القائمة الرئيسية

الدرس الأول: التيار الكهربي والمقاومة الكهربية وقانون أوم

التيار الكهربي وقانون أوم وتوصيل المقاومات - شرح فيزيائي متعمق، محطات تعلم تفاعلية، مسائل محلولة بالخطوات، وبنك أسئلة الثانوية العامة.

77 مشاهدة آخر تحديث: 18 أكتوبر 2026
المحطة 1 من 5 فكّر واستعد: انطلاقة التعلم والأهداف
الفيزياء - الصف الثالث الثانوي الفصل الأول: التيار الكهربي وقانون أوم وقانونا كيرشوف

الفصل الأول - الدرس 1: التيار الكهربي والمقاومة الكهربية وقانون أوم والعوامل المؤثرة على المقاومة

انقر على أي جملة للاستماع إليها مباشرة 👆

يُشكّل التيار الكهربي والمقاومة الكهربية حجر الزاوية في فهم الدوائر الكهربية المتقدمة وفق معايير التقييم الوطنية المعتمدة للثانوية العامة. يُعرّف التيار الكهربي بأنه فيض من الشحنات الكهربية التي تسري عبر مقطع موصل في وحدة الزمن، وتُقاس شدته بالأمبير وفق العلاقة I = Q/t = ne/t. ولكي ينساب هذا التيار، يلزم وجود مصدر للطاقة يولد فرق جهد كهربي يُعرّف بأنه الشغل المبذول لنقل وحدة الشحنات V = W/Q. كما تُظهر الموصلات المعدنية ممانعة طبيعية لمرور الشحنات تُعرف بالمقاومة الكهربية R، وتخضع لقانون أوم عند ثبوت درجة الحرارة. تتحدد المقاومة بالأبعاد الهندسية للموصل وفق العلاقة R = ρL/A، حيث تعكس المقاومية النوعية ρ والتوصيلية الكهربية σ الخصائص المجهرية الجوهرية لمادة الموصل. إن فهم آليات تغير المقاومة عند سحب الأسلاك وتغير درجات الحرارة يمثل الأساس التحليلي لحل أصعب المسائل الفيزيائية.

المحطة 2 شرح الدرس والمفاهيم الأساسية

1. المفاهيم الأساسية: التيار وفرق الجهد

التيار الكهربي هو المعدل الزمني لتدفق الشحنات الكهربية عبر مقطع عرضي من الموصل، ويُفرق فيه بين اتجاهين:

  • التيار الاصطلاحي (التقليدي): حركة الشحنات الموجبة من القطب الموجب إلى القطب السالب خارج المصدر الكهربي (وهو المعتمد في دراسة الدوائر).
  • التيار الفعلي (الإلكتروني): حركة الإلكترونات الحرة من القطب السالب إلى القطب الموجب خارج المصدر.
I = Q / t = (n · e) / t
حيث n عدد الإلكترونات، e = 1.6 × 10⁻¹⁹ C شحنة الإلكترون، t الزمن بالثواني
فرق الجهد: V = W / Q
يقاس بالفولت (V)، حيث 1 فولت = 1 جول / كولوم

2. المقاومة الكهربية والمقاومية النوعية والتوصيلية

المقاومة R هي الممانعة التي يلقاها التيار الكهربي أثناء مروره في الموصل بسبب تصادم الإلكترونات مع ذرات الموصل المتذبذبة.

