العنوان الحركة على خط مستقيم بسم هللا الرحمن الرحيم ف خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف ( )7-1 تفاعالت المجاالت الكهربائية والمغناطيسية والمادة ( )7-2 المجاالت الكهربائية.
Download ReportTranscript العنوان الحركة على خط مستقيم بسم هللا الرحمن الرحيم ف خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف ( )7-1 تفاعالت المجاالت الكهربائية والمغناطيسية والمادة ( )7-2 المجاالت الكهربائية.
العنوان الحركة على خط مستقيم بسم هللا الرحمن الرحيم ف خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف ( )7-1تفاعالت المجاالت الكهربائية والمغناطيسية والمادة ( )7-2المجاالت الكهربائية والمغناطيسية في الفضاء خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف إشارات الراديو موجات كهرومغناطيسية ويؤثر ُبعد محطة اإلرسال في قوة إشارتها بالنسبة لموقع الهوائي خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ من أنواع الموجات الكهرومغناطيسية التي تبث عبر الهواء لتزويدك بأشكال مختلفة من االتصاالت منها المذياع والتلفاز : ( )1موجات الراديو القصيرة ( )2موجات الميكرويف ( )3إشارة التلفاز ( )UHFو ()VHF العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ جميع هذه الموجات تتكون من مجاالت كهربائية ومغناطيسية تنتشر في الفضاء ومفتاح فهم سلوك هذه الموجات هو فهم طبيعة اإللكترون ألن الموجات الكهرومغناطيسية تنتج عن مسارعة اإللكترونات تبث هذه الموجات وتلتقط بوساطة الهوائيات وهي أدوات مصنوعة من مواد تحتوي على إلكترونات أيضا العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف اكتشف العالم روبرت مليكان من تعليق قطرة زيت مشحونة داخل مجال كهربائي وموازنتها فيه ليتمكن من تحديد شحنة اإللكترون ( )qوهي تساوي : c -19 1.602x10 خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ تمكن العالم البريطاني تومسون من تحديد نسبة شحنة اإللكترون إلى كتلته ( )q/mو بذلك تمكن من حساب كتلة اإللكترون العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ استخدم انبوب أشعة المهبط :وهو جهاز يولد حزمة إلكترونات ولتقليل من التصادمات بين اإللكترونات وجزيئات الهواء فقد فرغ تومسون األنبوب من الهواء إلى درجة كبيرة العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ ( )1يتم إنتاج مجال كهربائي داخل انبوب أشعة المهبط باستخدام فرق جهد كبير بين المهبط (الكاثود) والمصعد (األنود) فتنبعث اإللكترونات من المهبط وتتسارع نحو المصعد بوساطة المجال الكهربائي العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ ( )2فتمر بعض هذه اإللكترونات من خالل شقوق موجودة في المصعد لتشكل حزمة ضيقة ( )3استخدم تومسون مجاالت كهربائية وأخرى مغناطيسية لتوليد قوة تؤثر على حزمة اإللكترونات المارة في األنبوب وتحرفه العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ ( )4ويكون المجال الكهربائي ( )Eالذي تم توليده بوساطة صفيحتين مشحونتين ومتوازيتين متعامدا مع اتجاه حزمة اإللكترونات وينتج قوة مقدارها ( )qEتؤثر في اإللكترونات وتحرفها إلى أعلى نحو الصفيحة الموجية العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ ( )5أما المجال المغناطيسي الناتج بوساطة مغناطيسين كهربائيين فيكون متعامدا مع كل من اتجاه الحزمة واتجاه المجال الكهربائي لذلك ينتج المجال المغناطيسي ( )Bقوة تساوي (( )Bqvحيث تمثل Vسرعة اإللكترون) تؤثر في اإللكترونات وتحرفها إلى أسفل العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ ( )6وعندما تصل هذه اإللكترونات إلى نهاية األنبوب تصطدم بطالء فلورسنت مسببة توهجها العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ يمكن