L 2 سعة مكثفة بطاقة التلميذ ع م 7 مقدمة إليك العناصر الكهربائية التالية التي تمثل مكثفات مختلفة:

Transkript

1 سعة مكثفة بطاقة التلميذ ع م 7 مقدمة إليك العناصر الكهربائية التالية التي تمثل مكثفات مختلفة: المكثفة عبارة عن ثنائي قطب يتكون من ناقلين كهربائيين يدعى كل منهما لبوس و يفصل بينهما مادة عازلة للكهرباء)هواء شمع نيلون ( إن أول مكثفة اصطناعية في التاريخ صنعها العالم الهولندي اليد في عام 547 م وسميت باسمه زجاجة اليد رمزها االصطالحي هو : للمكثفات استعماالت كثيرة فهي موجودة في كثير من األجهزة)مولدات توتر ثابت وماض آلة تصوير القديمة ( فماهو دورها في الدا ارت الكهربائية الوسائل المستعملة: بطاريةV E = 4,5 3 مصابيح اليد ( LED) مكثفة سعتها =000μF أسالك توصيل 4 قاطعات بادلة مقياس غلفاني Galvanomètre التجارب األولية K E التجربة 5 L L L 3 K K K 3 نركب الدارة المبينة في الشكل المقابل : باستعمال مصابيح الجيب أو ال إغلق القاطعة K ماذا تالحظ LED

2 شحن مكثفة بطاقة التلميذ ع م 8 الوسائل المخبرية: مقاومة 0K مقياس فولط متر E مولد للتوتر الثابت 8,5V مكثفة سعتها 00F أسالك توصيل مقياس آمبير متر بادلة مقاتية + E 8,5V التجربة: B D A A 0 : حقق الدارة التالية بوضع البادلة في الوضع V Uخالل لحظات زمنية خذ قيم التوتر بين طرفي المكثفة مختلفة وسجل النتائج في الجدول التالي: U ماذا تستنتج 3 باختيار سلم مناسب مثل بيانيا التابع: f(t) = 4 أوجد قيمة الزمن المميز لشحن هذه المكثفة 5 باستعمال نفس التركيب السابق خذ قيم شدة التيار t(s) U (V) iالمار في الدارة خالل لحظات زمنية مختلفة وندون النتائج في التالي: الجدول t(s) i c(ma) مثل t البيان() i f ماذا تالحظ من البيان 6 7 t(s) U V ثم إمأل الجدول: U ماذا تستنتج 8 أ أكتب عبارةt U ب مثل المنحنى: g t

3 E = 4,5 V + التجربة : حق ق الدارة التالية: G 0 حسب وضع البادلة بي ن على التيار في الدا ارت الفرعية كيف تفسر ما تشاهد الشكل اتجاه فولط متر أسالك توصيل ميقاتية I التجربة 3: استنتاج سعة مكثفة الوسائل المستعملة: مولد لتيار ثابت 00A مكثفة قاطعة K 5 حقق الدارة التالية: بعد غلق القاطعة أكمل الشكل بتمثيل شدة التيار والتوتر بين طرفي المكثقة 3 أكتب عبارة شحنة المكثفة بداللة شدة التيار I و اللحظة الزمنية t قس التوتر بين طرفي المكثفة أكمل ثم الموافق والزمن الجدول التالي: 4 UAB ( V ) t(s) 0 0 4,3 4 8,6 6,6 8 7, 0,4 Q ( ) 0 A 4 مثل المنحنى( Q f ( U ماذا تستنتج A AB 6 أحسب معامل توجيه المنحنى ماذا يمثل فيزيائيا

4 تفريغ مكثفة بطاقة التلميذ ع م 9 B + D A A 0 تجربة: حقق التركيب السابق بوضع البادلة في الوضع V سجل قيم t التوتر() U بين طرفي المكثفة و الزمن الموافق لذلك ثم دون النتائج في جدول كاآلتي: t(s) U (V) t(s) U (V) مثل البيان U f () t سجل قيم شدة التيار () t ماذا تالحظ i و الزمن الموافق لكل ق ارءة ثم دون النتائج في جدول كاآلتي: 3 4 t (s) (ma) i c t (s) (ma) i c U = g t t ماذا تالحظ بين طرفي الناقل األومي بداللة الزمن i = h t مثل المنحنى استنتج تغي ارت التوتر (t) U ثم مثل المنحنى 5 6 t (s) U (V) t (s) U (V) 7 من المنحنى السابق حدد ثابت الزمن بيانيا

