من هنا نبدأ الإلكترونيات

[abouomar]

السلام عليكم

بالنسبة للمبتدئين ومن يرغبون في التعرف أكثر في هذا المجال لابد من الاطلاع على هذا الموضوع

مفهوم الذرة

إن عالمنا المادي يحتوي على أشياء كثيرة جدا مثل الخشب والحديد والزجاج والسكر وكل هذه الأشياء نسميها المادة.ونعني بالمادة كل شيء يشغل حيزا في الفضاء وله وزن.ولنضرب مثلا بسيطا من أمثلة هذه المواد ( الماء) إذا أخذنا كمية من الماء وأمكننا تقسيمها إلى أقسام صغيرة وبقينا نقسمها حتى نصل ولو نظريا إلى جزء صغير من الماء لا يمكن أن نقسمه إلى أصغر منه بالطريقة العادية لعمليات التقسيم والفصل. وهذا الجزء الصغير جدا يبقى محتفظا بخواص الماء الأصلية من حيث لونه وطعمه وخواصه الكيمائية. نسمي هذا الجزء المتناهي في الصغر بالجزيء
إذا مررنا التيار الكهربي في الماء فإن هذا الجزيء سوف يتحلل إلى غازين هما الأكسيجين والهدروجين وهما لا يشبهان الماء في أي من خواصه بل هما أبسط منه تركيبا . ونسمي المواد التي يمكن أن تتحلل بالكهربية أو بغيرها من الوسائل إلى ما هو أبسط منها مثل الماء بالمركب
Compound ونسمي المادة التي لا يمكن أن تتحلل إلى أبسط منها بالعنصر Elémentوأصغر جزء من المركبات كالماء مثلا الجزيء Molécule
ولكن الجزيء من المواد المختلفة يحتوي على وحدة أصغر منه تسمى الذرة Atome أو مجموعة من الذرات تسمى Atomesوقد تكون مختلفة في حالة المركبات ومتشابهة كما في حالة العناصر . ويجب أنلاحظ أن جزيء المركب يحتوي على الأقل على ذرتين مختلفتين في نوعهما وهناك أنواع كثيرة من الجزيئات كما أن هناك أنواع كثيرة من المواد . ولكن لا يوجد في العالم غير 92 عنصرا وبذلك لايكون هناك غير 92 ذرة .
وعندما نذكر ذلك لابد أن ننوه عن جهود العلماء الذين فتحوا آفاق الطاقة الذرية وأمكنهم أن يحولوا العناصر إلى بعضها البعض بل أمكنهم استنباط عناصر جديدة من العناصر القديمة الموجودة.ولقد وصل عدد العناصر المعروفة 102عنصرا .كما أنه يمكننا استخدام أنواع مختلفة من اللبنات لبناء عمارة مثلا ,فإنه يمكننا كذلك استخدام عدة أنواع من الذرات لتركيب الجزيئات . ومعظم المواد المعروفة للإنسان تتكون من عدد قليل من العناصر أو الذرات المختلفة الأنواع مرتبطة مع بعضها بنسب مختلفة .
ولقد كان العلم الإنجليزي جوزاف تومسنthomson 1897 أول من أعلن أن الذرات إذا أحيطت بظروف خاصة فإنه يمكنها أن تطلق أجزاء متناهية في الصغر , وكان ذلك حدثا كبيرا قضى على أن الذرة هي لأدق شيء في الوجود وأنها لا تتحلل إلى ما هو أبسط منها إلا أنه تم إدراج مفهوم جديد لمكونات الذرة وهو الإلكترون Electron والإلكترونات إجمالا متشابهة بغض النظر عن المواد التي تنطلق منها وقد ساعدت هذه النظرية في دراسة الذرة وتركيبة كل مادة على الوجه السليم فكانت خلاصة تركيب الذرة لكل مادة

تركيبة الذرة

تتركب الذرة أساسا من نواة مؤلفة من بروتونات وهي التي تكون الجزء الأكبر من المادة وهي ذات شحنة كهربية موجبة + والنيترونات وتماثلها في العدد ولكنها عنصر محايد كهربيا في تركيبة الذرة أما الجزء الفاعل في الذرة فهو الإلكترون أو الكهرب فهو مكون ذو شحنة كهربية سلبية Electron ومنه جاءت تسمية الإلكترونيات والكهرباء
وللذرة أجزاء أخرى الميزترون mesotron واليزيترون positron والأنتي بروتون Anti-proton وهذه الأجزاء لا تظهر في الأحوال العادية ولكنها تظهر لمدة قصيرة عند تحطيم الذرة أو يمكن استنباطها بطرق علمية مختلفة


وحسب النظرية الإلكترونية تتكون الذرة من ثلاث أجزاء رئيسية:

الرسم 1

1. الإلكترونات وهي محملة بشحنة سالبة
2. البروتونات وهي محملة بشحنة موجبة ويبلغ وزن البروتون 1840 مرة وزن الإلكترون
3. النيترون ولا يحمل أي شحنة كهربية ووزنه يساوي وزن البروتون

