المستمر التيار DC Theoryنظرية

والمقاومة والتيار Voltage, Current and Resistanceالجهد

والمقاومة - : 1 والتيار الجهد بين االرتباط تمهيد

, بروتونات من الذرات جميع وتتكون ذرات من المواد جميع تتكون

, . والنيترونات موجبة كهربائية شحنة بها البروتونات وإلكترونات ونيوترونات

الذرات . مكونات ترتبط سالبة شحنة بها األلكترونات بينما شحنة بها ليس

في الموجودة البروتونات بين الموجودة القوية التجاذب قوى بواسطة معا

. تلك تكون عندما الخارجي بالغالف الموجودة واإللكترونات النواة

حالة فى تكون الذرة داخل معا واإللكترونات والنيوترونات البروتونات

, ) stableإستقرار طاقة أي شغل بذل طريق عن فصلناها إذا حين في

" ) فرق تسمى كامنة طاقة بها يصبح التجاذب قوى على للتغلب خارجية

لإللكترونات- potential differenceالجهد" موصل أو دائرة أنشأنا فإذا

) – ( تدفق مرور سريان يسمى عندئذ للبروتونات عائدة لتنجرف

" التيار " الدائرة - . ,currentاإللكترونات خالل بحرية تتحرك ال اإللكترونات

" المقاومة " يسمى بما السريان أو الحركة هذه جميع- . resistanceوتقييد

كميات ثالثة من مكونة واإللكترونيات الكهرباء في األساسية الدوائر

: الجهد وهي وثيقا أرتباطا مرتبطة ولكنها التيار ) Voltage ) vمنفصلة و

Current ) i Resistanceوالمقاومة ) ) Ω (.

Voltageالجهد- 2

كهربائية شحنة شكل على والمخزنة الكهرباء لمصدر الكامنة الطاقة هو

الجهد. زاد وكلما الموصل خالل اإللكترونات تدفع كقوة للجهد النظر يمكن

. لها الطاقة وألن معينة دائرة خالل اإللكترونات دفع على القدرة زادت

أنها على وصفها يمكن هذه الكمون طاقة فأن الشغل بذل على القدرة

حول كهربائي تيار شكل على اإللكترونات لتحريك بالجول المطلوب الشغل

. ) ( في الفرق أخرى إلى مسارات عدة ملتقى عقدة أو نقطة من الدائرة

" " الجهد بفرق يعرف دائرة في عقدتين أي بين Potentialالجهد

Difference واختصاراP.D " .الجهد هبوط يسمى -Voltage Dropوأحيانا

"

