genius� ا�لبصب�ء
المواسع الكهربائي إعداد المعلمان
الاستاذ أحمد عبيد الله
والأستاذ محمد محيسن
genius
الأستاذ احمد عبيد االله الفصل الثالثالاستاذ محمد محيسن
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ١
المواسع الكهريائي : أداة تستخدم لتخزين الطاقة الكهربائية ، ويتكون من لوحين موصلين تفصل بينهم مادة عازلة
(هواء ، بلاستيك ، ورق ).
هناك عدة اشكال من المواسعات منها :
١ ) المواسع ذو الصفيحتين المتوازيتين
يتالف من صفيحتين موصلتين متوازيتين متساويتين في المساحه تفصل بيهما طبقة من مادة عازلة .
شحن المواسع :
يتم شحن المواسع عن طريق وصل طرفي الصفيحتين مع بطارية تعمل على شحنهما بشحنة متساوية احدهاهما تكون
موجبة والاخرى سالبة .
- تتطلب عملية الشحن زمنا قصيرا بعد غلق المفتاح ، حتى تنمو الشحنة على المواسع .
- يزداد جهد المواسع طرديا مع الشحنة
تنتهي عملية الشحن عندما يتساوى فرق الجهد بين صفيحتي المواسع مع فرق الجهد بين طرفي البطارية ، وعندها
تصل الشحنة على المواسع الى قيمتها النهائية ، وتكون كمية الشحنة على كل من الصفيحتين متساوية في المقدار .
المواسع الكهربائي
قبل الشحن جـ مواسعة = جـ مصدر
بعد الشحن
من علامة كمال العقل
علو الهمة ، والراضي
بالدون دني ٢ ) المواسع الاسطواني
ابن الجوزي
يبين الشكل التمثيل البياني للعلاقة الخطية بين جهد المواسع وشحنته :
ويمثل ميل الخط المستقيم المواسعة الكهربائية ( س ) .
جـ س = شحنة احدصفيحيتي
المواسعفرق الجهد بين طرفي المواسع
مواسعة المواسع
المواسعة الكهربائية : هي النسبة بين كمية الشحنة المختزلة في المواسع وفرق الجهد بين طرفيه ( صفيحتيه ) .
تقاس المواسعة الكهربائية بوحدة ( كولوم/فولت ) وتسمى ( الفاراد ) .
الفاراد : مواسعة مواسع يختزل شحنة مقدارها ١ كولوم عندما يكون فرق الجهد بين طرفيه ١ فولت .
- تعد المواسعة مقياسا لقدرة المواسع على تخزين الشحنات الكهربائية .
ســـــؤال علل : مواسعة المواسع ثابتة للموصل الواحد ؟
لان جهد الموصل يزداد بازدياد شحنته لذلك تبقى النسبة بين الشحنة والموصل وجهده ثابتا دائما . الحل :
عند شحن المواسع فان الشحنات تنتشر على سطحي صفيحتيه ،
وبذلك نستنتج انه كلما زادت مســـاحة صـــفيحة الـــمواسع فان
المواسع يصبح قادر على استيعاب كمية اكبر من الشحنة فتزداد
مواسعته بثبات الجهــد ( ج ) والبعـــد بين الصـــفيحتـــين ( ف )
وزيادة المساحة ( أ ) .
يعطى بالعلاقة ( ) ولان البعد بين صفيحتي المواسع صغير جدا فانه ينشأ مجال كهربائي منتظم
( مــ = جــ /ف ) وعليه فاننا نجد المواسعة عن طريق القانون :
مـ =
فس = ســـــؤال 1
على ماذا تعتمد مواسعة المواسع :
١) طبيعة الوسط الفاصل ( طرديا ) ٢) مساحة احدى الصفيحتين (طرديا ) ٣) البعد بين الصفحتين ( عكسيا )
الحل :
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٢
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
ســـــؤال 1
فس = أثبت أن
ماذا نعني بقولنا ان مواسعة مواسع تساوي ( ٥ ) ميكرو فاراد ؟
اي انا المواسع يحتاج شحنة مقدارها ( ٥ ميكروكولوم ) لرفع جهده بمقدرا ( ١ فولت )
ســـــؤال 1
ســـــؤال 2
مواسع ذو صفيحتين متواريتين ، وصل مع بطارية فرق الجهد بين طرفيها ( ١٢ فولت ) ، فاكتسب شحتة
مقدارها ( ٦× ١٠ ) كولوم :
١ ) احسب مواسعة المواسع .
٢ ) اذا وصل المواسع مع البطارية ذات فرق جهد أكبر ، ماذا يحدث لكل من شحنته ومواسعته ؟
٦-
لاحظ ان : عند وصل المواسع مع بطارية ذات فرق جهد اكبر يزداد فرق الجهد بين صفيحتيه ليصبح مساويا لفرق
بالجهد ين طرفي البطارية ، ويتغير بالمقابل الشحنة الكهربائية بنفس المقدار ، فتبقى النيبة ثابتة ، اي تبقى المواسعة
ثابتة لا تتغير مهما تغير الجهد او الشحنة .