تعديل المجالين الكهربائي والمغناطيسي بحيث تسلك حزمة اإللكترونات مسارا مستقيما دون انحراف : القوة الكهربائية = القوة المغناطيسية FB = F E Bqv = qE ___ = Eq E ___ = V Bq B العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ وإذا فصل المجال الكهربائي يؤدي إلى خضوع اإللكترونات لتسارع مركزي فتسلك اإللكترونات مسارا دائريا نصف قطره يساوي ()r وباستخدام القانون الثاني لنيوتن في الحركة : F = mac , ac = v2/r Bqv = mv2/r ___ = q qv ___ m Br العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ وبعد إيجاد المتوسط الحسابي لعدة محاوالت تجريبية وجد أن : q = 1.759x1011 c/kg __ m q 1.602x10-19 c _____ = m _____________ = )(q/m 1.759x1011 c/kg kg -31 9.11x10 =m العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ استخدم تومسون أنبوب أشعة المهبط أيضا لتحديد نسبة شحنة األيونات الموجبة إلى كتلتها إن الجسيمات المشحونة بشحنة موجبة تخضع إلنحرافات معاكسة لإلنحرافات التي تعانيها اإللكترونات المتحركة داخل المجاالت الكهربائية أو المغناطيسية لمسارعة الجسيمات ذات الشحنة الموجبة (البوزترونات )e+في منطقة اإلنحراف عكس تومسون المجال الكهربائي بين المهبط والمصعد العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ أضاف كمية قليلة من غاز الهيدروجين إلى األنبوب فعمل المجال الكهربائي على انتزاع اإللكترونات من ذرات الهيدروجين فحولها إلى أيونات موجبة ثم سارع أيونات الهيدروجين أو البروتونات من خالل شق ضيق في المصعد العنوان الحركة على خط مستقيم ف باستخدام هذه التقنية أمكن حساب كتلة البروتون والتي تساوي : kg -27 1.67x10 ولتحديد كتل األيونات الثقيلة المنتجة بعد انتزاع اإللكترونات من الغازات مثل (الهيليوم والنيون واألرجون) خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ حدث شيء مثير لإلهتمام عندما وضع تومسون غاز النيون األشعة المهبطية فقد الحظ توهج نقطتين مضيئتين على الشاشة بدال من نقطة واحدة وخلص تومسون إلى أن الذرات المختلفة من العنصر نفسه لها خصائص كيميائية متماثلة لكن لها كتال مختلفة (النظير) العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ مطياف الكتلة : هو الجهاز المماثل ألنبوب أشعة المهبط لتومسون والذي يستخدم لدراسة النظائر وقياس النسبة بين األيون الموجب وكتلته ( )q/mبدقة العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ مصدر األيون :هي المادة التي تكون قيد الفحص واإلستقصاء ويجب أن يكون إما غازا أو مادة يمكن تسخينها لتشكل بخارا وتتشكل األيونات الموجبة عند اصطدام اإللكترونات المسرعة بالغاز أو بذرات البخار العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف لحساب نصف القطر ( )rلمسار األيون : Bqv = mv2/r mv ___ = r Bq خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف لحساب سرعة األيون غير المنحرف : KE = ½ mv2 = qV 2qV ___ = v m خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف بتعويض قيمة ( )vفي معادلة (: )r 2Vm/q r = m/qB 2qV/m = 1/B 2mV ____ q = Br خ العنوان الحركة على خط مستقيم نسبة شحنة األيون إلى كتلته في مطياف الكتلة : q 2V ______ = ___ 2 2 m Br ف خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ الشكل ( )7-4ص 16المسافات التقريبية بين العالمات التي تتركها عينة كروم متأينة ( )Crعلى الفيلم إن العالمات األربع الحمراء تشير إلى أن عينة الكروم تحتوي على أربع نظائر ويدل عرض العالمة على توافر وجود النظير ،ومجموع نسب النظائر يساوي ()100% العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ من الكيمياء كتلة كل عنصر من العناصر المدرجة في الجدول الدوري يمثل متوسط كتل جميع النظائر