بالفولت نقطتين بين الجهد فرق بالحرف Voltيقاس له وأحيانا Vويرمز

الطاقة رمز الجهد . Eيستخدم زاد كلما ذكرنا كما الجهد فرق على للداللة

) ( بذل على القدرة زادت وكلما الدفع قوة أو الضغط زاد كلما

مستمر . " " جهد يسمى الثابت الجهد مصدر الذى DCالشغل الجهد بينما

" . " متغير أو متردد جهد يسمى الزمن مع دوريا ACيتغير

الكهربائي الضغط بأنه الواحد الفولت ويعرف بالفولت الجهد يقاس

أوم واحد قدرها مقاومة خالل أمبير واحد قدرة كهربائي تيار لدفع المطلوب

مثل. الفولت مضاعفات وضع ويمكن بالفولت الجهد عن يعبر عامة

( - μV = 10-6الميكروفولت) V - ( فولت الملى ( Vو mV = 10-3

( الكيلوفولت) . kV = 103 Vأو - أو موجب أما يكون أن يمكن الجهد

تيار. إلنتاج بالقدرة اإلمداد وحدات أو البطاريات تستخدم ما غالبا سالب

مثل DCمستمر للجهد ,5Vكمصدر 12V, 24V واألنظمة الدوائر في

. المتردد التيار مصادر حين في لألجهزة ACاإللكترونية متاحة تكون

. جهد القدرة نقل عملية على عالوة اإلضاءة وفي الصناعة وفي المنزلية

الدول mainsالشبكة بعض Volts 230في a.c .أخرى دول 110وفى

Volts . يتراوح منخفض مستمر جهد على اإللكترونية الدوائر تعمل ما عادة

. 24Vو 1.5Vبين ما عادة الثابت الجهد لمصدر الكهربائية الدائرة رمز

إتجاه + – لبيان والسالب الموجب إشارة وجود مع البطارية كرمز يعطى

. دائرة عن عبارة المتردد الجهد لمصدر الكهربية الدائرة رمز القطبية

الزاوية )~(. جيب موجة بداخلها

3- الكهربائي- Electrical currentالتيار

باألمبير ويقاس الكهربائية الشحنة سريان أو تحرك هو الكهربائي التيار

بالرمز له " iويرمز " شدة "intensityمن التيار شدة القول يمكن لذلك

) ( لإللكترونات إندفاع أو إنجراف يسمى والمنتظم المستمر السريان وهو

. ) في) جهد بمصدر دفعه يتم حيث دائرة حول بالذرة السالبة الجزيئات

-( السالب الطرف من اإللكترونات تسرى الطرف( veالحقيقة إلى

إفتراض( veالموجب )+ على أصطلح الدائرة فهم ولتسهيل القدرة لمصدر

. " في " عامة السالب الطرف إلى الموجب الطرف من يسري التيار أن

بالرمز مصحوب بسهم التيار سريان عن يعبر الدوائر لبيان iأو Iمخططات

. االتجاه يبين عادة السهم هذا فإن ذلك مع التيار لسريان الفعلي االتجاه

الفعلي . لالتجاه نحتاج وال التيار لسريان االصطالحي

االصطالحي- - 4 التيار Conventional Current Flowسريان

) الموجبة ) الشحنة سريان هو التيار هذا أن على االصطالح االتفاق تم

( . فتحات تسمى الموجبة الشحنة حركة يبين التالي الشكل الدائرة حول

holes ) وتعود الدائرة وخالل للبطارية الموجب الطرف من تسري والتي

للبطارية السالب الطرف .إلى

العناصر بعض فى الموجودة األسهم الكهربية الدوائر مخططات فى

) التيار) سريات اتجاه إلى تشير والترانزستورات الدايودات مثل المكونات

اإللكترونات . . سريان اتجاه عكس يسري االصطالحي التيار االصطالحى

اإللكترون- 5 Electron Flowسريان

التيار سريان اتجاه عكس يكون الدائرة حول اإللكترونات سريان

. من تسري إلكترونات من مكون الدائرة في المار التيار االصطالحي

) ( للبطارية الموجب للقطب ويعود الكاثود للبطارية السالب القطب

, ) الطرف) إلى تنجذب ثم ومن سالبة اإللكترون شحنة ألن وذلك األنود

. " " . نتيجة اإللكتروني التيار سريان يسمى اإللكترونات سريان الموجب

الموجب . الطرف إلى السالب الطرف من اإللكترونات تسري لذلك

الموجب الطرف من االصطالحي التيار سريان فهم كثيرا األسهل من عامة

. السالب الطرف إلى , التيار مصدر اإللكترونية الدوائر عناصر current sourceفي من هوعنصر

, المثال سبيل على التيار من محدد مقدار يوفر والذى 1A, 5A 10الدائرة

Amps . سهم بداخلها كدائرة يعطى الثابت التيار لمصدر الدائرة رمز ألخ

" . أو اإللكترونات بعدد األمبير ويعرف باألمبير التيار يقاس اتجاهه لبيان

الثانية . Qالشحنة فى بالدائرة محددة نقطة خالل تمر التي بالكولوم

I (Amp) = Q(C) / t(s)

) الميكروأمبير باألمبيرو التيار عن يعبر أمبير) μA = 10-6 Aعامة والملي

) )mA = 10-3A. سالب أو موجب يكون للتيارأن يمكنمستمر تيار يسمى واحد اتجاه في يسري الذى Direct Current, orالتيار