وصل مواسعان مختلفان مع مصدري فرق جهد متماثلين ، جهد كل منهما ( جــ ) ، فاكتسب المواسع الاول
شحنة ( ) ، واكتسب المواسع الثاني شحنة ( ٣ ) ، فما النسبة بين مواسعة المواسعين ؟
ســـــؤال 3
يبين الشكل التمثيل البياني للعلاقة بين جهد المواسع ذي صفيحتين متوازيتين وشحنته ، مستعينا بالشكل حسب :
أ - مواسعة المواسع
ب - شحنة المواسع النهائية اذا وصل مع بطارية فرق
الجهد بين طريفيها (٣٠ ) فولت .
ســـــؤال 4
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٣
أريد الطــيران لا الــسير
وأبتغي عمل الأعمار في
عمر
الرفاعي
ســـــؤال 5
مواسع شحنته ( ) ومساحة كل من صفيحتيه ( أ ) والبعد بينهما ( ف ) . أثبت ان فرق الجهد بين الصفيحتين
( جـــ ) يعطى بالعلاقة : جــ =ف
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
عند شحن المواسع فان البطارية تبذل شغلا لنقل الشحنات الى الصفيحتي المواسع ، وهذا الشغل يختزن على
شكل طاقة كهربائية في المواسع .
عند اضافة كمية من الشحنة ( ) للـــــمواسـع عند متــــــوسط
جهد مقداره ( جــ ) فان مساـــحة المستطــــيل المضـلل ( جـ )
في الشكل تمثل جزءا من الشغل الكلي الــذي بـــذلته البــــــــطارية في
شحن المواسع ، فاذا حســـبنا المساحة الكلية تحت المنحنى نكون
قد حسبنا الشغل الكلي الذي بذلته البطاريه لشحن المواسع .
وهذا الشغل يختزن في المجال الكهربائي بين صفيحتي المواسع
بصورة طاقة وضع كهربائية حيث :
الطاقة المختزلة في المواسع
الطاقة المختزنة في المواسع = مساحة المثلث
ومنها :١طـ = جـ
٢
٢طـ = س جـ ١١طـ = ٢
س٢٢
لا ينمو العقل إلا بثلاث
إدامة التفكير ، مطالعة كتب
المفكرين ، واليقظة
لتجارب الحياة
مصطفى السباعي
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٤
عملية تفريغ المواسع :
تتحول الطاقة المختزنة في المواسع الى شكل اخر من الطاقة عند وصل طرفي المواسع بجهاز كهربائي مثل مصباح
كهربائي ، فعند اغلاق المفتاح في الدارة المبينة في الشكل ، تتحرك الشحنات من الصفيحة الموجبة الى الصفيحة
السالبة عبر المصباح، ويمر في الدارة تيار كهربائي يبدا بقيمة معينة ، ثم يتناقص الى ان يوول الى الصفر : فيضيء
المصباح مدة وجيزة ، وتسمى هذه العملية تفريغ المواسع .
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
مواسع كهربائي ذو صفيحتين متوازيتين ، وصل مع مصدر جهد ( ٨ ) فولت ، ويبين الشكل المجاور العلاقة بين
جهد المواسع وشحنته في اثناء عملية الشحن ، احسب :
١ ) مواسعة المواسع
٢ ) الطاقة المختزلة في المواسع عندما يكون فرق الجهد
بين صفيحتيه ( ٢ ) فولت .
٣ ) الطاقة المختزلة في المواسع عند رفع جهده ( ١٢ ) فولت .
ســـــؤال 1
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٥
مواسعان مواسعة الاول ( ٢ ميكرو فاراد وجهده ( ٢٠ فولت ) ، والثاني مواسعته ( ٤ ) ميكروفاراد وجهده
(١٠ فولت ) . اي المواسعين يختزن طاقة اكبر ؟
ســـــؤال 2
ســـــؤال 3
مواسع ذو صفيحتين متوازيتين مشحونتين ، والطاقة المختزلة فيها ( ط ) ، اذا قل فرق الجهد بين صفيحتيه الي
النصف ، فماذا يحدث للطاقة المختزلة فيه ؟
يبين الشكل المجاور العلاقة البيانية بين الجهد الكهربائي والشحتة لاكثر من مواسع كهربائي ( ع ، ل ، س )
بالرجوع للشكل المجاور :
١ - حدد اي المواسعات يختزل طاقة اكبر .
٢ - ماذا يحدث للمواسع ( ل ) اذا وصل مع بطارية جهدها ( ٣ جــ ).
ســـــؤال 4
الجواب : يحدث تفريغ كهربائي بين الصفيحتين مما يودي الي تلف المواسع .
