هل تريد أن تفهم الإلكترونيات و تبنى مشاريعك الخاصه و ربما تخترع أشياء جديده فى المستقبل ؟ لكى تكون . يجب أن تفهم بعض الأساسيات أولا.
ما هى الكهرباء ؟
لكى تعرف إجابه هذا السؤال . يجب أيضا أن تعرف بعض الأشياء و منها بناء الذره.فالموضوع هنا أن الذره لها كتله و الكتله هى التى تجعل الذره تشغل جزء من الفراغ حتى لو كان بسيطا و هذه الكتله من الممكن أن تكون فى عدة صور أو حالات :الحاله الصلبهالحاله السائله الحاله الغازيهحاله البلازماو الذره تتحرك تحت تأثير نوعين من الطاقهطاقة الوضع POTENTIAL ENERGY و طاقه الحركه KINETIC ENERGY فالذره الكامله تشبه النظام الشمسى .فلها مركز كالشمس (النواه -وتتكون من بروتونات و نيترونات) و الكواكب تدور حولها ( الإلكترونات ).و توجد مدارات حول النواه تدور فيها الإلكترونات . وكل مدار له عدد معين من الإلكترونات المسموح لها بالتواجد فيه فالمدار الأول القريب من النواه مسموح فيه ب 2 ألكترون و المدار الثانى 8 و الثالث 8 و الرابع 18 . إلخ.فإذا ملىء أحد المدارات بدأ فى إستعمال المدار التالى . حتى يمتلىء المدار الأخير فتعتبر الذره خامله . و من أمثلة الذرات الخاملة ( الهيليوم و النيون والأرجون ).
المزج بن ذرتين أو أكثر يكون ما يعرف بالجزىء . مثل ملح الطعام ( NaCl ) و هو مركب من مزج كميائى بين ذرات الصوديوم ( Na ) و الكلور ( Cl )
كيف تنتج الكهرباء ؟ :
البروتونات توجد فى النواة و الإلكترونات تدور حول النواه فى مداراتها الخارجيه متأثرة بقوى الجذب من النواه( الناتجه من التجاذب بين الإلكترونات السالبة الشحنه و البروتونات الموجبة الشحنه) و قوى الطرد ( الناتجه عن دورانها السريع حول النواة).
وهنا يجب أن تتساوى القوتان حتى تتزن الذره .
ولكن فى وجود قوى شد خارجيه ( ذرات أخرى أو جهود موجبه ) فإن الإلكترونات تترك النواه وتسير مكونة الكهرباء.
وهنا يجب أن تتساوى القوتان حتى تتزن الذره .
ولكن فى وجود قوى شد خارجيه ( ذرات أخرى أو جهود موجبه ) فإن الإلكترونات تترك النواه وتسير مكونة الكهرباء.
الشحنة الكهربيه :
فى أيام الصيف الجافه عندما تمشط شعرك فإن شحنه ذرات شعرك وشحنة ذرات المشط سيتغيران فقد فقد شعرك بعض من الإلكترونات (فأصبحت ذرات شعرك أكثر إيجابيه ) و أعطاها لذرات المشط الذى أصبحت شحنته أكثر سالبية . و إذا أطفأت النور فى الحجره فإنك ربما ترى بعض من الشرارات التى تنتقل من المشط إلى شعرك و هذا ما يسمى بالكهرباء الإستاتيكيه .
ولكن لماذا تنتقل من المشط للشعر وليس العكس ؟
ذلك لأن النظام يبحث عن الإتزان . و ذلك يشبه فتحك لباب الثلاجه فى أحد الأيام الحاره وبعد بعض من الوقت ستصبح درجةالحراره بداخل الثلاجه مساويه لدرجة الحراره خارجها و هنا حدث الإتزان ( ولكن لا تنسى قطع الطاقه عن الثلاجه قبل إجراء التجربه ) .
فالذره أو الجسم المشحون يوجد به زياده فى الإلكترونات أو الشحنه و يسعى لتفريغها و إعطائها إلى جسم أخر تنقصه الشحنه .
ولكن لماذا تنتقل من المشط للشعر وليس العكس ؟
ذلك لأن النظام يبحث عن الإتزان . و ذلك يشبه فتحك لباب الثلاجه فى أحد الأيام الحاره وبعد بعض من الوقت ستصبح درجةالحراره بداخل الثلاجه مساويه لدرجة الحراره خارجها و هنا حدث الإتزان ( ولكن لا تنسى قطع الطاقه عن الثلاجه قبل إجراء التجربه ) .
