|
| يجب ان تعرف هذه المعلومات لتفهم في الكهرباء والالكترونيات |
منذ فتره ليست ببعيده كان من يعمل في الكهرباء بشكل عام وكهرباء السيارات بشكل خاص يفهم الاساس الرئيس في عمله وهو الدائرة الكهربائية البسيطه، بمعني ان لدينا مصدر للكهرباء وهو البطارية واداه تحكم وهي المفتاح والحمل الكهربائي وهو اللمبة، وعلي هذا الاساس بني فهمه لماهي الكهرباء .
لذلك لمن يكن من الغريب ان نجد فني كهرباء سيارات لا يجيد القراءة والكتابة ،
ولكن مع التطور التكنولوجي الذي نشهده في وقتنا الحاضر لم يعد الامر كذلك فقد
دخلت الالكترونيات وخاصه اشباه الموصلات من دايودات وترانزاستورات ودوائر متكامله
في الاجهزة الكهربائية بشكل كبيروخاصه في السيارات وايضا انتشرت السيارات
الكهربائية واصبح من الطبيعي ان نجد ورش عمل متخصصه في صيانة السيارات الكهربائية
.
ومن هنا أصبحت الفكره القديمة عن الكهرباء بانها مجرد سلكتين ولمبة ويقاس علي ذلك لا تصلح ،وهذا ما أدي لترك كثير من فنيو الكهرباء ولا سيما كهرباء السيارات مجال عملهم والاتجاه الي مجالات اخري لكسب الرزق .
لذا يجب علي من يريد ان يفهم في الكهرباء ان يفهم ما هي الكهرباء وماذا نقصد بان الكهرباء ما هي الا سيل من الالكترونات يسري في موصل؟
ومن هنا أصبحت الفكره القديمة عن الكهرباء بانها مجرد سلكتين ولمبة ويقاس علي ذلك لا تصلح ،وهذا ما أدي لترك كثير من فنيو الكهرباء ولا سيما كهرباء السيارات مجال عملهم والاتجاه الي مجالات اخري لكسب الرزق .
لذا يجب علي من يريد ان يفهم في الكهرباء ان يفهم ما هي الكهرباء وماذا نقصد بان الكهرباء ما هي الا سيل من الالكترونات يسري في موصل؟
فما هو الموصل وما هو شبه الموصل وما هو العازل وعلي اي اساس يتم تحديد ذلك
؟ لذا فنحن بحاجه الي فهم التركيب الذري للمواد ومن ثم نفهم الكهرباء علي اساس
واضح .
نعلم ان كل شئ في الكون هو ماده (الماده هي كل ما له كتله وحجم) والمادة تتكون من وحدات بناء أساسية تسمى الذرات، وأن هذه الذرات تتجمعفي الطبيعة على شكل جزيئات، بحيث إن الجزيء، الواحد يتكون من ذرة أو أكثر، وهو أصغر جزء من المادة يمكن أن يوجد منفردا في الطبيعة ويحمل صفاتها، و ذرات المادة الواحدة ترتبط ببعضها بقوة تسمى قوة التماسك، وهي التي تحدد حالة المادة
من حيث أنها صلبة أو سائلة أو غازية، وبما أن الذرة أصغر جزء من المادة يمكن الوصول إليه عند تجزئتها، فالذرة تتكون من:
تكون الذرة في الحالة الطبيعية متعادلة الشحنة لاحتوائها على أعداد متساوية من البروتونات والإلكترونات، ولكن إذا فقدت الذرة إلكتروناً أو أكثر، فإنها تصبح موجبة الشحنة بمقدارما فقدت من إلكترونات، و تسمى في هذه الحالة أيوناً موجباُ، أما إذا اكتسبت الذرة إلكتروناً
أو أكثر، فإنها تصبح سالبة الشحنة بمقدار ما اكتسبت من إلكترونات، وتسمى في هذه الحالة أيونا سالباً.