عل
س
جـ ( فولت )
( كولوم )
٢
٢ جـ
جـ
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
ســـــؤال 5
يبين الشكل المجاور تغيرات الجهد الكهربائي بين صفيحتي مواسع متوازيتين والبعد بينهما ، اذا علمت انا
الشحنة النهائية للمواسع . (٨٫٨٥×١٠ كولوم ) . احسب :
١ - مساحة احدى صفيحتي المواسع . ( الجواب = ٥× ١٠ م )
٢- مواسعة المواسع . ( الجواب = ٤٫٤٢٥×١٠ فاراد )
١٢-
٢-٣
١٢-
٢
١٫٥
١
٠٫٥
ف ( سم )
جـ ( فولت )
ســـــؤال 6
مواسع ذو صفيحتين متوازيتين ، وصل مع فرق جهد ( ١٢٠ ) فولت ، فكانت الكثافة السطحية للشحنة
على صفيحتين ( ١٧٫٧ ) نانو كولوم / سم ، احسب البعد بين صفيحتيه ؟ ( الجواب = ٦ × ١٠ م )٦- ٢
١٢٣
ف ف
٢ف
رمز المنحنى البعد بين الصفيحتين مساحة الصفيحة الواحدة المواسع
ســـــؤال 7
يبين الجدول الاتي الابعاد الهندسية لثلاث مواسعات ، بالرجوع للرسم المجاور ، حدد لكل مواسع المنحنى
الذي يناسبه.
انتبه مواسعة المواسع هو الميل ، والميل يعني اي كم يميل المنحنى عن محور السينات اي كم يبعد عن السينات
، فاكثر منحنى يبعد عن السينات يكون له اكبر ميل اي اكبر مواسعة .
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٦
ظة ملاح
١ ) عندما يبقى المواسع متصلا مع المصدر وقمنا بتغيير ( ) او ( ) او ( ف ) فان :
أ ) الشحنة ستتغير . ب ) الجهد سيبقى ثابت .
٢ ) عندما يكون المواسع مفصولا عن المصدر وقمنا بتغيير ( ) او ( ) او ( ف ) فان :
أ ) الجهد سيتغير . ب ) الشحنة تبقى ثابتة .
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
مواسع ذو صفيحتين متوازيتين يتصل مع بطارية . اذا اصبح البعد بين صفيحتيه ثلاث اضعاف ما كان عليه
مع بقائه متصلا بالبطارية ، فكيف يتغير كل من :
المجال الكهربائي فرق الجهد شحنته مواسعته
ســـــؤال 8
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٧
المجال الكهربائي الطافة المختزلةشحنته
ســـــؤال 9
مواسع متصل مع المصدر ، تضاعفت المساحة بين لوحيه ضعفي ما كانت عليه ، ماذا يحصل لــ ؟
مواسع مفصول عن المصدر ، نقصت المسافة بين لوحيه الى ثلث ما كانت عليه ، ماذا يحصل لــ ؟
ســـــؤال 10
المجال الكهربائي الطافة المختزلةفرق الجهد
ســـــؤال 11
مواسع ذو صفيحتين متوازيتين مساحة كل من صفيحتيه ( ٢٥ سم ) ، والبعد بينهما ( ٨٫٨٥ مم) ، شحن حتى
اصبح جهده ( ١٠٠ فولت ) :
١) احسب الطاقة المختزنة في المواسع .
٢ ) اذا اصبح البعد بين الصفيحتين ( ١٧٫٧ مم ) ، مع بقاء المواسع
متصلا مع البطارية نفسها . فاحسب الطاقة المختزنة في المواسع .
٢
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
ســـــؤال 12
مواسع ذو صفيحتين متوازيتين الماسفة بينهما ( ٨٫٨٥ مم ) ومساحة كل منهما ( ٢ × ١٠ م ) وصل مع بطارية
فرق الجهد بين طرفيه ( ٢٠ فولت ) حتى شحن تماما ، ثم فصل عن البطارية .
١) احسب كلا من مواسعة المواسع وشحنته .
٢) اذا قل البعد بين صفيحتي المواسع الى النصف ، فكيف يتغير كل من مواسعته وشحنته وفرق الجهد بين طرفيه ؟
٢٤-
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٨
عندما تقل المواسعة مع بقاء الجهد ثابت ، يحدث تفريغ لجزء من شحنة المواسع الى البطارية ، لذلك تقل الطاقة .
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
توصيل المواسعات
يتم توصيل المواسعات على التوال او التوازي او الجمع بينهما للحصول على قيمة معينة للمواسعات غير متوفرة .
التوصيل على التوازي
التوصيل بهذه الطريقة يجعل كل مواسع موصول بصفيحته مباشرة مع البطارية ، ولهذا فان كل مواسع يشحن
مباشرة من البطارية الى ان يتساوى جهد كل مواسع مع جهد البطارية .
جـ م = جــ ١ = جـ ٢في التوصيل على التوازي تكون المواسعات متساوية الجهد
١٢كليةالشحنة الكلية تكون مساوية مجموع شحنة المواسعات + =
المواسعة المكافئة: كلية = + ومنها س م جـ = جـ س١ + جـ س٢
س م =س ١ +س ٢ ١٢
لكن :كليةس م =
جـ
ملاحظة تكون المواسعة المكافئة في حالة التوازي اكبر من اكبر مواسعة في الدارة
حال خاصة : في حال تساوت المواسعات في حالة التوازي فإن س م = ن × س
ن : عدد المواسعات س : قيمة المواسعة الواحدة
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٩
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
ملاحظة
التوصيل على التوالي
والتوصيل على التوالي يجعل صفيحة المواسع الاول المتصلة بالقطب الموجب للبطارية تكتسب شحنة
موجبة (+ ) فتشحن الصفيحة المقابلة لها بالحث بشحنة سالبة ( - ) اما المواسع الثاني فتكتسب صفيحته
المتصلة بالقطب السالب للبطارية شحنة سالبة (-ش) وتشحن الصفيحة المقابلة لها بالحث بشحنة موجبة (+ ).