5 دراسة استجابة ثنائي القطب لرتبة توتر باستعمال التجربة المدعمة بالحاسوب بطاقة التلميذ ع م 9 TP EXAO شحن مكثفة عن طريق جهار إح ارز معلوماتي: الوسائل المستعملة: مولد للتوتر الثابت E=5V جهاز متعدد القياسات multimètre latispro مكثفة سعتها µf برمجية ناقل أومي مقاومته=0k حاسوب sysam sp5 أسالك توصيل بادلة وسيط مخطط الدارة حقق الدارة المبينة في الشكل المقابل حيث المولد موجود على sysam sp5 التركيب )الوثيقة ( 3 و إن SYNHONO EA0 و و sysam موجودة على الوسيط المعلوماتيsp5 EA الشكل 3 مالحظة: حذار من قطبية المكثفة حيث يجب أن يكون الحز l encoche من الجهة الموجبة للمولد m وضع البادلة بالوضع E يؤدي إلى شحن المكثفة و يت ازمن ذلك مع إح ارز القياسات بشرط أن تكون مربوطة ب synchro externe للوسيط

6 3 قياس التوتر بين طرفي المكثفة خالل الشحن: démarrer إفتح LATISPO إما من للحاسوب أو من إختصا ارت من نافذة raccourci paramètres الشكل المقابل الموجود على سطح المكتب uc EA قم بتحديد EA0 وأعد تسميتها بإسم باليمين على الفأرة حدد بعد ذلك وذلك بالضغط إختر ajouter les courbes لتظهر كل البيانات مع بعضها 50ms total إختر 500 points و عدد كلي إختر source externe و جهة sens montant و 0% prétrig إضغط على األيقونة أو علىF0 من لوحة المفاتيح clavier لبدأ القياسات إنتظر من 4 إلى 5 ثواني ثم غير البادلة من الوضع E إلى الوضع E فيظهر لك البيان (t U )f للوحة المفاتيح بالضغط على الزر Echap إذا اعترضك مشكلة وقف عملية اإلح ارز acquisition clavier وأعد العملية من جديد أظهر البيان باستعمال أكبر سلم وذلك بالنقر على نافذة graphique ثم calibrage اذهب بعد ذلك إلى نافذة listes des courbes و أعد تسمية بيانك بالنقر مرتين على اإلسم 0kilo et micro 5,6kilo et micro 0 kilo et 0, micro 4 باستعمال =µf و 5,6= k أعد تسمية بيانك باستعمال =0kو=0,µF أعد تسمية بيانك 5 المعادالت التفاضلية: عند شحن المكثفة )القاطعة في الوضع E( )الوثيقة ) 4 t U ( ) ( ) t E e t E و i () t e

7 5 عند تفريغ المكثفة )القاطعة في الوضع E( )الوثيقة 5( t U () t Ee و c i( t) E e t Latispro المعالجة الرياضية للمعطيات عن تحديد ثابت الزمن أ أرسم المماس عند مبدأ األزمنة وذلك باستعمال Latispro t=0s بالنقر على يمين الفأرة قم بتحديد المماس ثم ضع هذا المماس عند قم بتحديد ب réticule اق أر و قيمة ثابت الزمن exp لكل منحنى من المنحنيات الثالثة ثم دون النتائج في الجدول التالي: (kω) ( µf) 0 5,6 0 0, é xp 5 é xp théo 5 é xp U التوتر عند اللحظة ج قارن بين د قارن قيمة théo و é xp عند اللحظة U ه ماهو تأثير قيمة كل من ماذا تستنتج 5 مع قيمة é xp E على و ماذا تستنتج مدة شحن المكثفة نمذجة التوتر خالل الشحن U إذهب إلى نافذة liste des courbes ثم قم بتحديد جميع المنحنيات الواجب حذفها الزر على بالضغط =0,µF من لوحة المفاتيح ماعدا البيان المناسب ل و=0k suppr ابدأ بالنمذجة باستعمال الخطوات التالية: أ إضغط على األيقونة أو الزر F4 للوحة المفاتيح 3

8 ب سجل النموذج الذي اخترته ج أوجد قيمة كل من E و ثابت الزمن قارن قيمة د كل منهما مع القيمة النظرية ماذا تستنتج و =0k U نمذجة التوتر 3 أ أعد التركيب السابق بإختيار خالل التفريغ : µf الشكل المقابل بأحذف جميع البيانات من نافذة paramètres d'acquisition 4

