فیزیک سوم تجربی ، ریاضی و پایه یازدهم – جریان الکتریکی و مدارهای جریان مستقیم

تدریس کامل مبحث جریان الکتریکی و مدارهای جریان مستقیم در فیزیک سوم تجربی ، ریاضی و پایه یازدهم

در این مقاله مبحث جریان الکتریکی و مدارهای جریان مستقیم را به طور کامل در قالب جزوه و چندین فیلم اموزشی فیزیک ۳ تدریس می کنیم. این مبحث یکی از سرفصل های اصلی کتاب های فیزیک سوم تجربی ، ریاضی و فیزیک یازدهم می باشد.

در این مقاله به تدریس مطالب مهمی از جمله جریان الکتریکی ، جریان مستقیم ، الکترون آزاد ، رسانای اهمی ، آزمایش قانون اهم ، مقاومت الکتریکی هادی ، رنگ های مقاومت الکتریکی ، انواع مقاومت های الکتریکی ، محاسبه توان الکتریکی ، قاعده حلقه ، مدارهای تک حلقه ای و چند حلقه ای ، مقاومت معادل و … می پردازیم.

برای تمام این مطالب تعداد زیادی فیلم اموزشی فیزیک ۳ ارائه کرده ایم. جواب پرسش های فیزیک سوم تجربی و ریاضی و جواب تمرین های فیزیک ۳ تجربی و ریاضی و همچنین فیزیک یازدهم به صورت فیلم آموزشی درسی ارائه گردیده است.

به همه دانش آموزان ، داوطلبان کنکور رشته تجربی و کنکور رشته ریاضی توصیه می کنم مطالب این مقاله را به دقت مطالعه کرده و فیلم ها را ببینند.

فیلم آموزشی درسی – درس اول: جریان الکتریکی

فیزیک سوم تجربی – جریان الکتریکی

سوال : آیا هر بار الکتریکی متحرکی جریان الکتریکی ایجاد می کند؟

پاسخ : خیر – برای این که جریان الکتریکی داشته باشیم باید یک انتقال خالص بار از یک سطح معین رخ دهد.فیزیک سوم تجربی برای ایجاد جریان الکتریکی ، باید در رسانا یک میدان الکتریکی ایجاد شود تا این میدان الکتریکی به الکترون های آزاد نیرو وارد کرده و آن ها را وادار به حرکت کند و جریان الکتریکی ایجاد شود .فیزیک سوم تجربی الکترون های آزاد بر خلاف جهت میدان الکتریکی حرکت می کنند چون بار آن ها منفی است . وقتی میدان الکتریکی را به فلز اعمال می کنیم ، الکترون ها حرکت کاتوره ای خود را  قدری تغییر می دهند و با سرعتی متوسط موسوم به سرعت سوق در خلاف جهت میدان ، سوق پیدا می کنند که این باعث می شود در رسانا جریان الکتریکی ایجاد شود.

فیزیک سوم تجربی

دلیل کوچک بودن سرعت سوق الکترون های آزاد را در تصویر زیر می توانید ببینید.

الکترون های آزاد در حین حرکت مدام به شبکه های یونی و بارهای مثبت فلز برخورد می کنند و مدام از سرعت آنها کاسته می شود و به جای یک مسیر مستقیم یک مسیر زیگزاگ را طی می کنند.فیزیک سوم تجربی سوال : اگر سرعت سوق الکترون های آزاد این قدر کوچک است . پس چرا سرعت جریان این قدر زیاد است ؟

پاسخ : سر تا سر فلز پر از الکترون های آزاد است. وقتی میدان الکتریکی در رسانا اعمال می شود، الکترون های آزاد همدیگر را هل می دهند. در واقع میدان باعث می شود الکترون ها انرژی خود را به سرعت به الکترون های مجاور خود بدهند. این فرآیند به سرعت و به طور مداوم ادامه پیدا می کند.

