الهندسة الكهربية والإلكترونية التفاعلية : دورة من الإلكترون إلى الميكروكونترولر فى شك

[F.Abdelaziz]

الهندسة الكهربية والإلكترونية التفاعلية : دورة من الإلكترون إلى الميكروكونترولر فى شكل س و ج لتعلم التحليل وكشف الأعطال
س 1 :
قديما افترض العلماء أن الكهرباء هى مائع (مثل السائل) غير مرئى ، والتى يمكن أن تتحرك من خلال بعض المواد . سميت تلك المواد التى "يسهل لهذا السائل اختراقها أو التحرك من خلالها" باسم " الموصلات" conductors ، فى حين سميت المواد التى يصعب لهذا السائل اختراقها أو التحرك من خلالها باسم "العوازل" insulators .
أما الآن فنحن نعلم أن الكهرباء تتكون من : قطع متناهية فى الصغر من المادة ، أصغر من الذرة . فما هو الاسم الذى نطلقه على هذه القطع المتناهية فى الصغر من المادة ؟ وكيف ترتبط هذه الجزيئات فى الذرة ككل .
وعلى أساس هذه الجزيئات المتناهية فى الصغر ، ما هو الفرق بين ذرات المواد الموصلة وذرات المواد العازلة ؟

س 2 :
بعض الجسيمات التى تشتمل عليها الذرة تتفاعل مع بعضها البعض بطريقة صنفها العلماء عن طريق الشحنة الكهربية . يوجد أساسيان من الشحنة الكهربية : الشحنة الموجبة ، والشحنة السالبة . حدد شحنة كل من الجزيئات التالية :
· الإلكترونات .
· البروتونات .
· النيوترونات .
ماذا يحدث إذا وضعت اثنين من الإلكترونات بالقرب من بعضهما البعض فى الفراغ الحر ؟ هل تتنافر أم تتجاذب مع بعضها البعض ؟ وماذا عن اثنين من البروتونات ؟ وما هو الحال مع إلكترون وبروتون ؟ وما حو الحال مع نيوترون وبروتون ؟

س 3 :
ما هو المقصود بأن الكائن يمتلك شحنة كهربائية ؟ اعطى مثالا على كائن يتلقى شحنة كهربائية ، وصف كيف يتصرف هذا الجسم المشحون .

س 4 :
كم عدد الإليكترونات الموجودة فى شحنة قدرها واحد كولوم ؟
س5 :
ما هو الفرق بين كهرباء التيار المستمر DC وكهرباء التيار المتردد AC ؟ إذكر المصادر الشائعة الاستخدام من كل نوع من الكهرباء .

س 6 :
قم ببناء دائرة بسيطة باستخدام بطارية كمصدر للطاقة الكهربائية ، ومصباح (لمبة) كهربائى صغير كحمل كهربائى ( مصباح صغير 6 فولت أو 12 فولت ) . استخدم أسلاك توصيل بنهايتن على شكل مشبك (تمساح) لتوصيل الدائرة الكهربائية كما هو فى الشكل التالى :

بعد توصيل المكونات معا بشكل صحيح بحيث يضىء المصباح ، أجب عن الأسئلة التالية :
· ما هى الشروط التى يجب أن تتحقق لإضاءة المصباح ؟
· ماذا يحدث إذا تم قطع الدائرة ؟
· هل مكان قطع الدائرة ذو أهمية ؟
بعد ذلك أضف سلك توصيل ثالث إلى الدائرة بحيث يكون لديك قطع فعلى بالدائرة كما فى الشكل التالى :

حلول وضع مواد مختلفة ككوبرى لهذا القطع ، ولاحظ إضاءة المصباح من عدمه :
· مشبك ورق من الصلب .
· خاتم من الذهب .
· ممحاة من المطاط .
· سن قلم رصاص من الجرافيت .
أيضا حاول لمس الأسلاك عن طريق البلاستيك المغطى للأسلاك بدلا من المشبك المعدنى . هل يضىء المصباح عندما تفعل ذلك ؟
إشرح ما توضحه هذه التجربة حول التوصيل الكهربائى لمختلف المواد المذكورة فضلا عن الغطاء البلاستيك للأسلاك . فسر أيضا لماذا يتم تغطية الأسلاك الكهربائية بغطاء من البلاستيك بدلا من أن تكون قضيب معدنى . وأخيرا إشرح ما الذى تعلمته من هذه التجربة حول الدوائر الكهربائية على وجه العموم .
س 7 :
إشرح ، بالضبط ، ما ضرورة وجود استمرارية كهربية بين سلكين ؟ إذا أردت أن يكون هناك سريان للتيار الكهربائى من أحد الأسلاك إلى سلك آخر ، فما الذى يجب عليك القيام به مع السلكين لجعل مسار السريان يكتمل ؟
وبالمقابل ، ما هى الأشياء التى قد تمنع الاستمرارية من التواجد بين السلكين عندما يكون من المفترض توصيلهما معا كهربائيا ؟