D.C ( ) . بالتيار يعرف الدائرة خالل وإيابا ذهابا يتردد يتغير الذى والتيار

المتردد أو التيار. Alternating Current, or A.Cالمتغير أكان وسواء

جهد مصدر توصيل يتم عندما فقط الدائرة في يسري فأنه متردد أو مستمر

الذى الجهد وبمصدر الدائرة مقاومة من بكل التيار سريان ويتحدد بالدائرة

( ) , . مع وتتغير دورية تكون والجهود المترددة التيارات ألن وأيضا يدفعه

" " " " " الفعالة أو التأثيرية بالقيمة عنها التعبيير يتم وهي- effectiveالزمن

" " المربعات" لمتوسط التربيعى الجذر RMS",(Root Mean Squared)قيمة

بالرمز لها والذى Irmsيرمز المفقودة القدرة متوسط نفس تنتج والتي

المستمر التيار . Iaverageيكافىء فى الجهد مصادر عكس على التيار مصادر

تيار . بها يمر ال المفتوحة الدوائر ولكن المغلقة الدوائر تفضل أنها

الكهربائي التيار ".J كثافة " وتعرف الكهربائي التيار شدة مقياس هي

عبر المار الكهربائي التيار بقيمة قيمتها تُقاس متجهية قيمة بأنها اصطالًحا

بـ . الكهربي التيار كثافة تُقاس للوحدات، الدولي للنظام طبًقا السطح وحدة

. مربع/ متر أمبير

الكهربائي التيار كثافة من ً الكهربائي Jكال مادة Eوالمجال داخل في ينشأن

. الموصل طرفي على مطبق كهربائي جهد فرق وجد طالما إذا  الموصل

. ً أيضا ثابت يكون الكهربائي التيار فإن ثابت الكهربائي الجهد فرق  كان

الكهربائي المجال شدة مع ً طرديا تتناسب الكهربائي التيار كثافة فإن وكذلك

أن الموصلية σ حيث وتسمى التناسب ثابت .conductivityهي للموصل

اوم - Ohm's Lawقانون

تأثير تحت كهربائي تيار شكل على الموصل مادة داخل الشحنات تتحرك

. الموصل مادة داخل كهربائي للمجال  مجال يمكن انه التنويه يجب وهنا

حالة في الشحنات أن طالما الموصل مادة داخل بالتواجد الكهربائي

لمجال   حركة , معزول موصل تعرض إذا الساكنة الكهربائية حالة في ألن

سطح على النهاية في لتستقر الشحنات لحركة يؤدي ذلك فإن كهربائي

الساكنة الكهربائية من حالة وتكون ذلك  electrostatic الموصل عن وينتج

, صفر تساوي الموصل مادة داخل الكهربائي المجال يصبح في  أن ولكن

الحركة في وتستمر مغلقة دائرة عبر تتحرك الشحنات فإن هذه حالتنا

الساكنة غير بـالكهربائية هذه وتسمى موجود الكهربائي المجال طالماnonelectrostatic.

مقطعه مساحة موصل شدته  A افترض ً كهربيا ً تيارا فإن I يحمل ،

التيار J- currentكثافة density وحدة لكل الكهربائي التيار بأنه يعرف

ان حيث :مساحة 

I = nqAv ……..(1)

J =I/A= nqv ………(2)

ان و nحيث االلكتروني التركيز .vتمثل االلكترونات سرعة

الكهربائي التيار كثافة من ً الكهربائي  J كال داخل  E والمجال في ينشأن

. الموصل طرفي على مطبق كهربائي جهد فرق وجد طالما الموصل  مادة

. ً أيضا ثابت يكون الكهربائي التيار فإن ثابت الكهربائي الجهد فرق كان  إذا

المجال شدة مع ً طرديا تتناسب الكهربائي التيار كثافة فإن وكذلك

أن أي الكهربائي ……..(3)