9 ج اضغط على األيقونة أو على من لوحة المفاتيح لبدأ القياسات إنتظر من clavier F0 U إلى ثواني ثم غير البادلة من الوضع إلى الوضع فيظهر لك بيان التفريغ على f () t E E 5 4 الشاشة إذا إعترضتك مشكلة وقف عملية اإلح ارز بالضغط على الزر Echap للوحة المفاتيح clavier acquisition وأعد العملية من جديد أظهر البيان باستعمال أكبر سلم وذلك بالنقر على نافذة ثمcalibrage graphique اذهب بعد ذلك إلى نافذة listes des courbes و أعد تسمية بيانك بالنقر مرتين على اإلسم 0kilo et micro د تحديد ثابت الزمن: أرسم المماس عند مبدأ األزمنة وذلك بإستعمال بالنقر على يمين الفأرة قم بتحديد المماس ثم Latispro ضع هذا المماس عند t=0s é xp قم بتحديد ثم إق أر قيمة ثابت الزمن ' exp قارنها مع القيمة للشحن ماذا تستنتج réticule أوجد ' exp بإستعمال طريقة أخرى من إقت ارحك مبينا المنهجية المتبعة و أوجد قيمة مرة ' exp أخرى ماذا تستنتج E 5

10 راسم االهتزاز في شحن وتفريغ مكثفة بطاقة التلميذ ع م 0 مقدمة: لم يستعمل التالميذ ارسم االهت ازز المهبطي )ما عدا شعبتي رياضي وتقني رياضي( بالتالي يجب التعر ف GBF ال جهاز على كذلك الجهاز و على )مولد التوات ارت المنخفضة( V V s ms s mv mv H H عند د ارسة عملية الشحن والتفريغ باستعمال ارسم االهت ازز المهبطي يجب استعمال اإلشارة المربعة لماذا يا U(V) ترى t A U G max 0 t B t(s) أكمل الف ارغات: U المدة الزمنية التي يكون فيه التوتر في الدارة يساوي :هي t G A المكثفة : t B المكثفة كليا أو جزئيا حسب قيمة هي المدة الزمنية التي يكون فيه التوتر في الدارة U G بما أن زمن استجابة ارسم االهت ازز المهبطي كليا أو جزئيا حسب قيمة استعمال ارسم االهتزاز المهبطي في شحن وتفريغ مكثفة: أقل بكثير من الزمن المميز في تجربتنا والذي كان يساوي: تقريبا ولكي نتمكن من مشاهدة عملية الشحن والتفريغ في ارسم االهت ازز المهبطي يمكن استعمال مكثفة s علوم جتريبية / رياضيات / تقين رياضي

11 ) سعتها صغيرة كفاية ( ارجع القيم الموجودة في الجدول أسفله حتى نتمكن من الحصول على يوافق سلم قاعدة الزمن في التجربة الوسائل المستعملة: جهاز GBF :اإلشارة المربعة carré) (signal تواتره: KHZ f توتره : 0V سعته أعظمية أسالك توصيل BN fiche ارسم االهت ازز المهبطي: H: /5V div H : 5V/ div قاعدة الزمن: 0,ms / div ناقل أومي مقاومته: 0 K مكثفة سعتها 5nF Y التجربة: حقق الدارة التالية: GBF U األرضي U ماذا تشاهد على شاشة ارسم اهت ازز المهبطي أكمل الف ارغات Y هناك بين الشحن والتفريغ حسب قيمة المستعمل 3 أكمل الف ارغات: U :هناك في (t) اإلشارة علوم جتريبية / رياضيات / تقين رياضي

12 U :هناك في اإلشارة (t) العوامل المؤثرة على تجربة: أو E إلب ارز العوامل المؤثرة على تطور الشحن و تطور التفريغ نقوم بتغيير التوتر أو مقاومة الناقل األومي سعة المكثفة غي ر التوتر E ماذا تستنتج باستعمال مكثفات و مقاومات مختلفة تحق ق من العالقة Oscilloscope: H:5 V/div H:5 V/div Base de temp: 0,ms/div La résistance en série : K Le condensateur: 5NF La résistance en série : K Le condensateur: 8nF GBF:signal carré f = xkh U=0V Amplitude max La résistance en La résistance en série : 470 série : K Le condensateur: Le condensateur: 0, F 0, F 3 أرسم ما تشاهده 3 علوم جتريبية / رياضيات / تقين رياضي

13 K وK K ظهور وانقطاع التيار في وشيعة بطاقة التلميذ ع م مقدمة: تمكن الفيزيائي األمريكي جوزيف هنري من التعرف على الظواهر المرتبطة بوجود الوشيعة في دارة كهربائية في 39 ولتشريفه أعطي إسم الهنري Henry على ذاتية الوشيعة الوشيعة ثنائي قطب تخزن طاقة ثم ترجعها خالل زمن مميز فما هي الوشيعة و ما هو هذا الزمن و ماهو نوع الطاقة المخزنة فيها الوسائل المستعملة: تأثير الوشيعة على التيار مولد قوته المحركة وشيعة ذاتيتها ناقل أومي مقاومته E = 7 V L,3H و مقاومتها الداخلية r =3 3 مصباحان متمثالن ( مصابيح سيارة ( قاطعة K K E التجربة : إب ارز الخاصية التحريضية للوشيعة حق ق التركيب التجريبي ماذا تالحظ بعد L غلق القاطعة ( Lr, ) L كيف تفسر هذه الظاهرة ماذا تستنتج 9 ( Lr, ) التجربة : L K حقق التركيب التجريبي ماذا تالحظ عند غلق القاطعتين E V K ماذا تالحظ عند فتح القاطعة ماذا تستنتج 9