جریان الکتریکی متوسط

فیزیک سوم تجربی

فرمول جریان الکتریکی به صورت زیر است: فیزیک سوم تجربی مثال : ولتاژ باتری یک ماشین حساب جیبی ۳V است و وقتی ماشین حساب روشن است ، این باتری باعث عبور جریان  ۰/۱۷mA از آن می شود . اگر این ماشین حساب یک ساعت روشن باشد :

الف – در این مدت چقدر بار از مدار می گذرد؟

باید از فرمول جریان الکتریکی متوسط استفاده کنیم

فیزیک سوم تجربی

ب – باتری چقدر انرژی به مدار ماشین حساب می دهد ؟

فیزیک سوم تجربی

فیلم آموزشی درسی فیلم دوم : مقاومت رساناهای اهمی

فیزیک سوم تجربی – مقاومت رساناهای اهمی

عوامل موثر بر مقاومت رساناهای اهمی

قانون اهم : برای فلزات ، نسبت اختلاف پتانسیل اعمال شده به دو سر رسانا به جریانی که از رسانا می گذرد ، همواره برابر مقدار ثابتی است .فیزیک سوم تجربی

آزمایش قانون اهم

برای انجام آزمایش و تایید قانون اهم مداری به شکل زیر می بندیم. برای اندازه گیری ولتاژ دو سر مقاومت ، ولت متری به طور موازی با آن می بندیم. برای اندازه گیری جریان عبوری از مقاومت ، یک آمپر سنج را به طور متوالی با مقاومت در مدار قرار می دهیم.

با تغییر ولتاژ ، جریان هم تغییر می کند. این تغییرات به گونه ای است که نسبت ولتاژ به جریان همواره مقداری ثابت است. این مقدار ثابت همان مقاومت الکتریکی رسانا است.فیزیک سوم تجربی همه رساناها از قانون اهم پیروی نمی کنند. به آن هایی که از قانون اهم تبعیت می کنند رساناهای اهمی و به سایر رساناها ، غیر اهمی گفته می شود.

سوال: آیا مقاومت رساناهای اهمی به اختلاف پتانسیل اعمال شده و جریان الکتریکی عبوری از مقاومت بستگی دارد؟

پاسخ : خیر . مقاومت الکتریکی هادی به هیچ کدام از این موارد ارتباط ندارد بلکه به ساختمان فیزیکی رسانا بستگی دارد.

آزمایش نشان می دهد مقاومت الکتریکی هادی (رسانا) به موارد زیر بستگی دارد.

طول رسانا (L) : مقاومت الکتریکی با طول سیم نسبت مستقیم دارد.

فیزیک سوم تجربی

سطح مقطع سیم (A) : مقاومت الکتریکی با سطح مقطع سیم نسبت عکس دارد .فیزیک سوم تجربی فیزیک سوم تجربی

جنس رسانا : مقاومت الکتریکی با مقاومت ویژه ی رسانا نسبت مستقیم دارد.

تاثیر جنس رسانا را با ضریبی به نام مقاومت ویژه نشان می دهیم. این ضریب را با حرف یونانی زیر نشان می دهیم. این حرف را بخوانید : رُفیزیک سوم تجربی

با توجه به مواردی که نام بردیم مقاومت رسانای اهمی از رابطه زیر بدست می آید:فیزیک سوم تجربی یکای هر کدام از کمیت ها در سیستم استاندارد SI نوشته شده است.

این رابطه برای سیم های رسانایی قابل استفاده است که دارای سطح مقطع یکنواخت باشند و از قانون اهم پیروی کنند .

مقاومت ویژه ی رسانا برای رساناهایی که از قانون اهم پیروی می کنند بکار می رود و فقط  به جنس رسانا و دمای آن بستگی دارد.