س 8 :
تفحص مخطط الدائرة الكهربة التالى :

الآن ، وبدون تحريك للمكونات التالية ، بين كيف يتم توصيلها معا بالأسلاك لتشكيل نفس الدائرة المبينة بالمخطط أعلاه :

س 9 :
ما هو الفرق عند وضع المفتاح فى المكانين التاليين :

س 10 :
حدد ما إذا كان المصباح سوف يكون غير موصل (مطفأ) لكل من الفتحات التالية بالدائرة . اعتبر وجود فتحة واحدة فى كل مرة .

اختار خيار واحد لكل نقطة :
· النقطة "A" : عدم توصيل (إطفاء) / لا تأثير .
· النقطة "B" : عدم توصيل (إطفاء) / لا تأثير .
· النقطة "C" : عدم توصيل (إطفاء) / لا تأثير .
· النقطة "D" : عدم توصيل (إطفاء) / لا تأثير .
· النقطة "E" : عدم توصيل (إطفاء) / لا تأثير .
· النقطة "F" : عدم توصيل (إطفاء) / لا تأثير .

[emad1]

دائما مبدع في مواضيعك استاذ

[الاسلام هو الحق]

جزاك الله خيرا متابع مع حضرتك ارجو الاستمرار

[F.Abdelaziz]

ج 1 :
تسمى أجزاء المادة المتناهية فى الصفر والتى تتحرك من خلال المواد الموصلة للكهرباء والتى تتضمن على الكهرباء بالإلكترونات electrons . الإلكترونات هى المكونات الخارجية للذرات كما هو مبين بالشكل التالى :

على الرغم من أن الإلكترونات موجودة فى جمبع الذرات ، وبالتالى فى جميع المواد العادية ، إلا أن الإلكترونات الخارجية فى المواد الموصلة تكون أكثر حرية لمغادرة الذرات الأم من إلكترونات المواد العازلة .
مثل هذه "الإلكترونات الحرة" تهيم (تتجول) خلال المادة الضخمة بشكل عشوائى . فإذا ما تم توجيهها عن طريق قوة تعمل على احرافها فى اتجاه ثابت ، فإن حركة الإلكترونات الحرة هذه تصبح ما نسميه "الكهرباء" .

ج 2 :
· الإلكترونات سالبة الشحنة " – " .
· البروتونات موجبة الشحنة " + " .
· النيوترونات متعادلة أى ليس لها شحنة " 0 " .

أما بالنسبة لردود الأفعال بين هذه الجسمات : فإن الجسيمات المشحونة بشحنة مختلفة تتجاذب مع بعضها البعض ، فى حين أن الجسيمات المشحونة بشحنة مماثلة فإنها تتنافر مع بعضها البعض .

ج 3 :
لكى يكون الكائن مشحون كهربيا ، يجب إما أن يكون هناك فائضا أو نقصا من الإلكترونات بين ذراته . من الأمثلة الشائعة لشحن الكائنات كهربيا : دلك البالون المطاطى بقطعة ملابس من الصوف ، أو تسريح الشعر بمشط من البلاستيك . يمكن بسهولة التعرف على نتائج هذه العملية .

ج 4 :
يوجد 6.25 * 10^18 ( أى 6.25 مضروبة فى عشرة أس 18) إلكترون فى شحنة مقدارها واحد كولوم . هذا يظهر أهمية استخدام الرموز العلمية والسابقات واللاحقات ، تخيل أنك تكتب عشرة وأمامها 18 صفر . شحنة الإلكترون الواحد 1.6 * 10^-19 كولوم.