R = ρ_e · L / A = ρ_e · L / (π · r²)
L: طول الموصل (m)، A: مساحة المقطع (m²)، r: نصف القطر (m)
الكمية الفيزيائيةالرمز والقانونوحدة القياسالعوامل المؤثرة
المقاومة النوعية ρ_e = R·A / L Ω · m نوع المادة، ودرجة الحرارة فقط
التوصيلية الكهربية σ = 1 / ρ_e = L / (R·A) Ω⁻¹ · m⁻¹ أو S · m⁻¹ نوع المادة، ودرجة الحرارة فقط

3. علاقات سحب وإعادة تشكيل الأسلاك (ثبوت الحجم والكتلة)

عند سحب سلك أو إعادة تشكيله يظل حجمه ثابتاً: Vol = A · L = ثابت، وكتلته ثابتة m = ρ_mass · Vol = ثابت. وبالتالي:

دلالة الطول
R ∝ L²
R₁ / R₂ = (L₁ / L₂)²
دلالة مساحة المقطع
R ∝ 1 / A²
R₁ / R₂ = (A₂ / A₁)²
دلالة نصف القطر
R ∝ 1 / r⁴
R₁ / R₂ = (r₂ / r₁)⁴
المحطة 3 التطبيقات والأنشطة العملية
تمرين 1: حساب شدة التيار وعدد الإلكترونات

المسألة: يمر تيار كهربي شدته 4 A في سلك نحاسي. احسب كمية الشحنة الكهربية المارة خلال دقيقة، وعدد الإلكترونات المارة خلال هذا الزمن (شحنة الإلكترون e = 1.6 × 10⁻¹⁹ C).

خطوات الحل:
• الزمن: t = 1 × 60 = 60 s.
• كمية الشحنة: Q = I × t = 4 × 60 = 240 C.
• عدد الإلكترونات: n = Q / e = 240 / (1.6 × 10⁻¹⁹) = 1.5 × 10²¹ إلكترون.
تمرين 2: سحب سلك وتضاعف طوله

المسألة: سلك مقاومته 6 Ω سُحب بانتظام حتى أصبح طوله ثلاثة أمثال طوله الأصلي. احسب مقاومته الجديدة.

خطوات الحل:
• عند سحب السلك يظل الحجم ثابتاً: L₂ = 3 L₁ ⇐ A₂ = A₁ / 3.
• R₁ / R₂ = (L₁ / L₂)² = (1 / 3)² = 1 / 9.
• R₂ = 9 × R₁ = 9 × 6 = 54 Ω.
تمرين 3: حساب المقاومية النوعية والتوصيلية

المسألة: سلك طوله 10 m ونصف قطر مقطعه 0.5 mm ومقاومته 2.15 Ω. احسب المقاومية النوعية والتوصيلية الكهربية لمادته.

خطوات الحل:
• المساحة: A = π r² = (22/7) × (0.5 × 10⁻³)² ≈ 7.854 × 10⁻⁷ m².
• المقاومية النوعية: ρ_e = R × A / L = 2.15 × 7.854 × 10⁻⁷ / 10 ≈ 1.69 × 10⁻⁷ Ω·m.
• التوصيلية الكهربية: σ = 1 / ρ_e = 1 / (1.69 × 10⁻⁷) ≈ 5.92 × 10⁶ Ω⁻¹·m⁻¹.
تمرين 4: مقارنة بين موصلين مختلفين

المسألة: سلكان من مادتين مختلفتين، طول الأول ضعف طول الثاني (L₁ = 2 L₂)، ونصف قطر الأول ضعف نصف قطر الثاني (r₁ = 2 r₂)، ومقاومة الأول تساوي مقاومة الثاني. أوجد النسبة بين المقاومية النوعية للأول والمقاومية النوعية للثاني (ρ₁ / ρ₂).

خطوات الحل:
• R₁ = R₂ ⇐ ρ₁ L₁ / (π r₁²) = ρ₂ L₂ / (π r₂²).
• ρ₁ / ρ₂ = (L₂ / L₁) × (r₁ / r₂)² = (1 / 2) × (2 / 1)² = (1 / 2) × 4 = 2 / 1.
تمرين 5: حساب الشغل وفرق الجهد

المسألة: إذا كان الشغل المبذول لنقل كمية من الشحنة الكهربية مقدارها 5 C بين نقطتين في دائرة هو 60 J، وكان سريان هذه الشحنة يستغرق 2 s. احسب فرق الجهد وشدة التيار والمقاومة بين النقطتين.