المستقرة لذلك العنصر عند تحرير أول إلكترون نحصل على ذرة أحادية التأين ()1+ أي أن اإللكترونات المتسارعة ذات الطاقة العالية يمكن إنتاج أيونات أحادية وأيونات ثنائية العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ لمطياف الكتلة استخدامات متعددة : ( )1لفحص عينة من اليورانيوم إلى النظائر المكونة لها ( )2إللتقاط وتحديد أثر كميات الجزيئات في عينة ما (وهذا التطبيق يستخدم على نظاق واسع في علوم البيئة والعلوم الجنائية ) العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف الموجات الكهرومغناطيسية نعتمد عليها يوميا : (1 (2 (3 (4 (5 (6 (7 اإلذاعة التلفاز األقمار االصطناعية المجرات البعيدة أفران الميكروويف أجهزة التحكم عن ُبعد الهواتف الخلوية وغيرها خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ حدث تقدم كبير في فهم الموجات الكهرومغناطيسية خالل القرن التاسع عشر أدى إلى تطور أجهزة وتقنيات جديدة العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ توصل أورستد إلى أن التيار المار في موصل يولد مجاال مغناطيسي ُا وأن التيار المتغير يولد مجاال مغناطيسيا متغيرا اكتشف كل من العالمين مايكل فارادي وجوزيف هنري كل على حدة الحث الكهرومغناطيسي وهو إنتاج مجال كهربائي بسبب مجال مغناطيسي متغير العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ إن المجال الكهربائي الحثي يتولد حتى لو لم يكن هناك أسالك ،فمثال : ( )1المجال المغناطيسي المتغير يولد مجاال كهربائيا متغيرا مماثال ( )2التغير في المجال الكهربائي يولد مجاال متغيرا كما افترض الفيزيائي االسكتلندي جيمس ماكسويل ( )3يسمى المجاالن المغناطيسي والكهربائي المتشران معا في الفضاء الموجات الكهرومغناطيسية أو موجة ()EM العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف إن سرعة الموجة الكهرومغناطيسية تساوي تقريبا : ()3x108 m/s ويرمز لها بالرمز ( )Cوهي سرعة الضوء وعندما يزداد الطول الموجي يقل التردد c ___ = λ f (للهواء أو الفراغ) v ___ = λ f (للمادة) خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ سقوط أشعة الشمس على كأس زجاجي به ماء مثال على انتقال موجات الضوء خالل ثالث مواد مختلفة ( الهواء – الزجاج – الماء ) وهي مواد غير موصلة للكهرباء وتسمى العوازل الكهربائية العنوان الحركة على خط مستقيم ف ( : )kثابت العزل الكهربائي النسبي وليس له وحدة قياس وقيمته في الفراغ ( )1وفي الهواء ()1.00054 ___ = v c k خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ الهوائي :هو سلك يتصل بمصدر تيار متناوب مصمم لبث واستقبال الموجات الكهرومغناطيسية يولد المصدر المتناوب فرق جهد متغير في الهوائي الذي يهتز بتردد مساوي لتردد مصدر التيار المتناوب ويولد مجاال كهربائيا متغيرا مماثال منتشرا ومبتعدا عن الهوائي العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ والمجال الكهربائي المتغير يولد أيضا مجاال مغناطيسيا متغيرا متعامدا مع الصفحة يتذبذب المجال الكهربائي إلى أعلى وإلى أسفل ،بينما يتذبذب المجال المغناطيسي بزاوية قائمة مع المجال الكهربائي وكال المجالين متعامدين على اتجاه انتشار الموجة العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ ( )1الموجات من مصدر متناوب ( )2الموجات الناتجة عن ملف ومكثف كهربائي ( )3الطاقة في دائرة المكثف والملف ( )4الموجات الناتجة ( )5الموجات الناتجة بوساطة الكهرباء اإلجهادية العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف يمكن لمصدر متناوب متصل بهوائي أن يرسل موجات كهرومغناطيسية ويكون تردد الموجة مساويا لتردد دوران مولد التيار المتناوب ()AC ويحدد بـ ( )1 kHzتقريبا خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ ومدى الترددات واألطوال الموجية التي تشكل جميع أشكال اإلشعاع الكهرومغناطيسي (الطيف الكهرومغناطيسي) العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ لتوليد موجات كهرومغناطيسية ذات ترددات كبيرة باستخدام ملف (محث) ومكثف كهربائي يتصالن معا على التوالي فإذا شحن المكثف بوساطة بطارية فسوف ينتج فرق جهد الكهربائي بين لوحي مجاال كهربائيا ()1 وعند فصل البطارية يفقد المكثف شحنة عن طريق تدفق اإللكترونات المختزنة فيه خالل الملف مولدا مجاال مغناطيسيا ()2 العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ وعندما يفقد المكثف شحنته ينهار المجال المغناطيسي للملف فتتولد قوة دافعة كهربائية حثية عكسية ()3 ويعاد شحن المكثف في اتجاه معاكس وتتكرر العملية ()4 العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ وعند توصيل هوائي بالمكثف ُتثبت مجاالت المكثف في الفضاء ،والشكل ص 21يوضح دورة اهتزازية كاملة يمكن مقارنة العملية التي تحدث في دائرة الملف والمكثف بالدورات االهتزازية لبندول متأرجح العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ يحتوي كل من المجال المغناطيسي المتولد في الملف والمجال الكهربائي المتولد في المكثف على طاقة عندما يكون التيار قيمة عظمى تكون الطاقة المختزنة في المجال المغناطيسي في قيمتها العظمى العنوان الحركة على خط مستقيم ف والطاقة التي تحمل أو تشع على شكل موجات كهرومغناطيسية تسمى اإلشعاع الكهرومغناطيسي إن الذبذبات الناتجة عن دائرة الملف والمكثف تتخامد بعد فترة بسبب مقاومة الدائرة ويمكن المحافظة على االهتزازات في النظامين عن طريق إضافة مصدر طاقة خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ ويحدث أكبر سعة للتأرجح عندما يتطابق تردد الدفعات مع تردد الحركة التأرجحية ، وهذا هو شرط الرنين وهناك طريقة لعمل ذلك تتمثل في إضافة ملف آخر إلى الدائرة لتشكيل محول كهربائي يمكن توليد ترددات تصل إلى ( )400 MHzتقريبا العنوان الحركة على خط مستقيم ف وتكون الطاقة الكلية للدائرة (مجموع طاقتي المجالين الكهربائي والمغناطيسي والطاقة الحرارية الضائعة في االسالك والطاقة المحمولة بعيدا بوساطة الموجات الكهرومغناطيسية المتولدة) مقدارا ثابتا خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ يمكن زيادة تردد االهتزاز الناتج بوساطة دائرة الملف والمكثف عن طريق تقليل حجم كل من الملف والمكثف المستخدمين ال تستخدم الملفات أو المكثفات المنفردة للترددات التي تزيد على ()16 Hz حيث يستخدم التجويف الرنان لتوليد الموجات الميكروية ذات الترددات الكبيرة التي تتراوح بين ( )1 GHzو ()100 GHz العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ التجويف الرنان هو صندوق على شكل متوازي مستطيالت يعتمد عمله على الملف والمكثف معا وحجم الصندوق يحدد تردد االهتزاز مثل (أفران الميكروويف) ولتوليد أعلى تردد للموجات تحت الحمراء يجب تصغير حجم التجويف الرنان ليصبح بحجم الجزيء (اإللكترونات المهتزة) العنوان الحركة على خط مستقيم ف أما موجات الضوء المرئي والموجات فوق البنفسجية فتتولد بوساطة اإللكترونات الموجودة داخل الذرات لكن األشعة السينية ( )Xوأشعة جاما تنشآن عن مسارعة شحنات في نوي الذرات خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ ال تعد الملفات والمكثفات الطريقة الوحيدة لتوليد الجهود المتذبذبة فبلورات الكوارتز تتشوه عند تطبيق جهد كهربائي متناوب عبرها ،وتعرف هذه الخاصية باسم الكهرباء اإلجهادية وتستخدم بلورات الكوارتز عادة في الساعات ، ألن ترددات اهتزازاتها ثابتة تقريبا العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ إن التقاط هذه الموجات يتطلب هوائي تسارع المجاالت الكهربائية للموجة اإللكترونات في المادة المكونة