ج 5 :
الحروف DC اختصار يعنى التيار المستمر : وهو التيار الكهربائى الذى يتحرك فى اتجاه واحد فقط .
الحروف AC اختصار يعنى التيار المتردد أو المتناوب : وهو التيار الكهربائى الذى يعكس اتجاهه بشكل دورى ( يتردد أو يتناوب ) .
البطاريات الكهروكيميائية تولد تيار مستمر DC . الميكروفونات تولد تيار متردد عند الاستشعار بموجات صوتية ( ذبذبات جزيئات الهواء) .

ج 6 :
سوف نترك الإجابة للإلكترون نفسه !

ج 7 :
يجب أن يكون هناك توصيل أو تلامس "معدن مع معدن " جيد (نظيف) بين السلكين من أجل وجود استمرارية كهربائية بين السلكين . أى شىء يمنع هذا التلامس النظيف بين الأسطح المعدنية سوف يمنع (يفشل) الاستمرارية . وهذا يشمل الأوساخ والغبار والزيت والصدأ والعزل فى غير محله ، وما شابه ذلك .

ج 8 :

سؤال :
افترض أنك قمت ببناء الدائرة السابقة ولكن عند توصيل (غلق) المفتاح لم يضىء المصباح . حدد على الأقل خمس أشياء يمكن أن تكون خطأ بالدائرة وتسبب فى عدم إضاءة المصباح .

ج 9 :
اختيار موقع المفتاح فى الدائرتين لا يصنع فرقا على الإطلاق . ففى كلتا الحالتين ، المفتاح يقوم بنفس التحكم على المصباح الكهربائى .

ج 10 :
· النقطة "A" : عدم توصيل (إطفاء) .
· النقطة "B" : لا تأثير .
· النقطة "C" : لا تأثير .
· النقطة "D" : لا تأثير .
· النقطة "E" : عدم توصيل (إطفاء) .
النقطة "F" : لا تأثير

[F.Abdelaziz]

س 11 :
إشرح ما المقصود بالمصطلحات "جهد" voltage و "تيار" current و"مقاومة" resistance .

س 12 :
ما هى وحدات القياس المستخدمة للتعبيير عن كميات الجهد والتيار والمقاومة .

س 13 :
يتم قياس التيار الكهربائى بوحدة الأمبير ampere (amp) . ما هو التعريف الفيزيائى لهذه الوحدة ؟ وما هى الكميات الأساسية التى تشكل واحد أمبير من التيار الكهربائى ؟

س 14 :
ما المقصود بدائرة القصر short circuit ؟ وماذا يعنى إذا ما أصبحت الدائرة مقصورة ؟ وكيف تختلف هذه الدائرة عن الدائرة المفتوحة open circuit ؟

س 15 :
سجل قراءات الفولتميترات الأربعة ( A,B,C,D) المتصلة بالدائرة كما هو مبين بالشكل التالى ، على فرض أن جهد البطارية 6 فولت :

· الفولتميتر A=
· الفولتميتر B =
· الفولتميتر C =
· الفولتميتر D =

س 16 :
سجل قراءات الفولتميترات الأربعة ( A,B,C,D) المتصلة بالدائرة كما هو مبين بالشكل التالى ، على فرض أن جهد البطارية 6 فولت :

· الفولتميتر A=
· الفولتميتر B =
· الفولتميتر C =
· الفولتميتر D =

س 17 :
وضح كيف يتم توصيل الأميتر (مقياس التيار) إلى دائرة المصباح الكهربائى لقياس التيار الكهربائى للدائرة :

أيضا إرسم مخطط للدائرة مع توصيل الأميتر .
س 18 :
الشكل التالى يبين دائرة للوحة مطبوعة PCB ، حيث تقوم مسارات النحاس بعمل الأسلاك لتوصيل المكونات معا :

كيف يتم استخدام المقياس المتعدد لقياس التيار خلال المقاومة R1 عند تغذية الدائرة ؟ مع توضيح النقاط الهامة التالية فى الإجابة :
· إعداد المقياس المتعدد ( وضع مفتاح الاختيار ، وأطراف الاختبار ) .
· توصيلات أطراف الاختبار للمقياس بالدائرة .
· حالة المفتاح الموجود باللوحة المطبوعة ( مفتوح أو مغلق ) .