في حالو التوصيل على التوالي تكون المواسعات متساوية في الشحنة
الجهد الكلي ( جهد البطارية ) يكون مساويا مجموع جهد المواسعات
المواسعة الكافئة :
١٢كلية = =
جـ ك = جــ ١ + جـ ٢
جـ = جـ ١ + جـ ٢
= س م + س ١
س ٢
جـ س م =
= س م ١
س ١١
س ٢١
س ٣١
+ + ....... +
المواسعة المكافئة في حالة التوالي تكون اصغر من اصغر مقاومة في الدارة
حالة خاصة : في حال تساوت المواسعات في حال التوالي : س=س/ن
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ١٠
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
التوصيل
توازيتوالي
١٢كلية = =
جـ ك = جــ ١ + جـ ٢
= س م ١
س ١١
س ٢١
س ٣١
+ + ....... +
جـ م = جــ ١ = جـ ٢
١٢كلية + =
س م =س ١ +س ٢
المواسعة المكافئة : هي المواسعة الواحدة التي يمكن ان تحل محل مجموعة من المواسعات دون ان تحدث
تغيرات في الدارة الكهربائية .
أمثلة متنوعة
+-
ب أ
fس ٢ = ٦ fس ١ = ٣
+-
ب أ
fس م = ٢
ســـــؤال 1
أحسب المواسعاة المكافئة في الحالات الآتية :
+-
+-
+-
fس ١ = ١٠fس ٢ = ٤
fس ٣ = ٦
fس ٣٢= f١٠س ١ = ١٠
fس م = ٥
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ١١
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
fس ١ = ٦
fس ٢ = ٤
fس ٣ = ٥ ب أ ب أ fس م = ٢
س ١ = ١
س ٢ = ١
س ٣ = ١
س ٤ = ١
س ٣ = ١٥س ٤ = ٩ س ٥ = ٢
س ١ = ١٨
س ٢ = ٣٦
س ٢= ٦
س ٤ = ١٦
س ٣ = ٩
س ١= ٣
د
هـ
قيمة كل مواسعة
= ٤ ميكرو فاراد
س ١ س ٢
س ٣ س ٤
س ٥
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ١٢
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
fس ١ = ١
fس ٢ = ٣
fس ٣ = ٥ ب أ
fس ٢ = ٣
fس ١ = ١
fس ٣ = ٥ بأ
fس ٣١= f٣س ٢ = ٣
fس م = ٢
أ
ب
٢
٢
٤
٥
١
f
ff
f
f
١f
١f
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ١٣
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
fس ٢ = ٦ fس ١ = ٣
ملاحظة نعبر عن فرق الجهد بالاشكال الاتية :
+-
س ٢س ١
جـ
ص س
س ٢ س ٣س ١
V
بأ
هـد
يعبر ( جـ ) عن فرق الجهد الكلي حول المواسعات يعبر ( جـ أ ب ) عن فرق الجهد الكلي حول المواسعات
ويعبر ( جـ د هـ ) عن جهد المواسع ( س ٢ ) فقط ويعبر (جــ س ص ) عن جهد المواسع ( س ٢ ) فقط
من خلال الاشكال التالية احسب في كل حالة :
١) المواسعة المكافئة ٢ ) شحنة وجهد كل مواسع ٣ ) طاقة كل مواسع
Vقراءة الفولتميتر حول مواسع تعبر عن جهد المواسع = جـ س ص
ســـــؤال 2
١٥ فولت
fس ٣ = f٣س ٢ = f٩س ١ = ١٨
أ )
ب ) واجب اذا كان جـ ب = ٣٠ فولت
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ١٤
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
في الشكل المجاور ، اذا كان ( جــ اب = ٤٠ فولت ) وقراءة الفولتميتر = ٣٠ فولت ، احسب ( س ٢ )
V
fس ٢ = ؟؟fس ١ = ١٠
ب أ
ســـــؤال 3
ســـــؤال 4
بالاعتماد على الشكل المجاور واذا كانت مواسعة الاول ( ٥ ميكرو فاراد. وفرق الجهد بين النقطتين ( أ ، ب )
( ١٨ فولت ) ، احسب :
١) مواسعة المواسع الثاني ( الجواب = ٧٫٥ ميكرو فاراد )
٢) الطاقة المختزلة في المواسع المكافئ ( الجواب = ١٣٥٠ ميكرو جول )
ب أ س ٢ س ١
جـ = ٣٠ فولت
ســـــؤال 5
بالرجوع للشكل المجاور ، اذا علمت ان شحنة المواسع الاول ( ٣٠٠ ميكرو كولوم ) احسب فرق الجهد
الكهربائي لمصدر الشحن .