یکای این کمیت را در زیر می توانید ببینید.فیزیک سوم تجربی فیزیک سوم تجربی

مثال : طول و شعاع سیم مسی A به ترتیب دو برابر طول و شعاع سیم مسی B است . مقاومت سیم A چند برابر مقاومت سیم B است ؟فیزیک سوم تجربی فیزیک سوم تجربی فیزیک سوم تجربی

تغییر مقاومت ویژه با دما

گفتیم مقاومت ویژه ی یک رسانا به دما بستگی دارد .

بر خلاف آن چه به نظر می رسد مقاومت ویژه ی اکثر رساناها با افزایش دما زیاد می شود .

وقتی دمای یک رسانای فلزی افزایش می یابد ارتعاشات کاتوره ای اتم ها و یون های آن افزایش می یابد و موجب افزایش برخورد الکترون های آزاد با شبکه ی اتمی رسانای فلزی می شود و به این ترتیب مقاومت رسانا در برابر عبور جریان زیاد می شود .فیزیک سوم تجربی فیزیک سوم تجربی

این رابطه به صورت زیر است:فیزیک سوم تجربی می توانیم صورت این فرمول را در L ضرب و بر A تقسیم کنیم. با این کار به رابطه زیر می رسیم:فیزیک سوم تجربی فیزیک سوم تجربی در زیر نمودار تجربی مقاومت ویژه چند رسانای اهمی را بر حسب دما می توانید ببینید.فیزیک سوم تجربی در جدول می توانید زیر مقاومت ویژه و ضریب دمایی مقاومت ویژه چند رسانا را ببینید.

فیزیک سوم تجربی فیزیک سوم تجربی فیزیک سوم تجربی

ترمیستور

ترمیستورها دماسنج های مقاومتی هستند که شامل یک نیم رسانا یا اکسید فلزی اند و مقاومت آن ها با دما تغییر می کند. ویژگی آن ها این است که می توانند در ابعاد بسیار کوچکی ساخته شوند و به تغییرات دما به سرعت واکنش دهند.فیزیک سوم تجربی

فیلم آموزشی درسی – فیلم سوم : انواع مقاومت

فیزیک سوم تجربی – انواع مقاومت های الکتریکی

انواع مقاومت : مقاومت پیچه ای ( آجری ) – مقاومت ترکیبی

مقاومت پیچه ای

مقاومت های پیچه ای ، شامل پیچه ای از یک سیم نازک هستند که معمولا جنس آن ها از آلیاژهایی مثل نیکروم ( آلیاژ نیکل و کروم ) یا آلیاژ مگانین (مس – نیکل – منگز ) است.فیزیک سوم تجربی

رئوستا

ویژگی مهم رئوستا این است که مقاومت آن قابل تغییر است .فیزیک سوم تجربی در پتانسیومترها معمولا به جای سیم پیچ از یک ماده ی دیگر استفاده می شود . مثلا یک قطعه ی کربنیفیزیک سوم تجربی علامت رئوستا در نقشه ها و مدارهای الکترونیکی به یکی از دو صورت زیر است:فیزیک سوم تجربی

مطلب مرتبط:  فیزیک الکتریسیته و مغناطیس - پایه یازدهم ، سوم تجربی و ریاضی - بخش مغناطیس

مقاومت های ترکیبی

مقاومت های ترکیبی معمولا از کربن ، برخی نیم رساناها و یا فیلم های نازک فلزی ساخته می شوند که در داخل پوششی پلاستیکی قرار گرفته اند.

این مقاومت ها به شکل زیرند و مقدار مقاومت آن ها با ۳ رنگ مشخص می شود. فیزیک سوم تجربی حلقه رنگی چهارم حلقه تلورانس نامیده می شود. حلقه ی تلورانس مقدار مجاز انحراف از مقدار دقیق مقاومت را بر حسب درصد نشان می دهد. مقاومت الکتریکی این تجهیزات را با دستگاهی به نام اهم-متر اندازه می گیرند.