خطوات الحل:
• فرق الجهد: V = W / Q = 60 / 5 = 12 V.
• شدة التيار: I = Q / t = 5 / 2 = 2.5 A.
• المقاومة: R = V / I = 12 / 2.5 = 4.8 Ω.
تمرين 6: إنقاص نصف قطر السلك إلى النصف بالسحب

المسألة: سحب سلك أسطواني بانتظام حتى أصبح قطره نصف قطره الأصلي. احسب النسبة بين مقاومته بعد السحب إلى مقاومته قبل السحب.

خطوات الحل:
• الحجم ثابت: r₂ = 0.5 r₁ = r₁ / 2.
• R₂ / R₁ = (r₁ / r₂)⁴ = (r₁ / (r₁ / 2))⁴ = (2)⁴ = 16.
• تزداد المقاومة إلى 16 مثلاً من قيمتها الأصلية.
تمرين 7: دلالة كتلة السلك وكثافته

المسألة: سلكان من النحاس لهما نفس الكتلة، طول الأول 10 m وطول الثاني 20 m. أوجد النسبة بين مقاومتيهما (R₁ / R₂).

خطوات الحل:
• الكتلة m = d · A · L حيث d الكثافة. بما أن d و m متساويان، فإن A · L = ثابت.
• إذن R ∝ L² عند ثبوت الكتلة والنوع.
• R₁ / R₂ = (L₁ / L₂)² = (10 / 20)² = (1 / 2)² = 1 / 4.
تمرين 8: تأثير درجة الحرارة

المسألة: علل فيزيائياً: تزداد مقاومة الموصل الفلزي النقي بزيادة درجة حرارته بينما تقل توصيليته الكهربية.

خطوات الحل:
• بزيادة درجة الحرارة تكتسب ذرات الفلز طاقة حرارية تزيد من سعة اهتزازتها وسرعتها.
• يؤدي ذلك إلى زيادة معدل وفرصة تصادم الإلكترونات الحرة المارة مع ذرات الموصل.
• فتزداد الممانعة (المقاومة R والمقاومية النوعية ρ_e) وتقل التوصيلية الكهربية σ = 1 / ρ_e.
المحطة 4 قاموس المفردات والمصطلحات الناطق

اضغط على أي بطاقة لاكتشاف المعنى الدقيق، واضغط على أيقونة الصوت للاستماع للنطق:

شدة التيار الكهربي (I)
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
كمية الشحنة الكهربية التي تعبر مقطع الموصل في ثانية واحدة
💡 إضاءة وتوضيح: I = Q / t = n·e / t (أمبير A)
الكولوم (C)
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
مقدار الشحنة التي تمر في مقطع موصل في ثانية واحدة بتيار مقداره أمبير واحد
💡 إضاءة وتوضيح: 1 C = 1 A · s
فرق الجهد الكهربي (V)
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
مقدار الشغل المبذول لنقل وحدة الشحنات الكهربية بين نقطتين
💡 إضاءة وتوضيح: V = W / Q (فولت V)
الفولت (V)
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
فرق الجهد بين نقطتين يلزم لنقل شحنة 1 كولوم بينهما بذل شغل 1 جول
💡 إضاءة وتوضيح: 1 V = 1 J / C
القوة الدافعة الكهربية (VB)
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
الشغل الكلي المبذول لنقل وحدة الشحنات الكهربية في الدائرة كلها داخل المصدر وخارجه
💡 إضاءة وتوضيح: V_B = W_total / Q (فولت)
المقاومة الكهربية (R)
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
الممانعة التي يلقاها التيار الكهربي أثناء سريانه في الموصل نتيجة التصادمات
💡 إضاءة وتوضيح: R = V / I = ρ_e L / A (أوم Ω)
قانون أوم
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
تتناسب شدة التيار المار في موصل طردياً مع فرق الجهد بين طرفيه عند ثبوت درجة الحرارة
💡 إضاءة وتوضيح: V = I · R
الأوم (Ω)
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
مقاومة موصل يمر به تيار 1 أمبير عندما يكون فرق الجهد بين طرفيه 1 فولت
💡 إضاءة وتوضيح: 1 Ω = 1 V / A
المقاومية النوعية (ρe)
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
مقاومة موصل طوله 1 متر ومساحة مقطعه 1 متر مربع عند درجة حرارة معينة
💡 إضاءة وتوضيح: ρ_e = R·A / L (Ω · m)
التوصيلية الكهربية (σ)
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
مقلوب المقاومية النوعية لمادة الموصل وتعبر عن قدرتها على نقل الشحنات
💡 إضاءة وتوضيح: σ = 1 / ρ_e = L / (R·A) (Ω⁻¹·m⁻¹)
التيار الاصطلاحي
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
اتجاه حركة الشحنات الموجبة من القطب الموجب إلى القطب السالب خارج المصدر
💡 إضاءة وتوضيح: الاتجاه التقليدي المعتمد
التيار الإلكتروني الفعلي
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
حركة الإلكترونات الحرة السالبة من القطب السالب إلى القطب الموجب خارج المصدر
💡 إضاءة وتوضيح: حركة حوامل الشحنة الحقيقية
سحب الموصل
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
إعادة تشكيل السلك بزيادة طوله ونقصان مقطعه مع بقاء الحجم والكتلة ثابتين
💡 إضاءة وتوضيح: R ∝ L² ∝ 1/A² ∝ 1/r⁴
طاقة المستهلك الكهربي
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
الشغل المبذول أو الطاقة المتحولة لحرارة في مقاومة أومية
💡 إضاءة وتوضيح: E = W = V·I·t = I²·R·t = (V²/R)·t (جول)
المحطة 5 بنك الأسئلة والتقييم الذكي الفوري

اضغط على الإجابة لتتحقق من فهمك وتكتشف التفسير النموذجي فورياً:

1 إذا زاد طول سلك موصل منتظم المقطع إلى الضعف وقَلَّت مساحة مقطعه إلى النصف، فإن مقاومته الكهربية:
2 سحب سلك نحاسي حتى زاد طوله بنسبة 10%، فإن النسبة المئوية للزيادة في مقاومته الكهربية تقريباً تساوي:
3 حاصل ضرب المقاومية النوعية لمادة موصل في توصيليتها الكهربية (ρ_e × σ) يساوي دائماً:
4 عند زيادة درجة حرارة موصل فلزي، فإن مقاومته النوعية وتوصيليته الكهربية على الترتيب:
5 يمر تيار كهربي شدته 2 A في موصل، فإن كمية الشحنة الكهربية التي تعبر مقطعه خلال نصف دقيقة تساوي:
6 مكعب مصمت من مادة موصلة طول ضلعه 10 cm تم تشكيله ليصبح سلكاً أسطوانياً منتظم المقطع مقاومته 20 Ω. فإذا كانت المقاومية النوعية للمادة 2 × 10⁻⁷ Ω·m، فإن طول السلك الناتج يساوي:
7 إذا كان الشغل المبذول لنقل 10²⁰ إلكترون بين نقطتين يساوي 32 J، فإن فرق الجهد بين النقطتين يساوي (شحنة الإلكترون e = 1.6 × 10⁻¹⁹ C):
8 أي من الأشكال البيانية الآتية يمثل العلاقة الصحيحة بين المقاومية النوعية (ρ_e) لعدة أسلاك من النحاس ومساحة مقطعها (A) عند ثبوت درجة الحرارة؟
أحسنت يا بطل! اكتملت محطات الدرس بنجاح.

أكملت دراسة هذا الدرس؟

احفظ إنجازك الآن لإضافة 5 نقاط تميز إلى رصيدك وتسجيل الدرس في لوحة إحصائياتك!