الجواب ( جـ = ٥٠ فولت )
مصدر شحن
fس ٢ = f١٠س ١ = ١٥
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ١٥
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
يبين الشكل مواسعين متصلين معا على التوالي وموصولين الى مصدر فرق جهد كهربائي ( جـ ) ، معتمدا على
القيم الواردة على الشكل واذا علمت ان قراءة الفولتمميتر تساوي ( ٥٠ ) فولت . دون الاستعانة بالمواسعة
المكافئة للمجموعة احسب :
١) الشحنة الكلية في الدارة .
٢) فرق جهد المصدر ( جـ )
٣ ) الطاقة الكلية المختزنة في المجموعة .
V
V
جـ = ٣٠ فولت
س ١ = ٣ × ١٠ فاراد ٦-
س ٢ = ٥ × ١٠ فاراد ٦-
ســـــؤال 6
ســـــؤال 7
معتمدا على البيانات في الشكل المجاور ، وذا علمت ان الشحنة المختزلة في المواسع ( س ) تساوي ( ٣٠ )
ميكرو كولوم ، وان ( جـ اب = ١٥ فولت ) ، احسب مواسعة المواسع ( س ٣ ).
س ١ = ١ × ١٠ فاراد ٦-
س ٢ = ٢ × ١٠ فاراد ٦-
س ٣
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ١٦
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
في الشكل اذا كانت قراءة الفولت ميتر ( ٤٠ ) فولت ، فاحسب :
١- شحنة س ٣
٢- جـــ اب
٣ - الطاقة المختزلة في المواسع الاول .
V
س ١ = ٣ × ١٠ فاراد ٦-
س ٢ = ٦ × ١٠ فاراد ٦-
س ٣ = ٤ × ١٠ فاراد ٦-
أ ب
ســـــؤال 8
في الشكل المجاور ، اذا كانت قراءة الفولتميتر تساوي ( ١٠ فولت ) واكانت قيم المواسعات معطاة
بالميكرو فاراد ، احسب :
١- المواسعة المكافئة للمجموعة .
٢- الشحنة على المواسع الثالث .
ســـــؤال 9
س ١ = ٢
س ٢ = ٤
س ٣ = ٣
V
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ١٧
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
يبين الشكل ( ٣ - ٢١ ) مجموعة من المواسعات بين النقطتين ( هـ ، د ) ، اذا علمت ان المواسعات متساوية
في المواسعة ، ومواسعة كل منها ( ٣ ) ميكرو فاراد و ( جــ ا د = ٦ ) فولت ، احسب :
أ ) الشحنة الكلية لمجموعة المواسعات .
ســـــؤال 10
ســـــؤال 11
اذا كانت مواسعة الثلاثة ( س ١ = ٣س ، س ٢ = س ، س ٣ = ٥س )
١) جد المواسعة المكافئة للمجموعة بدلالة ( س ) .
٢) رتب هذه المواسعات وفقا لشحنتها تنازليا .
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ١٨
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
في الشكل المجاور اذا كانت الطاقة المختزلة في المواسعات الثلاثة ( ١٤٤ × ١٠ ) جول ، وفرق الجهد بين طرفي
البطارية ( ١٢ ) فولت فاحسب :
١ ) الطاقة المختزلة في المواسع الاول .
٢) مواسعة المواسع الثاني .
٦-
ســـــؤال 12
وصلت مجموعة من المواسعات الكهربائية مع بعضها كما في الشكل المجاور ، فاذا علمت ان فرق الجهد
الكهربائي بين النقطتين ( أ ، ب ) يساوي ( ٤ فولت ) وبالاعتماد على القيم المثبتة على الشكل وحيث المواسعات
بالميكروفاراد ، احسب :
١) الشحنة الكلية في المجموعة المواسعات .
٢) مقدار المواسعة الرابعة .
س ٢ = ٩
س ٤
س ٣ = ١٨
س ١ = ٢٤
= ٣٢ × ١٠ كل٦-
١
ســـــؤال 13
بأ
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ١٩
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
الشحنة الكلية لمجموعة الموا سعات .
( ١ ) ٢
(٣ ) ٤
٢+١
٤+٢
٣+٢
٤+١
س ٢
س ٤
س ٣
س ١
ود
ســـــؤال 14
تزداد مواسعة المواسع ذو اللوحين المتوازيين المشحون والمعزول بزيادة :
١) شحنته ٢) مساحة بين لوحيه ٣) المسافة بين لوحيه ٤) فرق الجهد بين لوحيه
ســـــؤال 16
مواسعان يتصلان على التوالي مع مصدر فرق الجهد . مساحة صفيحتي المواسع الثاني ضعفا مساحة
صفيحتي المواسع الاول ، والبعد بين صفيحتي كل المواسعين متساو اذا كانت الطاقة المختزنة في المواسع الاول
٦ ميلي جول فاحسب مقدار الطاقة المختزنة في المواسع الثاني .