رنگ حلقه تلورانس یکی از موارد زیر می تواند باشد:

فیزیک سوم تجربی

در جدول زیر عدد مربوط به رنگ های مقاومت الکتریکی را می توانید ببینید.فیزیک سوم تجربی

نحوه ی خواندن حلقه های رنگی مقاومت

مقاومت را طوری در دست می گیریم که حلقه ی تلورانس در سمت راست قرار بگیرد و بقیه ی حلقه ها را از سمت چپ به راست می خوانیم. حلقه اول و دوم از سمت چپ دو رقم معمولی هستند و حلقه سوم ۱۰ به توان عدد رنگ سوم را نشان می دهد.

برای یادگیری بهتر به فیلم آموزشی بالا توجه کنید.

مثال : مقدار مقاومت نشان داده شده در شکل چقدر است ؟فیزیک سوم تجربی فیزیک سوم تجربی

مثال : مقدار این مقاومت چند اهم است؟فیزیک سوم تجربی فیزیک سوم تجربی

فیلم اموزشی فیزیک ۳ – فیلم چهارم : آشنایی با نیرو محرکه الکترکی و مدار

نیرو محرکه ی الکتریکی و مدارها

در بالا گفتیم جریان الکتریکی عبارت است از آهنگ عبور جریان های الکتریکی از یک مقطع خاص از رسانا.

فرمول جریان الکتریکی متوسط این بود:فیزیک سوم تجربی رابطه قانون اهم به صورت زیر بود:فیزیک سوم تجربی گفتیم مقاومت رسانای اهمی به مشخصات فیزیکی آن ( طول – سطح مقطع و مقاومت ویژه ) بستگی دارد :فیزیک سوم تجربی با اعمال اختلاف پتانسیل به دو سر یک سیم رسانا ، در آن یک میدان الکتریکی ایجاد می شود. با این کار ، الکترون های آزاد در خلاف جهت میدان به حرکت در می آیند.

نیرو محرکه ی القایی

سوال : عامل ایجاد میدان الکتریکی و حرکت الکترون ها در سیم رسانا چیست ؟

پاسخ : منبع نیرو محرکه ی الکتریکی. مثل : باتری ، پیل های سوختی و مولدهای الکتریکی

شکل زیر نقش نیرو محرکه را در مدار به خوبی توصیف می کند.فیزیک سوم تجربی فیزیک سوم تجربی فیزیک سوم تجربی

شکل زیر یک مدار الکتریکی ساده شامل یک مقاومت ، یک باتری و مقداری سیم را نشان می دهد.فیزیک سوم تجربی کاری را که منبع نیروی محرکه ی الکتریکی روی واحد بار الکتریکی مثبت انجام می دهد تا در مدار جریان یابد ، اصطلاحا نیروی محرکه ی الکتریکی (emf) نامیده و با رابطه ی زیر تعریف می کنیم :فیزیک سوم تجربی

وقتی در دو سر رسانا اختلاف پتانسیل ایجاد می کنیم درون رسانا یک میدان الکتریکی ایجا می شود و الکترون ها طبق الگویی که دربالا توضیح دادیم در خلاف جهت میدان به حرکت در می آیند و این گونه در مدار جریان الکتریکی ایجاد می شود.فیزیک سوم تجربی قرارداد : به جای حرکت الکترون های آزاد ( با بار منفی ) در خلاف جهت میدان ، فرض می کنیم این بارهای مثبت هستند که در جهت میدان حرکت می کنند. ( یعنی فرض می کنیم بارها مثبتند و از پایانه ی مثبت به سمت پایانه ی منفی حرکت می کنند. )

با توجه به رابطه بالا یکای نیروی محرکه القایی ، ژول بر کولن است که اصطلاحا ولت نامیده می شود و آن را با حرف V بزرگ نمایش می دهیم.فیزیک سوم تجربی

انواع منبع نیرو محرکه

منبع نیرو محرکه ی الکتریکی آرمانی – منبع نیرو محرکه ی واقعی

منبع نیرو محرکه ی آرمانی : منبعی است که فرض می شود درون خود آن ، اتلاف انرژی وجود ندارد.