للهوائي ويكون التسارع أكبر ما يمكن عندما يوجه الهوائي في اتجاه استقطاب الموجة نفسها وهذا يحدث عندما يكون الهوائي موازيا التجاه المجاالت الكهربائية للموجة العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ حيث يتذبذب فرق الجهد بين طرفي الهوائي بنفس تردد الموجة الكهرومغناطيسية نفسها ويصبح الجهد القيمة العظمى له عندما يكون طول الهوائي مساويا لنصف الطول الموجي للموجة التي نريد التقاطها لذلك يصمم طول الهوائي بحيث يساوي نصف الطول الموجي للموجة التي يفترض التقاطها العنوان الحركة على خط مستقيم ف إن استخدام عدة أسالك يكون أكثر فعالية ،فغالبا يتكون هوائي التلفاز من سلكين أو أكثر تفصل بينهما مسافة تعادل ربع الطول الموجي للموجة إن جميع الموجات الكهرومغناطيسية لها خصائص اإلنعكاس واإلنكسار والحيود إن األطباق الالقطة تعمل على عكس الموجات الكهرومغناطيسية القصيرة جدا خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف ويعمل الطبق الالقط على عكس الموجات التي يستقبلها وتركيزها على قطعة أو جهاز يسمى الالقط ويحتوي الالقط على هوائي قصير ثنائي القطب كما يعمل على ارسال اشارات إلى المستقبل وهو جهاز يتكون من جهاز هوائي ودائرة ملف ومكثف وكاشف لفك شفرة اإلشارة وتحليلها باإلضافة إلى مضخم خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ إذا أردنا أن نستقبل المعلومات التي تبث من محطة ما فإنه يجب اختيار الموجات الخاصة بهذه المحطة والختيار موجات ذات تردد معين (ورفض باقي الموجات) يستخدم الموالف الموالف هو عبارة عن دائرة مكثف وملف متصل بالهوائي وتعدل السعة الكهربائية للمكثف حتى يصبح تردد اهتزازات الدائرة مساويا لتردد الموجة المطلوبة العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ تحمل الموجات الطاقة والمعلومات فالموجات التي تردداتها ضمن منطقة األشعة تحت الحمراء وأشعة الميكرويف تعمل على مسارعة اإللكترونات في الجزيئات حيث تتحول طاقة الموجات إلى طاقة حرارية في الجزيئات (فرن الميكرويف) العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ يمكن لموجات الضوء أيضا نقل الطاقة إلى اإللكترونات تعمل الطاقة في موجات الضوء على احداث تفاعالت كيميائية داخل الفيلم فتكون النتيجة تسجيال دائما للضوء القادم من الجسم والساقط على الفيلم (األفالم الفوتوجرافية) العنوان الحركة على خط مستقيم ف الكهرومغناطيسية خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ أسقط الفيزيائي األلماني وليام رونتجن إلكترونات خالل أنبوب مفرغ واستخدم فرق جهد كبير جدا خالل األنبوب إلكساب اإللكترونات طاقات حركية كبيرة وعند اصطدام اإللكترونات بهدف فلزي (األنود) داخل االنبوب الحظ رونتجن توهج شاشة فوسفورية قريبة العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ استمر التوهج حتى عند وضع قطعة خشب بين االنبوب والشاشة فاستنتج روتنجن أن هناك نوعا من األشعة ذات النفاذية الكبيرة قد خرجت من االنبوب سماها األشعة السينية إن انسجة الجسم اللينة كانت شفافة بالنسبة لألشعة السينية ،في حين ال تنفذ من العظام العنوان الحركة على خط مستقيم ف خ األشعة السينية هي موجات كهرومغناطيسية ذات تردد كبير تسرع اإللكترونات أوال في انبوب األشعة السينية ّ بوساطة فرق جهد كبير يصل إلى ( )20000 Vأو أكثل إلكسابها سرعات كبيرة جدا وعندما تصطدم اإللكترونات بالمادة تتحول طاقتها الحركية إلى موجات كهرومغناطيسية ذات تردد كبير تسمى األشعة السينية العنوان الحركة على خط مستقيم ف في التلفاز تصطدم اإللكترونات بالسطح الداخلي للشاشة وتتوقف فجأة مسببة توهج الفوسفور الملون ويمكن لهذا التوقف المفاجيء توليد أشعة سينية ضارة لذلك حتوي على مادة الرصاص خ العنوان الحركة على خط مستقيم ف تم بحمد هللا خ