مواسعان ( س ١ = ٢٥ ، س ٢ = ٥ ) ميكروفاراد وصلا على التوازي مع مصدر جهد ( ١٠٠ ) فولت ،
فكانت الطاقة المختزنة في المجموعة ( ط ) اذا اردنا ان يختزن المواسعان الطاقة نفسها عند توصيلهما على التوالي ،
فما فرق جهد المصدر الذي يحقق ذلك ؟
ســـــؤال 17
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٢٠
ســـــؤال 15
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
معتمدا على البيانات المثبتة في الشكل في اي الحالتين ( أ ، ب ) يكون مقدار الطاقة المختزلة في المواسعة
المكافئة اكبر ؟ فسر اجابتك .
ســـــؤال 18
ضع دائرة حول رمز الاجابة الصحيحة في كل مما ياتي :
١) مواسع ذو صفيحتين متوازيتين مشحون ، والطاقة المختزنة فيه ( ط ) ، اذا زاد فرق الجهد بين صفيحتيه الى ثلاثة
اضعاف ما كان عليه ، فان الطاقة المختزنة فيه تصبح :
أ) ب) جـ ) د )
٢) مواسعان متساوين في المساحة ، البعد بين صفيحتي المواسع الثاني ضعفي البعد بين صفيحتي المواسع الاول
، وصلا مع بطارية على التوالي . انظر الشكل ( ٣-١٩ ) ، اذا كان المجال الكهربائي بين صفيحتي المواسع الاول
( مـ ) فان المجال بين صفيحتي المواسع الثاني :
أ) مــ ب) جـ) ٢مـ د) ٤مـ
١٣
١طـ ٩طـ ٣طـ ٩
طـ
مـ٢
ســـــؤال 19
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٢١
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
شحن مواسع بواسطة بطارية ، ثم فصل عنها فكانت الطاقة المختزنة فيه ( ط ) ، اذا زاد البعد بين صفيحتيه الى
ضعفي ما كان عليه ، ومستعينا بهذه المعلومات اجب عن الفقرتين ( ٣ ، ٤ )
٣) ان الكمية الفيزيائية التي تبقى ثابة للمواسع هي :
أ) الجهد الكهربائي ب) المواسعة جـ) الشحنة د) الطاقة
٤) ان الطاقة المختزنة في المواسع تصبح :
أ) ب) ط جـ) ٢ط د) ٤ط
٥) اذا قل البعد بين صفيحتي مواسع ذي صفيحتين متوازيتين متصل ببطارية ، فاي العبارت الاتية تصف ما يحدث
لكل من جهده الكهربائي وماسعته الكهربائية ( على الترتيب ) :
أ) يقل ، يزداد ب) يقل ، تبقى ثابته
جـ) يبقى ثابتا ، تزداد د) يزداد ، تقل
طـ٢
المواسعات في التطبيقات العملية
يوجد تصميمات عديدة للمواسعات ، منها : المواسع الاسطواني الذي يتكون من شريطين ملفوفين على شكل
اسطوانة يفصل بينهما شريط من مادة عازلة ، ( علل ) يمكننا هذا التصميم من الحصول على مواسع صفيحتيه
كبيرة وتفصل بينهما مسافة صغيرة : ما يعني زيادة قدرة المواسع على تخزين الشحنة .
فسر : يوجد حد اقصى للطاقة التي يمكن تخزينها في المواسع .
لان المواسع له حد اعلى في تخزين الشحنة ، فاذا زادت على هذا الحد يزداد الجهد ويحدث تفريغ كهربائي
عبر المادة بين الصفيحتين : ما يودي الى تلف المواسع .
على ماذا يدل الرقم المكتوب على المواسع ؟
يدل عل الحد الاعلى للجهد المسموح توصيل المواسع به .
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٢٢
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
من التطبيقات العملية للمواسعات ، دارة المصباح الوماض في الة التصوير الفوتوغرافي ( الفلاش ) .
ومبدا عمله يكون : عند الضغط على مفتاح التشغيل تغلق دارة ( المواسع-المصباح ) فيحدث تفريغ لشحنة
المواسع في المصباح ، اي تتحر الطاقة المختزلة في المواسع وتتحول الى طاقة ضؤئية .
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٢٣
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
ت عا
سوا
لما
=س
جـ
=ل
ميال
جـ
( وم
ول ك
)
(ت
ول( ف
جـ
س =
ل مي
ال
=س
ف
ى عل
عة س
والم
د اتم
تعية
سند
لهد ا
عالأب
ا
حة سا
لمع ا
مية
ردط
ة اف
سلم
ع ا م
يس
عك
جـ
=
طـ ١ ٢
=
طـ ١ ٢
س٢ جـ
س
=
طـ ٢
١ ٢
تعا
سوا
لمل ا
صيتو ل
صيتو
ال
ي
والت
يواز
ت
يةكل
١٢
=
=
ـ ٢ج
+ ١
جــ =
ك جـ
م س
=١
١س ١٢١س
١س ٣+
+ ..
....
. +
٢جـ
= ١
جــ =
م جـ يةكل
١٢
+
=
٢س
+ س ١
= س م
قة طا
ال=
ثثل
لمة ا
حسا
م
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٢٤
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
شتوي ٢٠٠٨مواسع كهربائي ذو لوحين متوازيين مواسعته ( ٣×١٠ ) فاراد ، وصل لوحاه بفرق جهد مقداره (٢٠ ) فولت .