وتوجد الإلكترونات حول النواة في مدارات مختلفة، يتحدد عددها بالعدد الكلي للإلكترونات الموجودة حول النواة، كما أن لكل مدار سعة قصوى تحدد حسب العلاقة :
السعة القصوى للمدار=(2n2) علما بأن ( n) رقم المدار.
التركيب الذري للمواد
نعلم ان كل شئ في الكون هو ماده (الماده هي كل ما له كتله وحجم) والمادة تتكون من وحدات بناء أساسية تسمى الذرات، وأن هذه الذرات تتجمعفي الطبيعة على شكل جزيئات، بحيث إن الجزيء، الواحد يتكون من ذرة أو أكثر، وهو أصغر جزء من المادة يمكن أن يوجد منفردا في الطبيعة ويحمل صفاتها، و ذرات المادة الواحدة ترتبط ببعضها بقوة تسمى قوة التماسك، وهي التي تحدد حالة المادة
من حيث أنها صلبة أو سائلة أو غازية، وبما أن الذرة أصغر جزء من المادة يمكن الوصول إليه عند تجزئتها، فالذرة تتكون من:
النواة
تحتوي النواة على نوعين من الجسيمات، هما:- البروتونات: جسيمات مو جبة الشحنة.
- النيوترونات: جسيمات متعادلة الشحنة.
الإلكترونات
جسيمات خفيفة جدا تحمل شحنة كهربائية سالبة مساوية لشحنة البروتون من حيث المقدار، وتدورحول النواة في مدارات.تكون الذرة في الحالة الطبيعية متعادلة الشحنة لاحتوائها على أعداد متساوية من البروتونات والإلكترونات، ولكن إذا فقدت الذرة إلكتروناً أو أكثر، فإنها تصبح موجبة الشحنة بمقدارما فقدت من إلكترونات، و تسمى في هذه الحالة أيوناً موجباُ، أما إذا اكتسبت الذرة إلكتروناً
أو أكثر، فإنها تصبح سالبة الشحنة بمقدار ما اكتسبت من إلكترونات، وتسمى في هذه الحالة أيونا سالباً.
وتوجد الإلكترونات حول النواة في مدارات مختلفة، يتحدد عددها بالعدد الكلي للإلكترونات الموجودة حول النواة، كما أن لكل مدار سعة قصوى تحدد حسب العلاقة :
السعة القصوى للمدار=(2n2) علما بأن ( n) رقم المدار.
فالسعة القصوى للمدار الأول هي إلكترونان، وللثاني ثمانية، وللثالث ثمانية عشر
إلكترونا، وهكذا...، مع الأخذ بالحسبان أن المدار الأخير للذرة قد يحتوي
إلكترونات أقل من سعته القصوى.
تو جد قوى تجاذب كهربائي بين الشحنات الموجبة الموجودة في نواة الذرة وبين الإلكترونات التي تدور حول النواة، بحيث تعادل هذه القوى قوة مركزية ناتجة من دوران الإلكترونات حول النواة، فتكون قوة ارتباط الإلكترونات بالذرة قليلة كلما كانت هذه الإلكترونات بعيدةعن النواة ، وبناء على هذا فإن قدرا قليلا من الطاقة يكفي لتحرير الإلكترونات البعيدة،والذي يمكن الحصول عليه من حرارة الغرفة، والإلكترونات المتحررة التي تتحرك بشكل عشوائي داخل المادة تسمى الإلكترونات الحرة، فالتوصيل الكهربائي للمادة يعتمد على عدد الإلكترونات الحرة الموجودة فيها، وبناء على ذلك، تقسم المواد من حيث توصيلها الكهربائي الي :
المواد الموصلة: المواد التي تسمح بمرور التيار الكهربائي خلالها، وتبدي مقاومة قليلة له، مثل: النحاس والفضة.