س 19 :
لماذا يعتبر توصيل الأميتر مباشرة عبر مصدر الجهد فكرة سيئة للغاية ؟ كما فى الشكل التالى :

س 20 :
ماذا سيحدث لو تم توصيل المقياس المتعدد عبر (على التوازى) المكثف C1 الموجود على اللوحة المطبوعة كما هو مبين بالشكل ؟

[bachir13]

السلام عليكم
ربنا يزيدك من نعيمه كمان وكمان

[F.Abdelaziz]

ج 11 :
الجهد voltage : هو "الضغط" الكهربائى بين نقطتين أو موقعين مختلفين .
التيار current : هو تدفق ( سريان – مرور ) الإلكترونات .
المقاومة resistance : هى المعارضة أو الاحتكاك لتدفق الإلكترونات .

ج 12 :
يقاس الجهد بوحدة الفولت volt (V) .
يقاس التيار بوحدة الأمبير ampere or amp (A) .
تقاس المقاومة بوحدة الأوم ohm () .

ج 13 :
واحد أمبير من التيار الكهربائى : هو معدل حركة (انتقال) للإلكترون تساوى واحد كولوم لكل ثانية :

I = Q / t

حيث :
I : التيار الكهربائى بالأمبير .
Q : الشحنة المتحركة بالكولوم .
t : الزمن بالثوانى .

ج 14 :
دائرة القصر short circuit هى دائرة لها مقاومة صغيرة جدا ، وتسمح بمرور كمية كبيرة من التيار . إذا أصبحت الدائرة مقصورة ، فهذا يعنى أن مسار التيار الذى كان له فى السابق مقاومة كبيرة قد تم تمريره (تجاوزه) عن طريق مسار ذات مقاومة مهملة ( تقريبا صفر) .
وعلى العكس ، فإن الدائرة المفتوحة open circuit هى دائرة حيث يوجد قطع (فصل) يمنع مرور أى تيار على الإطلاق .

ج 15 :
· الفولتميتر A : 6 volt
· الفولتميتر B : 0 volt
· الفولتميتر C : 6 volt
· الفولتميتر D : 0 volt

ج 16 :
· الفولتميتر A : 0 volt
· الفولتميتر B : 6 volt
· الفولتميتر C : 6 volt
· الفولتميتر D : 0 volt







ج 17 :

ملاحظة : قراءة الأميتر 3.09 amps ، على سبيل المثال وليس الحصر .

ج 18 :

لقياس التيار المار خلال المقاومة R1 ، يجب فك لحام أحد طرفيها من الدائرة المطبوعة ويتم توصيل المقياس مباشرة على التوالى مع المقاومة .

ج 19 :
نظرا لأن مقياس الأمبير (الأميتر أو الأمبير ميتر) له مقاومة صغيرة جدا ، فسوف يسحب تيار كبير من مصدر الجهد . فى الواقع ، فإن الأميتر سوف يشكل دائرة قصر مع مصدر الجهد ، ويحتمل أن يتلف الأميتر و / أو المصدر .
فى التطبيقات حيث يمتلك مصدر الجهد مقاومة ذاتية داخلية منخفضة جدا يكون إندفاع التيار الناتج من مثل دائرة القصر هذه ضخم . هذا التيار يكون قادرا على تسخين الأسلاك إلى درجة أن عزلها يحترق ويحدث تلامس بين الأسلاك وحدوث شرارة وانطلاق غازات ضارة وكل ذلك يشكل خطرا على الشخص الذى يمسك بالمقياس أو بأطراف الاختبار .

ج 20 :
سوف ينشىء المقياس دائرة قصر مع البطارية ، مما قد يؤدى إلى احتمال تلف جميع المكونات .

[Abdw9]

من للعلم ان لم يكن انتم
مبدع الجيل الاستاذ م . فتح الله عبدالعزيز
الحمدلله الذي اوجد في هذا الزمان امثالك يا استاذنا
لا مدحا زمبالغة ولكن انت اهل لكل هذا الثناء الذي ظهرت في ابداع وتميز لا يسابقك عليه احد والفضل يعود لله من قبل ومن بعد واسأله ان يجزيك بمحض كرمه وجزيل عونه مزيدا من العلم والتوفيق ويقويك على الابداع دوما