در مدارها منبع نیرو محرکه ی آرمانی را به یکی از دو صورت زیر نمایش می دهیم.فیزیک سوم تجربی

اختلاف پتانسیل بین دو پایانه یک منبع آرمانی با حرف یونانی زیر نماش داه می شود. ( این حرف را بخوانید اِپسیلُن )فیزیک سوم تجربی منبع نیرو محرکه ی واقعی : منبعی است که دارای مقاومت درونی است.

در عمل چیزی به نام نیرو محرکه آرمانی وجود ندارد چون تمام منبع ها دارای مقدار حداقل مقاومت هستند.

در مدارها منبع نیرو محرکه ی واقعی را به یکی از دو صورت زیر نمایش می دهیم.فیزیک سوم تجربی

اِپسیلُن مقدار اختلاف پتانسیل و r مقاومت درونی منبع را نشان می دهد.

دانلود فیلم اموزش فیزیک سوم تجربی – فیلم پنجم : مدار تک حلقه ای

فیزیک سوم تجربی – مدار تک حلقه ای

مدار تک حلقه ای مداری است که فقط از یک حلقه تشکیل شده باشد. ( شکل زیر )فیزیک سوم تجربی مدار تک حلقه ای فوق ، ساده ترین مدار تک حلقه ای ممکن است که فقط از یک منبع نیرو محرکه آرمانی ، قدری سیم و یک مقاومت تشکیل شده است.

در یک مدار تک حلقه به سادگی می توانیم اختلاف پتانسیل دو سر یک قطعه را بدست آوریم. کافی است از یک نقطه شروع کرده ، مدار را ساعتگرد یا پادساعتگرد دور زده ، تغییرات پتانسیل را در عبور از هر جزء مدار یادداشت کنیم و به نقطه اول برگردیم.

اگر در مدار بالا از نقطه دلخواه a شروع کرده ، مدار را ساعتگرد یک دور کامل بزنیم به نتیجه زیر می رسیم.فیزیک سوم تجربی سوال : اگر حلقه را از نقطه ی a به صورت پادساعتگرد دور بزنیم ، چه اتفاقی می افتد ؟

پاسخ : اگر حلقه را پادساعتگرد دور بزنیم به رابطه ی مقابل می رسیم :فیزیک سوم تجربی این یعنی فرقی نمی کند مدار را در کدام جهت دور بزنیم. نتیجه یکی است.

قاعده ی حلقه : در هر دور زدن کامل حلقه ای از مدار ، جمع جبری اختلاف پتانسیل های اجزای مدار باید صفر باشد .

مثال : نشان دهید قاعده ی حلقه ، برای مدار تک حلقه ای چیزی جز پایستگی انرژی نیست .فیزیک سوم تجربی کافی است رابطه ای را که در بالا بدست آوردیم در جریان و زمان عبور جریان ضرب کنیم.

فیزیک سوم تجربی

 

 

 

 

 

این نتیجه به سادگی نشان می دهد تمام انرژی ای که باتری بیرون می دهد توسط مقاومت مصرف می شود. ( با فرض ناچیز بودن مقاومت سیم ها )

سوال : اگر در مداری که بررسی کردیم به جای باتری آرمانی ، از یک باتری واقعی استفاده کنیم ، رابطه ی بدست آمده چه تغییری می کند؟فیزیک سوم تجربی فیزیک سوم تجربی

نتیجه نشان می دهد اختلاف پتانسیل دو سر باتری برابر است با نیرو محرکه تولیدی آن منهای پتانسیلی که توسط مقاومت درونی باتری مصرف می شود.

دو دستور العمل در حل مسأله های مدار تک حلقه ای

هر گاه در مدار در جهت جریان از مقاومت R یا r بگذریم ، پتانسیل به اندازه ی IR یا ir کاهش می یابد و اگر در خلاف جهت جریان حرکت کنیم ، پتانسیل به همان اندازه ها افزایش می یابد .

