مستخدم:AliWaleed2001/ملعب

مفاهيم فيزيائية في تعلم الكهرباء والإلكترونيات

كل الذي في الطبيعة من حديد او خشب او زجاج او حتى التي يتم تصنيعها مثل السبائك او البلاستيك وغيرها الكثير من الأشياء الموجودة طبيعيا غير المصنعة والأشياء غير الموجودة طبيعيا من صنع البشر تسمى مادة . نستطيع القول أن المادة هي الشيء ولكن ما هذا الشيء ؟ هو الذي له وجود مادي وبما ان له وجود مادي اذاً له كتلة وبالتالي هو يشغل حيز من الفراغ . أذاً نعرف المادة بأنها الشيء الذي له كتلة ويشغل حيز من الفراغ . ما عدا ذلك فليس بمادة وليس له وجود مادي

.

تتكون أي مادة سواء خشب او نحاس وغيرها من جسيمات أصغر تمثل وحدة البناء للمادة . مثلا المنزل يتكون من طوب يمثل وحدة البناء للمنزل ، بتجميع الطوب معاً في بناء هندسي معين نحصل على المنزل . كذلك هو الحال مع المادة فهي تتكون من وحدات بناء أصغر تسمى الجزيئات والتي ترتبط مع بعضها لتكوين المادة . وهذه الجزيئات بدورها تتكون من وحدة بنائية أصغر تسمى الذرات ، تتكون الذرة الواحدة من نواة تدور حولها الإلكترونات ، تشبه حركة الإلكترونات حول النواة حركة الكواكب حول الشمس يمكن تمثيل الألكترونات كأنها الكواكب التي تدور في مدارات محددة حول الشمس والنواة بالشمس التي تكون في المركز .

النواة تتكون من بروتونات ونيوترونات وكتلة الذرة مركزة في النواة لأن كتلة الإلكترون بالنسبة الى كتلة النواة مقدار صغير جدا لا يساوي شيئا بالنسبة الى كتلة النواة . البروتونات شحنتها موجبة والنيوترونات متعادلة الشحنة أي ليس لها شحنة والإلكترونات شحنتها سالبة . الإلكترونات تدور في مدارات محددة حول النواة ، منها ما يدور في مدارات قريبة من النواة ومنها ما يدور في مدارات بعيدة عن النواة . وبما أن الشحنات الكهربائية المختلفة تتجاذب والشحنات الكهربائية المختلفة تتنافر ، تتأثر الألكترونات بقوة جذب النواة ، لأن النواة تحتوي على البروتونات الموجبة الشحنة تدور حولها الإلكترونات سالبة الشحنة ، وعليه توجد قوة تجاذب ما بين بين النواة والإلكترونات . حيثما يتحرك إلكترون بمدار أبعد عن النواة فأن قوة ارتباطه بالنواة تكون ضعيفة ويسهل تحريره من قوة جذب النواة بتأثير قوة خارجية مثل قوة المجال المغناطيسي المؤثرة على سلك من النحاس . أما الإلكترون المتحرك بمدار أقرب إلى النواة تكون قوة ارتباطه بالنواة قوية ومن الصعب جدا تحريره من قوة جذب النواة .

الألكترونات المتواجدة في المدار الأبعد عن النواة والتي يسهل تحريرها من النواة وانتقالها من ذرة إلى أخرى ، تسمى الإلكترونات الحرة . الكهرباء ما هي إلا عملية انتقال للإلكترونات بسبب وجود فرق في الشحنات . تكون الذرة مشحونة بشحنة موجبة إذا فقدت الكترون او اكثر وبالتالي عدد البروتونات الموجبة يكون أكثر من عدد الإلكترونات السالبة اذاً صافي شحنة الذرة موجبة ، وتكون الذرة مشحونة بشحنة سالبة إذا اكتسبت إلكترون او اكثر وبالتالي عدد البروتونات الموجبة يكون أقل من عدد الإلكترونات السالبة اذاً صافي شحنة الذرة سالبة ، تكون الذرة متعادلة الشحنة أي أن صافي الشحنة يساوي صفر بمعنى ليس لها شحنة إذا ساوى عدد البروتونات عدد الإلكترونات حيث يلغي تأثير الشحنات مختلفة المتساوية بعضها الآخر .المادة التي بها فائض من الإلكترونات هي سالبة الشحنة والمادة التي بها نقص في الإلكترونات هي موجبة الشحنة . الكهرباء هي انتقال الإلكترونات من مادة مشحونة بشحنة سالبة إلى مادة مشحونة بشحنة موجبة نتيجة وجود فرق في الشحنات .