شارح الدرس: حساب شدة التيار الكهربي المار في سلك العلوم • الصف الثالث الإعدادي

مثال ١: حساب تدفُّق الشحنة بمعلومية شدة التيار

يوضِّح الشكل دائرة كهربية تحتوي على بطارية ومصباح. تبلغ شدة التيار في الدائرة ٢ أمبير. ما مقدار الشحنة التي تتدفَّق عبر النقطة (أ) في الدائرة خلال ثانية واحدة؟

الحل

تذكَّر أن أمبير واحدًا من شدة التيار يُعرَف بأنه كولوم واحد من الشحنة المارة بنقطة خلال ثانية واحدة.

تخبرنا المسألة أن شدة التيار في الدائرة تساوي ٢ أمبير.

ومن ثَمَّ، فإننا نَعرف أنه يمر ٢ كولوم من الشحنة بالنقطة (أ) خلال ثانية واحدة.

مثال ٢: المقارنة بين التيارات المارة في عدة دوائر كهربية

يُركِّب سيف ثلاث دوائر كهربية. يقيس كمية الشحنة المُتدفِّقة في كل دائرة خلال نفس الفترة الزمنية. يوضِّح الجدول الآتي النتائج التي توصَّل إليها.

في أيِّ دائرة تكون شدة التيار أكبر؟

الحل

تذكَّر أنه يمكن حساب شدة التيار باستخدام الصيغة: حيث يمثِّل شدة التيار، ويمثِّل الشحنة، ويمثِّل الزمن.

نعوِّض بالقيم المذكورة في الجدول في المعادلة السابقة لحساب قيم شدة التيار ، ، . تُشير الأرقام ١، ٢، ٣ إلى الدوائر التي تُقاس بها شدة التيار.

وبالتعويض عن قيمتَي الشحنة والزمن للدائرة ١، نجد أن:

إذن شدة التيار في الدائرة ١ تساوي ٤ أمبير.

إذا انتقلنا إلى الدائرة ٢، نجد أن لدينا:

شدة التيار في الدائرة ٢ تساوي ٥ أمبير.

بالنسبة إلى الدائرة ٣:

ومن ثَمَّ، فإن شدة التيار في الدائرة ٣ تساوي ٢٫٤ أمبير.

إذن شدة التيار في الدائرة ٢ هي الأكبر.

مثال ٣: المقارنة بين التيارات المارة في عدة دوائر كهربية

يوضِّح الشكل دائرتين كهربيتين: الدائرة ١ والدائرة ٢. في الدائرة ١، يتدفَّق ٢٨ كولوم من الشحنة عبر المصباح خلال ١٤ ثانية. وفي الدائرة ٢، يتدفَّق ٩ كولوم من الشحنة عبر الجرس خلال ٣ ثوانٍ. في أي دائرة تكون شدة التيار أكبر؟

الحل

نريد المقارنة بين شدة التيار في دائرتين كهربيتين مختلفتين. هيا نتذكَّر الصيغة المستخدَمة لحساب شدة التيار: حيث يمثِّل شدة التيار، ويمثِّل الشحنة، ويمثِّل الزمن. يمكننا حساب شدة التيار في الدائرتين بالتعويض بقيمتَي الشحنة والزمن المعلومتين لكل دائرة في هذه المعادلة.

بالنسبة إلى الدائرة ١، لدينا:

إذن نجد أن شدة التيار في الدائرة ١ تساوي ٢ أمبير.

بالنسبة إلى الدائرة ٢، لدينا:

شدة التيار في الدائرة ٢ تساوي ٣ أمبير.

إذن شدة التيار في الدائرة ٢ هي الأكبر.

مثال ٤: العلاقة بين شدة التيار ومقدار الشحنة المتدفِّقة في دائرة كهربية

يوضِّح الشكل دائرة كهربية تحتوي على بطارية ومصباح. مقدار الشحنة المتدفِّقة عبر النقطة (أ) خلال ثانية واحدة يساوي ١٢ كولوم. إذا زاد مقدار الشحنة المتدفِّقة عبر النقطة (أ) خلال ثانية واحدة إلى الضعف، فبأيِّ مُعامِل تتغيَّر شدة التيار المار في الدائرة؟

الحل

نريد أن نفهم كيف تؤثِّر مضاعفة مقدار الشحنة المتدفِّقة عبر نقطة على التيار في دائرة كهربية. يمكننا البدء بتذكُّر معادلة شدة التيار: حيث يمثِّل شدة التيار، ويمثِّل الشحنة، ويمثِّل الزمن. نستخدم هذه الصيغة لإيجاد قيمتين لشدة التيار، وسنُطلِق عليهما ، . يحدِّد الرمزان ، أيُّ الدائرتين يتدفَّق بها المقدار الأصلي، وأيُّهما يتدفَّق بها المقدار المضاعف من الشحنة.

ولحساب المقدار الأصلي من شدة التيار، لدينا: ما يعني أن المقدار الأصلي لشدة التيار يساوي ١٢ أمبير.

ومن ثَمَّ، بعد زيادة مقدار الشحنة إلى الضعف، يتدفَّق ٢٤ كولوم عبر النقطة (أ) خلال ثانية واحدة. بالتعويض بهذه القيمة في المعادلة، نجد أن:

بعد زيادة الشحنة، تصبح شدة التيار ٢٤ أمبير.

إذن زيادة الشحنة التي تتدفَّق عبر النقطة (أ) خلال ثانية واحدة بمعامل مقداره ٢ تسبِّب زيادة شدة التيار بمعامل مقداره ٢.

مثال ٥: فهم التيار الكهربي المار في دائرة

اذكر المقصود بجملة التيار الكهربي في الدائرة الكهربية.

الحل

مطلوبٌ منا كتابة وصف موجز لجملة «التيار الكهربي في دائرة كهربية». في البداية، تذكَّر أن التيار الكهربي يعبِّر عن تدفُّق الشحنة الكهربية. وتقيس شدة التيار المعدل الذي تتدفَّق به الشحنة عبر شيء ما.

في الدائرة الكهربية، تتحرَّك الإلكترونات السالبة الشحنة عبر سلك. ونحن نقيس التيار المار بنقطة واحدة في هذا السلك.