جهت نیروی محرکه ی الکتریکی باتری ها همواره از پایانه ی منفی به طرف پایانه ی مثبت است . بنابراین هر گاه از پایانه ی منفی به طرف پایانه ی مثبت حرکت کنیم ، پتانسیل به اندازه ی نیرو محرکه ی الکتریکی باتری افزایش می یابد و اگر در خلاف این جهت ( یعنی از پایانه ی مثبت به منفی ) حرکت کنیم ، پتانسیل به اندازه ی نیرو محرکه ی باتری کاهش می یابد.

فیزیک سوم تجربی فیزیک سوم تجربی فیزیک سوم تجربی

دانلود فیلم اموزش فیزیک سوم تجربی – فیلم ششم : توان الکتریکی

محاسبه توان الکتریکی در مدارها

برای محاسبه توان الکتریکی متوسط در مدارها می توانیم از دو رابطه زیر استفاده کنیم.فیزیک سوم تجربی

آشنایی با مفهوم توان الکتریکی

فیزیک سوم تجربی فیزیک سوم تجربی

تذکر : این رابطه هم برای منبع های نیروی محرکه ، هم برای مصرف کننده ها برقرار است .

توان الکتریکی مصرفی در یک مقاومت

هر مقاومت و هر قطعه ای که دارای مقاومت است ، انرژی الکتریکی مصرف می کند.فیزیک سوم تجربی

مطلب مرتبط:  فیزیک یازدهم : القای الکترومغناطیسی و جریان متناوب

با استفاده از قانون اهم و فرمول فوق می توان دو رابطه دیگر هم بدست آورد.فیزیک سوم تجربی فیزیک سوم تجربی

توان خروجی منبع نیروی محرکه

یک منبع نیرو محرکه واقعی و جریانی که از آن می گذرد را می توان به صورت زیر نشان داد.فیزیک سوم تجربی نشان دادیم اختلاف پتانسیل دو سر این منبع از رابطه زیر بدست می آید:فیزیک سوم تجربی کافی است طرفین این تساوی را در جریان ضرب کرده و با استفاده از رابطه توان ، توان خروجی را بدست آوریم.فیزیک سوم تجربی این رابطه نشان می دهد توان خروجی یک منبع نیروی محرکه واقعی برابر است با توان تولیدی این منبع منهای توان مصرفی توسط مقاومت درونی باتری.

می توان نشان داد توان تولیدی منبع برابر است با آهنگ مصرف انرژی توسط اجزای مدار.
فیزیک سوم تجربیفیزیک سوم تجربی

دانلود فیلم اموزش فیزیک سوم تجربی – فیلم هفتم

فیزیک سوم تجربی – بهم بستن متوالی مقاومت ها

گاهی مواقع لازم است با اتصال چند مقاومت به هم ، مقاومت جدیدی بدست آوریم. مقاومت ها را به روش های مختلفی به هم می بندند. متوالی ، موازی یا ترکیبی از این دو.

اول اتصال متوالی را بررسی می کنیم.

در زیر می توانید ۳ مقاومت را ببینید که به طور متوالی به هم وصل شده اند.فیزیک سوم تجربی منظور از مقاومت معادل مقاومتی است که می تواند جایگزین این ۳ تا شود. یعنی شکل زیر.فیزیک سوم تجربی برای شروع باید از قاعده حلقه استفاده کنیم. با استفاده از قاعده حلقه به نتیجه زیر می رسیم. سه پتانسیل سمت راست پتانسیل های دو سر هر یک از ۳ مقاومت هستند.فیزیک سوم تجربیچون مقاومت ها متوالی اند در هر بازه زمانی مشخص بار یکسان و در نتیجه جریان یکسانی از هر کدام می گذرد. ادامه محاسبات را می توانید ببینید.فیزیک سوم تجربی

نتیجه: اگر n مقاومت داشته باشیم که به صورت متوالی به هم بسته شده باشند ، مقاومت معادل آن ها برابر است با جمع جبری این مقاومت ها.