مثال : ذرة الهيدروجين الرسم 2

تتركب الذرة في جميع المواد على المكونات الثلاث السابقة وتختلف الذرات عن بعضها في عدد المكونات من الإلكترونات والبروتونات والنترونات وطريقة ترتيبها في الذرة .
ولقد قدم العالم الدنمركي نيلز بوهرN.Bohr مقاربة لصورة الذرة وهي مقبولة ومازالت معتمدة ومأخوذ بها في تركيبة الذرة فهي عبارة عن نواة يدور حولها بسرعة كبيرة عدد من الإلكترونات مما تشكل سحابة ويكون الدوران في مدار يشبه المجموعة الشمسية ( تذكروا قول الله : وكل في فلك يسبحون. ) وتسمى هذه المدارات بالسويّات أما النواة فهي لب الذرة وتتكون من البروتونات والنيترونات التي تكون أساسا كتلة الذرة ويسمى عدد البروتونات الموجودة في نواة الذرة بالعدد الذري وهو يساوي في مقدار الإلكترونات ويخالفه نوع الشحنة
ويبدأ العدد الذري بالرقم 1 للهيدروجين وينتهي عند92 لليورنيوم وأعلى من ذلك للعناصر الجديدة المستنبطة من اليورنيوم
ولتصوير مدى صغر ذرة الهدروجين حسب بعض العلماء أنه لو صفت ذرات الهيدروجين في خط واحد بحيث تكون متجاورة فإن 250مليون ذرة منها تشغل طولا قدره بوصة واحدة.
ولنتصور مدى صغر الإلكترون حسب أنه لو صفت الإلكترونات بجوار بعضها فإن 100.000 إلكترون منها تشغل مسافة تساوي قطر ذرة واحدة من الهيدروجين.
أما بالنسبة للبروتون والنيترون أمكن حساب أنه لو وضع 1800بروتون أو نيترون بجوار بعضها فإنها تشغل ما يساوي قطره إلكترون واحد .

مثال :السيلسيوم الرسم 3

[abouomar]

الإلكترونات وتوليد الكهرباء

بالنسبة للمواد الناقلة مثل الحديد النحاس والمعدن إجمالا تكون الإلكترونات في حركة عشوائية أي أنها تنتقل من ذرة إلى أخرى تجاورها لكن بمجرد دخول إلكترون إلى الذرة حتى تقوم هذه الذرة بطرد إلكترون حتى تبقى في حالة تعادل ( أي عدد إلكتروناتها = عدد بروتوناتها ) وتضل هذه الإلكترونات متنقلة في حالة عشوائية من ذرة إلى أخرى دون تحديد مسار مثال:الرسم 4-أ / 4-ب

التيار الكهربي
ويمكن للإلكترونات أن تولد تيارا كهربي ( مفردة تيار تطلق عادة على كل ما هو متدفق و متدافع في اتجاه واحد كتيار الماء في النهر وهو تدفق المياه بشدة في اتجاه معين ...تيار الهواء ويقع عند فتح النوافذ فيندفع الهواء من نقطة لأخرى بشدة ) فعوضا عن تحركها العشوائي تتخذ مسارا مترددا بين الموجب والسالب

توليد الكهرباء

المولد ( الدينامو ) الرسم 5
إذا ما قمنا بلف سلك نحاس معزول في شكل لفيفتين ( ملفين) وجعلنا وسطها قطعة من المغنطيس الثابت ( معلوم أن المغنطيس له قطبين أحدهما يسمى شمالا والآخر جنوبا ... ورد شرح المغنطيس في درس مفهوم المحول ) وجعلنا هذا المغنطيس يلف حول نفسه بين الملفين الذين سبق تحضيرهما فإن الإلكترونات ستتخذ اتجاها حسب القطبية فيضل يتناوب بين الموجب والسلب حسب القطب المغنطيسي القريب منه أثناء الدوران وبذلك ينتج تيار كهربي متردد( متناوب ) ويكون التردد بحسب سرعة الدوران وإذا ما كان عدد دورات المغنطيس ثابت مثلا 3000دورة في الدقيقة فسيتردد ( يتناوب . يتذبذب) التيار الكهربي الناتج 50 مرة في الثانية وهذا ما يسمى بذبذبة 50هرتز مثال تقريبي ( لاحظ أن درجة الجهد المولد تتردد بين ما هو فوق خط الصفر وما هو دون خط الصفر الرسم5 ب ( أبسط أنواع المولدات تلك التي في الدراجات ) ويمكن لهذا التيار المتردد أن يتحول إلى تيار مستمر عبر مراحل

[abouomar]

بعض مصادر الطاقة الكهربية
المولدات الحرارية
منها عدة أصناف أقدمها تستعمل محركاتها الفحم الحجري وهي أكثرها تلوثا ومنها ما يستعمل النفط ومستخلصاته

مولدات الطاقة في السدود
عبارة عن مولد ضخم تديره عنفات عند بوابة خروج الماء المتدفق من السد ليمر عبر محولات وأجهزة تعديل الضغط ومن ثمة توزيعه