المواد العازلة: المواد التي لا تسمح بمرور التيار الكهربائي خلالها، إذ تبدي مقاومة عالية جدا لمرور التيار الكهربائي، مثل الخشب والزجاج والبلاستيك فهي عوازل كهربائية لانها ال تسمح بمرور الكهرباء.
المواد شبه الموصلة: مواد متوسطة بين المواد الموصلة والعازلة، أي أنها في حالتها النقية عند درجة حرارة الصفر المطلق تكون عازلة للكهرباء، ويتم التحكم في موصليتها عن طريق إضافة بعض الشوائب إليها، ومن أهم هذه المواد: السيليكون و الجرمانيوم.
اذن مما سبق
نفهم ان هناك مواد موصله وهي تسمح بمرور التيار الكهربائي وتسخدم في الدوائر الكهربائية ويقال عنها موصل مثل الاسلاك الكهربائية مثلا ام المواد العازله فهي المواد التي لا تسمح بمرور التيار الكهربائي لذا تسخدم في عزل الموصلات فعندما تشتري سلك كهربائي تجد ان هناك غلاف خارجي يغطي هذا السلك وهذا يعرف بالعازل الكهربائي ام شبه الموصل فهذا اساس الحضارة المعاصرة فالكمبيوترات واجهزة التحكم وغير ذلك تعتمد في عملها علي اشباه الموصلات.
|
| التركيب الذري |
العلاقة بين عدد إلكترونات المدار الأخير لذرة العنصر ودرجة التوصيل الكهربائي لذلك العنصر
تو جد قوى تجاذب كهربائي بين الشحنات الموجبة الموجودة في نواة الذرة وبين الإلكترونات التي تدور حول النواة، بحيث تعادل هذه القوى قوة مركزية ناتجة من دوران الإلكترونات حول النواة، فتكون قوة ارتباط الإلكترونات بالذرة قليلة كلما كانت هذه الإلكترونات بعيدةعن النواة ، وبناء على هذا فإن قدرا قليلا من الطاقة يكفي لتحرير الإلكترونات البعيدة،والذي يمكن الحصول عليه من حرارة الغرفة، والإلكترونات المتحررة التي تتحرك بشكل عشوائي داخل المادة تسمى الإلكترونات الحرة، فالتوصيل الكهربائي للمادة يعتمد على عدد الإلكترونات الحرة الموجودة فيها، وبناء على ذلك، تقسم المواد من حيث توصيلها الكهربائي الي :
المواد الموصلة: المواد التي تسمح بمرور التيار الكهربائي خلالها، وتبدي مقاومة قليلة له، مثل: النحاس والفضة.
المواد العازلة: المواد التي لا تسمح بمرور التيار الكهربائي خلالها، إذ تبدي مقاومة عالية جدا لمرور التيار الكهربائي، مثل الخشب والزجاج والبلاستيك فهي عوازل كهربائية لانها ال تسمح بمرور الكهرباء.
المواد شبه الموصلة: مواد متوسطة بين المواد الموصلة والعازلة، أي أنها في حالتها النقية عند درجة حرارة الصفر المطلق تكون عازلة للكهرباء، ويتم التحكم في موصليتها عن طريق إضافة بعض الشوائب إليها، ومن أهم هذه المواد: السيليكون و الجرمانيوم.
اذن مما سبق
نفهم ان هناك مواد موصله وهي تسمح بمرور التيار الكهربائي وتسخدم في الدوائر الكهربائية ويقال عنها موصل مثل الاسلاك الكهربائية مثلا ام المواد العازله فهي المواد التي لا تسمح بمرور التيار الكهربائي لذا تسخدم في عزل الموصلات فعندما تشتري سلك كهربائي تجد ان هناك غلاف خارجي يغطي هذا السلك وهذا يعرف بالعازل الكهربائي ام شبه الموصل فهذا اساس الحضارة المعاصرة فالكمبيوترات واجهزة التحكم وغير ذلك تعتمد في عملها علي اشباه الموصلات.