يدور أمام وشيعة فيولّد توتّرًا متناوبًا.
📚 مصطلحات الدرس
3 مصطلحات من هذا الدرس في القاموس المدرسي: التعريف ومقابله بالفرنسية، ومثال.
اختبر نفسك
4 أسئلة · إصلاح فوري1. التوتّر المتناوب:
2. نمط كامل في 4 تدريجات وقاعدة الزمن 5 ms/div. الدور:
3. في المنوّب الجزء الذي يدور هو:
4. الدور يُقاس ب:
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
- قيس الدور على شاشة راسم الذبذباتلم يُنجز
- من الدور إلى عدد التدريجاتلم يُنجز
- وضعية مشكل 1لم يُنجز
- وضعية مشكل 2لم يُنجز
تدرّب على: التيّار المتناوب
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