اذا علمت ان المسافة بين لوحيه (١٧٫٧×١٠ )م والوسط الفاصل بينهما هواء ،ن احسب :
١) الشحنة على كل من لوحيه . ٢) مساحة اي من لوحيه .
= س جـ
= ( ٣×١٠) ( ٢٠ ) = ٦٠×١٠ كولوم على اللوح الاول
= ٦٠ × ١٠ كولوم للاشارة السالبة ، على اللوح الثاني
٣-
١١-
+-١١-
١١- ١١-
= ف٢ ) س = س ف
= ( ١٧٫٧ × ١٠ ) ( ٣ × ١٠ )
٨٫٨٥ × ١٠
٣-١١-
= ٦ × ١٠ م -١٢٢-
٢
الحل :
شتوي ٢٠٠٨
معتمدا على البيانات المثبتة على الشكل ، واذا علمت ان جـ أ ب = ٢٠ فولت ، وقراءة الفولتميتر = ( ٨ ) فولت
احسب :
١) الشحنة على كل من المواسعين ( س ١، س٢)
٢) مواسعة المواسع ( س٣ ).
V
V
س ١ = ٢ × ١٠ فاراد ٦-
س ٢ = ٤ × ١٠ فاراد ٦-
أ ب
س ٣
١ ) ١ = جـ ١ س ١ = ٨ × ٢ × ١٠ = ١٦ × ١٠ كولوم ٦-٦-
٢ = جـ ٢ س ٢ = ٨ × ٤ × ١٠ = ٣٢ × ١٠ كولوم ٦-٦-
١٦ × ١٠ + ٣٢ × ١٠ = ٤٨ × ١٠ ٢ ) ٣ = ١ + ٢ =٦-٦-٦-
جـ ٣ = جـ أ ب - جـ فولت = ٢٠ - ٨ = ١٢ فولت
٣س ٣ = جـ ٣
٤٨ × ١٠
١٢
٦-
٤ × ١٠ فاراد = = ٦-
الحل :
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٢٥
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
٢ ) جـ أ د = جـ ٣٢ = س ٣٢٣٢ =
٤٥ × ١٠ ٦ × ١٠
٦-
٧٫٥ فولت = -٦
٣١ ) طـ ٣ = س ٣ جـ ٢ ٢
٢
١= × ٤ × ١٠ × ( ٧٫٥ ) = ( ١١٢٫٥ × ١٠ ) جول ٢
٢٦-٦-
شتوي ٢٠١٤
معتمدا على الشكل المجاور وبيانته . اذا كان فرق الجهد بين النقطتين ( ب ، د ) يساوي (١٥ ) فولت فاحسب :
١) المواسعة المكافئة لمجموعة المواسعات .
٢ ) فرق الجهد بين النقطتين ( أ ، د ) .
٣) الطاقة المختزنة في المواسع ( س٣ )
س ١ = ٢ × ١٠ فاراد ٦-
س ٣ = ٤ × ١٠ فاراد ٦-
س ١ = ٣ × ١٠ فاراد ٦-
الحل :
٣f ) ( س ٢ ، س ٣ ) توازي س ٣٢ = س ٢ + س ٣ = ٤+ ٢ = ٦
١س ٣٢ ، س ١ توالي = س م
١+ س ٣٢
١= س ١
١ ٦ +
١٣
٢f= س م
شتوي ٢٠١٣ب ) ثلاثة مواسعات كهربائية متماثلة ، المواسعة الكهربائية ، المواسعة الكهربائية لكل منها ( ٦× ١٠ ) فاراد
تتصل معا كما في الشكل ، فاذا كانت شحنة المواسع ( س١ ) تساوي ( ١٢×١٠) كولوم ، احسب :
١) الطاقة الكهربائية المختزنة في المواسع (س١).
٢) فرق الجهد بين طرفي المصدر .
٦-
٦-
س ٢س ١
س ٣
١ ) طـ ١ = ١س ١ ٢
( ١٢ × ١٠ ) ١
٦ × ١٠
٢ ٦-
٦-١٢ × =
٢ ) جـ ١ = س ١
١
٢
= ( ١٢ × ١٠ )
٦ × ١٠
٢ ٦-
٦-
١٫٢ × ١٠ جول = ٥-
٢٠ فولت =
وبما أن المواسعات متاماثلة على التوالي تكون الجهود متساوية
جـ ( المصدر) = ٢ × ٣ = ٦ فولت أو جـ ( المصدر ) = ٢ + ٢ +٢ = ٦ فولت
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٢٦
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
وصلت مجموعة من المواسعات الكهربائية مع بعضها كما في الشكل المجاور ، فاذا علمت ان فرق الجهد
الكهربائي بين النقطتين ( أ ، ب) يساوي ( ٤ ) فولت ، وبالاعتماد على القيم المثبتة على الشكل ، احسب :
١) الشحنة الكلية في مجموعة المواسعات .