برای درک بهتر موضوع ، فیلم بالا را ببینید.

مثال : نشان دهید که برای n مقاومت که به طور متوالی بسته شده اند توان الکتریکی مصرفی معادل ، با مجموع توان های الکتریکی مصرفی هر یک از آن ها برابر است.

فیزیک سوم تجربی فیزیک سوم تجربی

کنکور رشته ریاضی – فیلم هشتم : مدارهای چند حلقه ای

مدارهای چند حلقه ای

فیزیک سوم تجربی

در بالا با قاعده حلقه آشنا شدیم و آن را برای مدارهای تک حلقه ای به کار بردیم. حالا همین قانون را به مدارهای چند حلقه ای تعمیم می دهیم.

در بالا نحوه تغییرات پتانسیل را در حین عبور از مقاومت ها و باتری ها توضیح دادیم.

همان دو دستورالعمل در حل مسأله های مدارهای چند حلقه ای هم به کار می روند. به این صورت که باید قاعده حلقه را برای هر حلقه جداگانه بنویسیم.

قاعده حلقه را برای دو حلقه ی چپ و راست مدار زیر می توانید ببینید:فیزیک سوم تجربی

در شکل فوق اگر بخواهیم جریان ها را محاسبه کنیم دچار مشکل خواهیم شد چون دو معادله و سه مجهول داریم. در ریاضیات برای حل یک دستگاه معادلات ، تعداد معادلات باید برابر یا بزرگ تر از تعداد مجهولات باشد.

برای بدست آوردن معادله سوم دست به دامن قاعده گره ( یا قاعده انشعاب ) خواهیم شد.

قاعده ی انشعاب ( گره )

مجموع جریان های ورودی به هر انشعاب (گره) باید برابر مجموع جریان هایی باشد که از آن انشعاب (گره) خارج می شوند.

این قانون برای نقطه b در مدار بالا به صورت زیر است.فیزیک سوم تجربی

به این ترتیب دستگاه معادلات لازم برای محاسبه جریان ها به صورت زیر بدست می آید:

فیزیک سوم تجربی

قاعده ی انشعاب کیرشهف

مجموع جریان هایی که به هر نقطه ی انشعاب ( گره ) وارد می شود ، برابر مجموع جریان هایی است که از آن نقطه ی انشعاب ( گره ) خارج می شود .

مثال

فیزیک سوم تجربی

 

 

 

 

 

 

مثال : در شکل های زیر ، اندازه و جهت جریان مجهول را محاسبه کنید.

فیزیک سوم تجربی

سوال: آیا گره هایی با مشخصات زیر می توانند وجود داشته باشند ؟فیزیک سوم تجربی پاسخ : خیر ، چون هر دو تصویر با اصل پایستگی بار الکتریکی در تناقض هستند. تصویر سمت چپ تولید بار و سمت راست نابودی بار را نشان می دهد.

فیزیک سوم تجربی – فیلم نهم : اتصال مقاومت ها

بستن مقاومت ها به صورت موازی و ترکیبی

یادآوری : برای چند مقاومت متوالی داریم :فیزیک سوم تجربی

مقاومت های موازی

منظور از اتصال موازی مقاومت ها ، بستن به شکل زیر است. این ۳ مقاومت ، موازی بسته شده اند.فیزیک سوم تجربی می خواهیم مقاومت معادل n مقاومت را که به صورت موازی بسته شده اند بدست آوریم.

در شکل فوق ، دو سر هر ۳ مقاومت به یک پتانسیل وصل شده اند. پس داریم:فیزیک سوم تجربی از طرفی طبق قاعده گره ، بار الکتریکی بین شاخه های مختلف تقسیم می شود. یعنی جریان کل برابر است با مجموع جریان ها:فیزیک سوم تجربی حالا قانون اهم را برای هر یک از این مقاومت ها و مقاومت معادل نوشته و جریان ها را در رابطه فوق قرار می دهیم.فیزیک سوم تجربی نکته : در اتصال موازی ، مقاومت معادل از هر یک از مقاومت های موجود در ترکیب ، کوچک تر است.