فالذره أو الجسم المشحون يوجد به زياده فى الإلكترونات أو الشحنه و يسعى لتفريغها و إعطائها إلى جسم أخر تنقصه الشحنه .
بعض الناس يظنون أن الجسم المشحون هو جسم يحمل شحنه موجبه و هذا خطأ . فالذره عندما تكون فى حاجه إلى الإلكترونات فإنها بذلك تكون مشحونه بشحنه موجبه أما إذا كان بها زياده فى الإلكترونيات تكون بذلك مشحونه بشحنه سالبه .
وبما أن هذه الشحنات التى نتكلم عنها صغيره جدا جدا فإنه يجب إيجاد وحدات لها كبيره نسبيا حتى يمكن التعامل معها . وهذا ما فعله العالم كولوم (1736-1806 Charles Augustin Coulomb ) فلقد جعل الكولوم وحده تعبر عن شحنة الإلكترون .
1 كولوم = 6.24 بليون بليون وحدة شحنه.( 6.24*1018 ) و إما أن يكون بالموجب أو بالسلب .
1 كولوم = 6.24 بليون بليون وحدة شحنه.( 6.24*1018 ) و إما أن يكون بالموجب أو بالسلب .
قانون كولوم للقوى الكهروستاتيكيه :
قوة الجذب أو التنافر (F)بين جسمين مشحونين يتناسب طرديا مع حاصل ضرب شحناتهما (Q) و يتناسب عكسيا مع الجذر التربيعى للمسافه بينهما.
قانون نيوتن للطاقه :
الطاقه لا تفنى ولا تستحدث من العدم . ولكنها تتحول من صوره إلى أخرى
فمثلا : فى البطاريه يتم تحويل الطاقه الكميائيه إلى طاقه كهربيه عند توصيلها فى الدائره و المحول الكهربى يحول الطاقه الميك****يه إلى طاقه كهربيه.
كيف تنفذ البطاريات ؟
لنفرض أن لديك إنائين بهما ماء .أحدهما مملوء و الأخر نصف مملوء و أنك أحضرت ماسوره بلاستيكيه صغيره لتصل بين الإنائين . ستلاحظ أن الماء سيمر من الإناء المملوء إلى الإناء النصف مملوء خلال الماسوره (وهذا هو التيار الكهربى) و سيستمر ذلك حتى يتعادل الضغط على طرفى الأنبوب ( فرق الضغط = 0)و هو مايعادل فرق الجهد فى البطاريه وعندما يحدث الإتزان فإن البطاريه قد ماتت .
و الوحده المستخدمه لقياس هذا الفرق فى الجهد هو الفولت ( وهو فرق الجهد الازم لتحريك شحنه مقدارها واحد كولوم لتبذل شغل مقداره واحد جول (JOULE))
V = W/Q
القدره الكهربيه( P ) :
و الوحده المستخدمه لقياس هذا الفرق فى الجهد هو الفولت ( وهو فرق الجهد الازم لتحريك شحنه مقدارها واحد كولوم لتبذل شغل مقداره واحد جول (JOULE))
V = W/Q
القدره الكهربيه( P ) :
الطاقه هى القدره على بذل جهد و القدره هى المعدل الذى يبذل به هذا الجهد
P = W/t
حيث t هى الزمن
والقدره تقاس بالواط (Watt ) و هو الوحده الأساسيه . و يقاس أيضا بالحصان (1 حصان = 746 وات )
P = W/t
حيث t هى الزمن
والقدره تقاس بالواط (Watt ) و هو الوحده الأساسيه . و يقاس أيضا بالحصان (1 حصان = 746 وات )
الان نتعرف على اهم المكونات الالكترونيه المستخدمه فى الدوائر المختلفه مثل :-
1-الموحدات Diode
2-الترانزستورات Transistor
3-المقاومات
4-الملفات
5-المحولات
6-المرحلات (ريلاى)
2-الترانزستورات Transistor
3-المقاومات
4-الملفات
5-المحولات
6-المرحلات (ريلاى)
اولا الموحدات
وجد أن عندما يتم وضع شريحة سلكونية موجبة p-type .. وشريحة سالبة n-type فأن التيار الكهربائي سيمر في جهة واحده فقط عبر الشريحتين .. لتشكل عنصر الكتروني يسمي الدايود او الموحد Diode .. وهو العنصر الأهم والأشهر في عالم أشباه الموصلات semiconductor
يمكن لشريحة سليكون موجبه p-type .. مع شريحة سالبة n-type ان تعمل كأي موصل للتيار الكهربائي
تطلق على حركة التيار من الشريحة الموجبة إلى السالبة بأسم الانحياز الأمامي او forward biased .. في هذه الحالة يعمل الدايود كأي موصل جيد للتيار ..