٢) مقدار المواسعة الكهربائية (س٤).fس ٣ = ١٨ fس ٢ = ٩
fس ١ = ٢٤
س ٤
ج ) ١ - ك = ١ = ٣٢ × ١٠ كولوم ( من الشكل )
٢ - س م =
٦-
جـ كلي
٣٢ × ١٠ =الكلية ٤
٦-
س م = ٨ × ١٠ فاراد ٦-
س ٣٢ = ( س ٢ ، س ٣ ) توالي س ٢ × س ٣
س ٢ + س ٣ =
٩ × ١٨
٩ + ١٨ ٦ × ١٠ فاراد =
٦-
( س ٣٢ ، س ٤ ) توازي
س م
١
س ٤٣٢ = س ٣٢ + س ٤ = ( ٦ + س ٤ ) × ١٠ فاراد ٦-
= ( س ١ ، س ٤٣٢ ) توالي ١
٢٤ +
١
٦ + س ٤
س ٤ = ٦ × ١٠ فاراد ٦-
صيفي ٢٠١٦
صيفي ٢٠١١
س ٣ = ٤ × ١٠ ٦-
س ٢ = ٦ × ١٠ ٦-
س ١ = ٣ × ١٠ ٦-
كهـ
ب) اعتمادا على البيانات على الشكل المجاور ، واذا علمت ان جهد ( هـ ك ) = ٢٠ فولت
احسب : ١) فرق الجهد بين طرفي المصدر الكهربائي .
٢) الطاقة المختزنة في المواسع ( س٢) .
الحل :
الحل :
ب - جهد المصدر = جهد ( س ١ ) + جهد ( س ٢ )
٢٠ × ٣ × ١٠ ١= ١ - ١ = جـ هـ ك × س ١ ٦-
= ٦٠ × ١٠ كولوم ٦-
= ٦٠ × ١٠ كولوم ٢ ١= ٦-
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٢٧
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
جـ ٢ = س ٢
٢ =
٦٠ × ١٠
٦ × ١٠
٦-
١٠ فولت = -٦
جهد المصدر = ٢٠ +١٠ = ٣٠ فولت
١ ٢ - طـ ٣ = جـ ٣ × س ٣ ٢
١ = ( ٣٠ ) × ٤ × ١٠٢
٦- ٢ =١٨ × ١٠ جول
٤-
د
هـ
س ١ س ٢
س ٣ س ٤
س ٥
أ ) احسب المواسعة المكافئة لمجموعة المواسعات بين النقطتين ( د ، هــ )
علما انها متساوية وقيمة كل منها ( ٢) مايكرو فاراد .
fس ٢٤١ = ٢+ ٢ = ٤ ( توازي )
( توازي ) fس ٥٤٣ = ٢+٢+٢ = ٦
س ٢١ مع س ٥٤٣ توالي
س ك = ٤ × ٦
٦+٤f= ٢٫٤ توالي
شتوي ٢٠١١
الحل :
س ١ = ٦ × ١٠ فاراد ٦-
س ٢ = ٣ × ١٠ فاراد ٦-
س ٣ = ١٨× ١٠ فاراد ٦-
يبين الشكل مجموعة من المواسعات الموصولة معا اذا كانت شحنة المواسع ( س ١) تساوي (١٤٤ × ١٠ )
كولوم فاحسب :
١) المواسعة المكافئة لمجموعة المواسعات .
٢) شحنة وجهد المواسع ( س٣ ).
٦-
شتوي ٢٠٠٩
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٢٨
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي
س ١ ، س ٢ توازي
س م = ( ٦ + ٣ ) × ١٠ = ٩ × ١٠ فاراد ٦-٦-
٩ × ١٨ س م = س م ، س ٣ توالي ٢٧
× ١٠ = ٦ × ١٠ فاراد ٦-٦-
( ١
( ٣ = ١ + ٢ ٢
جـ ١ = جـ ٢ = س١
١
١٤٤ × ١٠ ٦ × ١٠
= ٦-
٢٤ فولت = -٦
٢ = س ٢ جـ ٢
= ٣ × ١٠ × ٢٤ = ٢ × ١٠ كولوم ٦-٦-
( ١٤٤ × ١٠ ) + ( ٧٢ × ١٠ ) ٣ == ٢١٦ × ١٠ كولوم -٦-٦
٦-
٣ جـ ٣ = س ٣
٢١٦× ١٠ ١٨× ١٠
= ٦-
١٢ فولت = -٦
س ١
س ٣س ٢
ب) ثلاث مواسعات مواسعة كل منهم ( ٦×١٠) فاراد ، متصلة معا كما في الشكل ، اذا علمت ان شحنة س٣
(٣٦٠ × ١٠ ) كولوم ، احسب :
١) السعة المكافئة للمجموعة
٢) فرق الجهد ( أ ب ) .
٦-
٦-
الحل :
ب ) المواسعات موصوله مع� على التوازي
س م = س ١ +س ٢ +س ٣ = ٣ ( س )
س ك = ٣ × ٦ × ١٠ = ١٨ × ١٠ فاراد
٢ ) جـ أ ب = جهد أي مواسع =
٦-٦-
س ٣
٣٦٠ × ١٠ = ٣
٦ × ١٠ = ٦٠ فولت
٦-
٦-
صيفي ٢٠١٠
الاستاذ محمد محيسن الأستاذ احمد عبيد االله ٢٩
الفصل الثالثالمواسع الكهربائي