14 التجربة 3: تطور شدة التيار الكهربائي المار في وشيعة تحريضية الوسائل المستعملة: جهازGBF ارسم االهت ازز المهبطي: اإلشارة المربعة (signal carré) تواتره: f kh توتره V أسالك توصيل BN fiche قاعدة الزمن: 0, ms / div المدخلين: H: 50 H : 50 mv/ div m V/ div L وشيعة: 8, mh, r 0,6 00 ناقل أومي مقاومته: GBF A M (L,r) B حقق الدارة المبينة في الشكل المقابل المدخل أرسم ماذا تشاهد على ارسم االهت ازز المهبطي ثم أكمل الف ارغات:

15 الوسائل المستعملة: دراسة استجابة ثنائي القطب L لرتبة توتر باستعمال التجربة المدعمة بالحاسوب بطاقة ع م التلميذ TP EXAO = حاسوب ناقل أومي مقاومته برمجيتي latispro) (regressi + أسالك توصيل وسيط sysam sp5 multimètre متعدد القياسات جهاز مولد خارجي 5V قابل للضيط بادلة وشيعة محرضة مقاومتها L=H r=و ذاتيها تحقيق الدارة: حقق الدارة المبينة في الشكل المقابل حيث المولد موجود على sysam sp5 مالحظة إن و SYNHONO وEA0 وEA موجودة على الوسيط المعلوماتي sysam sp5 ضبط البرمجية: دليل األعمال املخربية لألعمال املخربية

16 القياسات: إضغط على من الوضع clavier من لوحة المفاتيح F0 E إلى الوضع لبدأ القياسات إنتظر من 5 إلى 4 E فيظهر لك البيانين إعترضك مشكلة وقف عملية اإلح ارز acquisition وأعد العملية من جديد U EA و بالضغط على الزر ثواني ثم غير البادلة )مقلوب التوتر بين طرفي الوشيعة( Echap إذا للوحة المفاتيح clavier : U Lr ابتكار البيان )الحظ األسهم على مخطط الدارة ) لهذا إن التوتر المقاس على EA هو مقلوب التوتر بين طرفي الوشيعة U Lr الذي يبي ن التوتر بين طرفي الوشيعة لهذا الغرض اذهب إلى النافذة علينا أن نبتكر بيان نسميه إفتح المجدول (F) tableur listes des courbes نقل المعطيات نحو : regressi دليل األعمال املخربية لألعمال املخربية

17 المعالجة الرياضية للمعطيات عن طريق :regressi قم بفتح regressi إفتح الملف L )بالضغط على F3 للوحة المفاتيح( حذار يجب أن يكون نوع الملف txt )إنظر إلى الصورة أدناه ( أ ابتكار المتغي ارت: variable إذهب إلى النافذة grandeur ثم إضغط على ére colonne temps أحذف العمود األول supprimer grandeur باستعمال يمين الفأرة على أعلى العمود ثم اختر إضغط على األيقونة +Y u i وابتكر (créer) L Lr grandeur calculées di :dérivées dt u = u *i : grandeur calculées المقدار في type de grandeur إختر قم بابتكار مقدار ثاني باختيار قم بابتكار مقدار ثالث باختيار ب تمثيل البيانات: إذهب إلى نافذة graphe إضغط على األيقونة coordonnées و إختر A للفواصل و V للت ارتيب وأحذف جميع البيانات السابقة واختر طبيعة الرسم points U L di أرسم البيان ) f( dt 3 دليل األعمال املخربية لألعمال املخربية

18 ج نمذجة البيانات واألسئلة: أضغط على اإليقونة modéliser أضغط على modèle prédéfini وأختر كنموذج مستقيم أحذف عبارة constant وأضغط على في عبارة Expression modèle أضغط على ajuster استخرج قيمة معامل التوجيه وأكمل الجدول التالي: ذاتية الوشعة )مسجلة على الوشيعة ) معامل التوجيه قارن بين قيمة الذاتية مع معامل التوجيه ماذا تستنتج 4 دليل األعمال املخربية لألعمال املخربية