اما حالة عدم التوصيل اي جهد موجب على الشريحة السالبة .. وسالب على الشريحة الموجبة .. فهذا ما يسمى reverse biased .
يمكن لشريحة سليكون موجبه p-type .. مع شريحة سالبة n-type ان تعمل كأي موصل للتيار الكهربائي
تطلق على حركة التيار من الشريحة الموجبة إلى السالبة بأسم الانحياز الأمامي او forward biased .. في هذه الحالة يعمل الدايود كأي موصل جيد للتيار ..
اما حالة عدم التوصيل اي جهد موجب على الشريحة السالبة .. وسالب على الشريحة الموجبة .. فهذا ما يسمى reverse biased .
يوجد فرق جهد صغير على طرفي الدايود 0.6 فولت للدايود المصنوع من مادة السليكون Si .. وتقريبا 0,3 للمصنوع من مادة الجرمانيم ..
يمكن استخدام هذا الجهد الصغير لاختبار وفحص دائرة الكترونية موصله بالمصدر وتحتوي على موحدات .. فإذا كان الدايود المفحوص سليم فانه سيعطي جهد صغير بين أطرافه في حالة التوصيل بالانحياز الأمامي..
اما إذا أعطى قيمه جهد أعلى من 1 فولت او 0 فولت فهذا يعنى أن هذا الدايود تالف.
يمكن استخدام هذا الجهد الصغير لاختبار وفحص دائرة الكترونية موصله بالمصدر وتحتوي على موحدات .. فإذا كان الدايود المفحوص سليم فانه سيعطي جهد صغير بين أطرافه في حالة التوصيل بالانحياز الأمامي..
اما إذا أعطى قيمه جهد أعلى من 1 فولت او 0 فولت فهذا يعنى أن هذا الدايود تالف.
يتم تشبيه عمل الدايود كحنفية ماء تسمح بالمرور في جهة واحده فقط .. ولهذا تم استغلال هذه الخاصية المتميزة لإنشاء الكثير من التطبيقات المفيدة ..
احد اشهر هذه التطبيقات .. هي تحويل التيار المتردد (AC) والتي تتغير قطبيتة باستمرار إلى تيار مستمر (DC) أحادي القطبية ..
كل مصادر الطاقة في المنازل تعطي تيار متردد بينما البطاريات تزودنا بالتيار المستمر ..
وعملية التحويل التي تتم لاستبدال التيار المتذبذب إلى تيار مستمر .. تسمي تقويم او rectification
الصورة التالية توضح الإشارة الداخلة والخارجة من الدايود .. وهذه الطريقة في التقويم تسمى تقويم نصف موجه لانها تقوم بإخراج نصف الموجه الاصليه .. وإلغاء " Block " للنصف الأخر ..
احد اشهر هذه التطبيقات .. هي تحويل التيار المتردد (AC) والتي تتغير قطبيتة باستمرار إلى تيار مستمر (DC) أحادي القطبية ..
كل مصادر الطاقة في المنازل تعطي تيار متردد بينما البطاريات تزودنا بالتيار المستمر ..
وعملية التحويل التي تتم لاستبدال التيار المتذبذب إلى تيار مستمر .. تسمي تقويم او rectification
الصورة التالية توضح الإشارة الداخلة والخارجة من الدايود .. وهذه الطريقة في التقويم تسمى تقويم نصف موجه لانها تقوم بإخراج نصف الموجه الاصليه .. وإلغاء " Block " للنصف الأخر ..
أما الطريقة الثانية والأكثر كفاءة والتي تستفيد من كامل الإشارة المتردد الداخلة هي دائرة تقويم موجه كاملة والصورة توضح طريقة القنطرة Bridge " أربع موحدات " للحصول على النتيجة المطلوبة ..
بأستخدام الخاصية المعروفه للدايود او الثنائي والتي يسمح فيها بمرور التيار بأتجاه واحد فقط ..