به این ترتیب برای محاسبه مقاومت معادل چند مقاومت که به صورت موازی بسته شده اند باید از این رابطه استفاده کنیم. تعمیم رابطه فوق به n مقاومت به صورت زیر است:فیزیک سوم تجربی در بالا گفتیم اختلاف پتانسیل دو سر تمام مقاومت های موازی یکی است. بنابراین با ضرب طرفین معادله در مربع پتانسیل می توانیم توان معادل را هم بدست آوریم.فیزیک سوم تجربی نکته : در اتصال موازی مقاومت ها ، توان الکتریکی مقاومت معادل ، با مجموع توان های الکتریکی مصرفی هر یک از آن ها برابر است.

ثابت کردیم توان معادل برای مقاومت های متوالی و موازی از یک رابطه بدست می آید.

تمرین : مقاومت معادل را برای n مقاومت مشابه که به طور موازی به هم وصل شده اند محاسبه کنید.

فیزیک سوم تجربی

روابط بهم بستن خازن ها و مقاومت ها شباهت زیادی به هم دارد .

رابطه ی خازن های موازی و مقاومت های متوالی مثل هم است. همچنین خازن های متوالی و مقاومت های موازی رابطه هایی مشابه دارند.فیزیک سوم تجربی

اتصال مقاومت ها به صورت ترکیبی

در حالتی که در مدار هم مقاومت های موازی و هم مقاومت های متوالی داشته باشیم موازی ها را با هم و متوالی ها را با هم در نظر گرفته و معادل را در چند مرحله حساب می کنیم.

مثال : شکل زیر پنج مقاومت ۵ اهمی را نشان می دهد.

الف : مقاومت معادل بین نقاط F و H را بدست آورید.

فیزیک سوم تجربی فیزیک سوم تجربی

ب: مقاومت معادل بین نقاط F و G را بدست آورید.

فیزیک سوم تجربی

کنکور رشته تجربی – فیلم دهم: مقاومت معادل

فیزیک سوم تجربی – مقاومت معادل در حل مسائل

مثال : یک لامپ سه راهه ی ۲۲۰V که دو رشته ی فیلمان دارد مطابق شکل زیر برای کار در ۳ توان مختلف ساخته شده است . کم ترین و بیشترین توان مصرفی این لامپ به ترتیب ۵۰W و ۱۵۰W است. مقاومت هر یک از رشته ها را بیابید.

فیزیک سوم تجربی فیزیک سوم تجربی

مثال : در مدار شکل زیر توانی را که هر باتری به مدار می دهد محاسبه کنید.

فیزیک سوم تجربی فیزیک سوم تجربی فیزیک سوم تجربی

جواب پرسش های فیزیک سوم تجربی

جواب تمرین های فیزیک ۳ تجربی

تدریس کامل مبحث جریان الکتریکی و مدارهای جریان مستقیم در فیزیک سوم تجربی ، ریاضی و پایه یازدهم

فیزیک یازدهم , جواب تمرین های فیزیک ۳ تجربی , فیلم اموزشی فیزیک ۳ , فیزیک سوم تجربی , جواب پرسش های فیزیک سوم تجربی , کنکور رشته تجربی , کنکور رشته ریاضی , آزمایش قانون اهم , مقاومت الکتریکی هادی , رنگ های مقاومت الکتریکی , انواع مقاومت های الکتریکی , محاسبه توان الکتریکی , فیلم آموزشی درسی , دانلود فیلم اموزش فیزیک سوم تجربی , فرمول جریان الکتریکی

third-grade-experimental-physics

اگر مطلب فوق به‌درد‌بخور است، با بقیه به اشتراک بگذارید تا از آن استفاده کنند:

مطالب مرتبط