عمود بسيط:
يتركب كما في الرسم6 من لوحين أحدهما من النحاس والآخر من الزنك ومغمورين في إناء من الزجاج مملوء بحمض الكبريت المخفف ( الحامض المستعمل في بطاريات السيارات وليس الماء النقي) ويمثل لوح النحاس القطب الموجب ويمثل لوح الزنك القطب السالب لهذا العمود وتبلغ القوة الدافعة لهذا العمود 1.2فولت

عمود دانيال :
يتركب كما في الرسم 7 من إناء نحاسي عميق مشبع من كبريتات النحاس ويوجد على الجدار الداخلي لهذا الإناء النحاسي رف توضع عليه كمية من بلورات كبريتات النحاس تكون ملامسة للمحلول على الدوام حتى يمكن الاحتفاظ بالمحلول مشبعا طوال مدة تشغيل العمود ويوضع داخل الإناء النحاسي إناء مسامي من الخزف مملوء بحامض الكبريت المخفف ويغمر في الحامض ساق من الخارصين ويمثل الإناء النحاسي الخارجي القطب الموجب للعمود تساوي تقريبا وحدة الجهد وهي الفولت
استعمل هذا المصدر للطاقة في مراكز الهاتف والوحدات العسكرية

العمود الجاف :

يتركب كما في الرسم 8 من إناء من الخارصين توضع بداخله عجينة من ملح النوشادر والدقيق والمصيص وذلك لتبقى العجينة لينة ومسامية طوال مدة عمل العمود وفي وسط العجينة يوضع إناء من الورق أو الشاش في وسطها ساق كربون حوله مخلوط من مسحوق الفحم وثاني أكسيد المنجنيس ويمثل ساق الكربون القطب الموجب للعمود وإناء الخارصين القطب السالب له

البطارية الذرية :الرسم 9
تتركب من كرتين معدنيتين مجوفتين إحداهما داخل الأخرى والفراغ الموجود بينهما قد أخلي من تماما الهواء ويوضع في المركز المشترك للكرتين كمية من المركبات المشعة التي نطلق إلكتروناتها إلى السطح الداخلي للكرة الداخلية فتتجمع عليها وتسبب تكوين شحنة كهربية سالبة تؤثر في الكرة الخارجة وتكون شحنة أخرى موجبة ويمكن الحصول منها على كميات كهربية صغيرة لكن رغم صغر هذه الكميات إلا أنه يمكن استعمال هذه البطارية زمنا طويلا يصل إلى بضع مئات من السنين دون أن تفرغ .


البطاريات الشمسية ( الخلايا الشمسية ) الرسم
10


تتركب من مجموعة وحدات صغيرة كل منها عبارة عن: قطعة من الحديد رسبت عليها طبقة من السيلينيوم الموجب ( يمكن اعتماد مواد أخرى ) الذي أضيفت إليه كمية من عنصر البرون وترسب فوق هذه الطبقة طبقة أخرى من عنصر السيلينيوم السالب الذي أضيفة إليه كمية محدودة من عنصر الزرنيخ
عند تعرض هذه الوحدات لضوء الشمس تتكون فيها كمية من الشحنات الكهربية تسري من لوح الحديد إلى الطبقة الخارجية وهي السيلينيوم السالب فيصبح قطب الحديد موجبا و السيلينيوم السالب قطبه سالبا وتخزن الطاقة المولدة في بطاريات ويمكن هذا النوع من البطاريات من هم في المناطق النائية من التزود بالطاقة

طاقة الرياح
لقد تم استغلال هذه الطاقة قديما باستعمال النواعير ( ناعورة ) لاستخراج المياه من الآبار وتوزيعها عبر قنوات وحديثا تم اعتبار هذه الطاقة كبديل عن المحروقات مع ميزتها المنفردة وهي أنها مصدر آمن ولا تلوث البيئة

مسار التيار الكهربـي: الرسم 11

قد يتبادر للذهن أن التيار الكهربي يسري من الموجب إلى السالب والحقيقة هي العكس فالتيار يسري من السالب إلى الموجب وهذا ما يسمى المفهوم الحقيقي أما ما هو معلوم للعموم أن التيار يسري من الموجب إلى السالب فهو افتراضي أو اصطلاحيا أي أنه مفهوم أتفق عليه كمصطلح


مع تحيات أبو عمر

[hariedy]

فعلا موضوع قوى ولكن لا تحرمنا من التكملة .

[الطلياوي]

بارك الله فيك

[فهد المنصور]

بارك الله فيك أخي ابو عمر ..

تمت اضافة هذا المقال الى ركن المبتدئيين لقسم الالكترونيات
http://www.qariya.com/electronics/beginer_page.htm

[s_radioshack]

الله ينور يا ابو عمر و اللهى مجهود رائع و فكر بسيط و جميل لكل من يريد ان يعرف الكترونيات و طريقة تحبب من لا يعرف الالكترونيات فيها بشكل واضح و جميل الله يرضى عليك لا تحرمنا من هذا الموضوع الجميل و كمل على بركة الله جزاك الله الخير عنا جميعا

[م.وليد الفرا]

موضوع جميل وعرض اجمل
ارجو ان تواصل الشرح
جزاك الله خيرا وبارك الله فيك