أن الموصلية  σ  حيث وتسمى التناسب ثابت للموصل. conductivity هي

أوم قانون تحقق أنها نقول المعادلة لهذه تخضع التي .والمواد

الكهربائي   والتيار الكهربائي المجال أن في أوم قانون تحقق التي المواد

أومية مواد تسمى ً طرديا ً تناسبا تحقق  ohmic يتناسبان ال التي والمواد

غيرأومية مواد تسمى أوم . nonohmic قانون هو أوم قانون وبالتالي

. المواد من محدد عدد على وينطبق تجريبي قانون

طوله موصل لدينا انه مقطعه  L لنفترض الشكل  A ومساحة في كما

مجال سينشأ فإنه السلك طرفي على كهربائي جهد فرق طبق فإذا ، أدناه

الموصل  E كهربائي :في

هي : الكهربائي الجهد وفرق الكهربائي المجال بين العالقة أن وحيثV = E l ……..(4)

بأنه : الموصل في المار الكهربائي التيار كثافة عن نعبر ان ويمكن

J= σ E = σ Vl ………..(5)

J = IA انه بما

V= J lσ =[ l

σA ] I ……..(6)

l] والمقدارσA]   المقاومة للموصل. resistance يسمى

R = lσA = V

I ………(7) 

المقاومة أن األخيرة المعادلة من وحدة  R ونجد وتسمى Volt/Amp لها

بالرمز ohm األوم لها . Ωويرمز الجهد فرق يكون عندما أنه يعني وهذا

يساوي شدته 1Vالكهربائي تيار عنه ينتج موصل طرفي Amp 1على

الموصل مقاومة على   .Ω1تكون يعمل كهربائي جهاز هناك كان اذا أو

120V شدته ً كهربائيا ً تيارا الجهاز 6Aويستهلك مقاومة .20Ωتكون

النوعية Resistivity المقاومة

للموصل النوعية المقاومة يسمى الموصلية مقلوب 

ρ = 1σ

 على النوعية المقاومة بداللة الموصل مقاومة عن التعبير يمكن وبالتالي

: التالي النحو

R = ρ lA

 بوحدة )  ρ حيث وتقاس للموصل النوعية المقاومة ( .Ω.mهي

المقاومة بينما للموصل الهندسية األبعاد على الموصل مقاومة تعتمد

. والمقاومة المقاومة من وكأل للموصل الذري التركيب على تعتمد النوعية

. الحرارة درجة على يعتمدان النوعيةأن نستنتج السابقة المعادلة مع  من طرديا تتناسب موصل مقاومة

مقطعه، مساحة مع ً وعكسيا تزداد  طوله مرتين الموصل طول تضاعف فإذا

قلت مرتين الموصل مقطع مساحة تضاعفت إذا أنه كما مرتين مقاومته

. النصف إلى المكواة  المقاومة مثل نستخدمها التي الكهربائية األجهزة كل

كل أن كما ، ثابتة مقاومة على تحتوي المصابيح أو الكهربائي السخان أو

. وترسم الدائرة في رئيسي كجزء المقاومة تستخدم الكهربائية الدوائر

: التالي الشكل في الموضح النحو على المقاومة

مجزئ الجهد الكهربائي مقاومة متغيرة مقاومة ثابتة 

, مقاومة عن عبارة األول النوع الكهربائية المقاومات من نوعان هناك

. كربونية ملف شكل في سلك عن عبارة الثاني ان  والنوع وحيث

عليها المقاومة قيمة لكتابة مجال ايكون ل مما ً جدا صغيرة تكون المقاومة

وكل ملونة حلقات خالل من المقاومة قيمة حساب على االعتماد يتم لذا

التالي والشكل ، المقاومة قيمة حساب منها نستطيع لقيمة يرمز لون

. ذلك يوضح

مقاومة كربونيةالتنكستن( 1س من سلك طرفي عبر الجهد ومساحة ,90Vهو 1.5mفرق

العرضي .0.6mm2مقطعه فيه, المار التيار احسبي

أوم قانون Ohm's law نص

) ( التيار كثافة بين النسبة فإن المعادن مثل المواد من الكثير في

الموصلية وتساوي ثابتة تكون الكهربائي المجال وشدة σ    الكهربائي

. الكهربائي للتيار المسبب الكهربائي المجال على تعتمد ال والموصلية 

أوم قانون تحقيق تجربةمع متصلة مقاومة تمثل أدناه الشكل في المبينة الكهربائية الدائرة

) خالل ) من المقاومة طرفي على الجهد فرق يقاس بطارية كهربائي مصدر

موصل  V فولتميتر اميتر بواسطة تقاس التيار وشدة التوازي على موصل

التيار وشدة الجهد فرق بين العالقة وبدراسة ، الدائرة في التوالي على

أن بحيث طردية العالقة أن نجد المقاومة في :المار

V =R x I

أوم قانون يتحقق .وبهذا

اوم قانون تحقيق دائرة

, والمقاومة الجهد التيار بصيغة اوم قانون

المبسطة الكهربيـة الدائرـة علـي التجارـب بعـض باجراـء أوـم العالـم قاـم

أطرافها بين الظاهر والجهد المقاومة في المار التيار بين العالقة اليجاد

: يلي كما التجربة خطوات وكانت نفسها المقاومة قيمة وكذلك

كهربائي• جهد مصدر متغ Vsتوصيل مقاومة .Rvة ريمع

( اميتر• جهاز التيار( Aيوصل شدة لقياس المتغيرة المقاومة مع بالتوالي

. بالمقاومة المار

( فولتميتر• جهاز فرق( Vيوصل لقياـس المتغيرـة المقاومـة مـع بالتوازـي

. طرفيها على الظاهر الجهد

المقاومة• قيمة , Rتغير وتسجل ودون لها القصوى القيمة حتى الصفر من

. الماخوذة والمقاومة المار التيار قيم مرة كل في

التجربة نتيجة

التغذيـة -1 مصدـر المقاومة Vsجهـد اطراـف علـي الظاهـر الجهـد يساوـي

Rv .

التيار -2 شدة ان وجد المقاومة اطراف على الجهد فرق ثبوت Iعند

. المقاومة قيمة مع عكسيا تتناسب

التالية : الرياضية بالصيغة النتيجة هذه صياغة ويمكن

I = V / R ……(A)

المقاومـة , Iحيث: في المار التياـر شدـة على Vهـو المطبق الجهـد فرـق هـو

المقاومة .Rطرفي

تمثل ) Aوالمعادلة ( اوم اعاله لقانون الرياضية توضح , الصيغة وهـي

الجهد قسمـة حاصـل مـن حسابـه يمكـن بالمقاومـة الماـر التياـر شدـة أـن

. نفسها المقاومة قيمة على المقاومة طرفي على المطبق

ان• نجـد المقاومـة اطراـف على الجهـد فرـق ثبوـت عنـد أنـه ذلـك مـن ونستنتـج

.Iالتيار المقاومة قيمة عكسيامع يتناسب

المعادلة ( التالية) :Aومن المعادلة استنتاج يمكن

V = I × R ………..)B(

التالية : المعادلة استنتاج يمكن وايضا

R = V / I ………….(C)

اليجاد B,Cالمعادلتين تستخدم والتي اوم لقانون اخرى صور او صيغ هما

والمقاومة . الفولتية

اوم قانون عن محلولة امثلة

قيمتها :1مثال مقاومة على الجهد هبوط قيمة قياس ان 100Ωعند وجد

الجهد المقاومة؟ , 50Vقيمة في المار التيار قيمة هي ما

الحل:

المعادلة ( في كما اوم صيغة )Aبتطبيق

= 50 A =50100I = V

R

مقاومة :2مثال على الجهد هبوط ان 150mVقيمة وجد التيار قياس عند

المقاومة؟ , 75μAقيمته قيمة هي ما

الحل:

االتية المعادلة بتطبيق

R = VI = 150× 10−3

75× 10−6 =2×103 Ω=2 K Ω

: المقاومة قيمة كهربائية دائرة في المصدر جهد قيمة هي ما 27KΩمثال

فيها المار ؟ 3mAوالتيار

الحل:

V = I × R = 3 × 10-3 × 27 × 103 = 81V