2

مادة استدراكية للصف العاشر للعام الدراسي )2016 -2015(

يدرس طالب الصف العاشر لهذا العام كتاب التكنولوجيا اجلديد وقد درس في السنوات السابقة منهاج التكنولوجيا غير

املطور والذي لم يحتوي على مادة تعريفية بالقطع االلكترونية واستخداماتها التطبيقية , وهو بحاجة لها جلسر الفجوة بني

ما سيعطى في مبحث التكنولوجيا في الوحدة الثالثة ) صناعة وبرمجة الرجل اآللي الروبوت( هذا العام وما أكتسبه من

معارف ومهارات باستخدام الكتب املدرسية القدمية.

ارتأينا وضع مادة استدراكية يتم تدريسها خالل الفصل االول هذا العام فقط, باآللية التي ترونها مناسبة وذلك بالتعاون

بني املشرف واملعلم.

دولة فلسطني وزارة التربية والتعليم العالي

إعداد

أ. ابراهيم قدح

الفريق الداعم: م. عارف الحسيني م.معاذ أبو سليقة د. سحر عودة

اإلشراف الفني: أ. حازم عجاج

تصميم: أ. سمر عوض

مقدمة

3

مادة استدراكية للصف العاشر للعام الدراسي )2016 -2015(

)Electronics(اإللكترونيــات

لوحة من البالستيك تضم نقاط توصيل مجمعة في صفوف أو أعمدة. تستخدم في تجميع الدارات اإللكترونية أو فحصها لسهولة عملية تركيبها وفكها، وتغني عن استخدام اللحام لتثبيت القطع اإللكترونية، انظر الشكل التالي.

النقاط المحصورة في األطر الحمراء تمثل كل مجموعة منها نقطة توصيل واحدة.

تظهر األشكال المخطط لدارة الثنائي الضوئي ، وكيفية تركيب هذه الدارة على لوحة التجارب.

لوحة تجارب

3V

R

مخطط الدارة

الدارة على لوحة التجارب

)BreadBoard( لوحة التجارب

4

املقاومات الكهربائية

التيار الكهربائي فيها عند وصلها التي تعيق مرور املادة املقاومة الكهربائية هي خاصية درست في درس سابق بأن مبصدر كهربائي، وتقاس بوحدة األوم. كما درست بأن األحمال الكهربائية هي عبارة عن مقاومة. وتعلمت من قانون أوم بأن مقاومة احلمل هي التي حتدد قيمة التيار املار به نتيجة وصله مبصدر كهربائي. وفي هذا الدرس، سوف تتعرف إلى

العوامل التي حتدد مقاومة موصل ما، وإلى أنواع املقاومات.

مقاومة الموصالت

مقاومة املوصل تعتمد مقاومة املوصل كما هو مبني في الشكل على ثالثة عوامل، هي:

طول املوصل أ تزداد مقاومة املوصل بازدياد طوله، أي أن مقاومة املوصل تتناسب طرديا مع طوله.

العوامل املؤثرة على مقاومة املوصل.

مساحة مقطع املوصل ب قلت املوصل مقطع مساحة زادت كلما أنه أي املوصل، مقطع مساحة مع عكسيا تناسبا املوصل مقاومة تتناسب مقاومته. متاثل أسالك الكهرباء مواسير املاء من حيث تدفق التيار، فاملاسورة التي مساحة مقطعها كبير تكون مقاومتها لتدفق

تيار املاء منخفضة، أما املاسورة التي مساحة مقطعها صغير تكون مقاومتها لتدفق تيار املاء مرتفعة.

5

نوع مادة املوصل جـ ميكن مقارنة مقاومة املواد املختلفة بالرجوع إلى ما يعرف باملقاومة النوعية للمادة، وهي مقاومة عينة من املادة على هيئة موصل طوله (1)متر ومساحة مقطعه (1)مم2 عند درجة حرارة (20) سلسيوس، ووحدة قياسها )أوم.مم2 /متر(،

.)ρ( ويرمز لها باحلرف رو

أنواع املقاومات تتناسب بقيم وخصائص محددة مقاومات كهربائية استخدام يلزم الكهربائية واإللكترونية الدارات لتحقيق عمل معلومة. كهربائية تيارات وتتحمل معروفة أومية قيم لها مختلفة بأشكال املقاومات تصنع لذا الدارات، هذه وعمل

وتقسم املقاومات إلى نوعني رئيسني هما: املقاومات ثابتة القيمة، ومتغيرة القيمة.

:Fixed Resistors املقاومات ثابتة القيمة ١مباشر غير بشكل أو )أرقام( مباشر بشكل املقاومة جسم على تكتب تتغير ال ثابتة قيمة لها التي املقاومات هي

)ألوان(. وتقسم هذه املقاومات طبقا ملادة صنعها إلى مقاومات كربونية وسلكية وغشائية.

:Carbon resistors املقاومات الكربونية أ تتواجد املقاومات الكربونية بأحجام مختلفة بحيث تتناسب مع قدراتها الكهربائية كما موضح في الشكل. وتصنع هذه املقاومات من مزيج من الكربون املسحوق ومادة غير موصلة مثل مسحوق السيراميك )الفخار(، وتصب املادة بالشكل املطلوب )عادة يكون أسطوانيا( ثم جتمد باحلرارة، ويرش طرفا املقاومة مبعدن حتى ميكن توصيلها باألسالك اخلارجية،

الحظ الشكل التالي.

ــــــــال ــــــــث ماحسب مقاومة سلك من النحاس طوله (100) متر ومساحة مقطعه (1.5) مم2، علما بأن المقاومة

النوعية للنحاس (0178. 0( أوم.مم2 /متر.

احلــــــــــــــــلمقاومة الموصل = ( 100÷ 5 , 1) × 8710 , 0 = 1,81 أوم.

6

أحجام املقاومات تتناسب مع قدراتها الكهربائية تركيب املقاومة الكربونية واملقاومة الغشائية

:Wirewound resistors املقاومات السلكية ب تصنع من عدة لفات من سلك على دليل بشكل معزول كما موضح في الشكل)أ(. وتصنع مواد السلك من سبائك

النيكل والكروم التي تستخدم بكثرة بسبب مقاومتها النوعية املرتفعة، ومعامل مقاومتها احلراري املنخفض القيمة. ولوقاية مكونات املقاومة من تأثيرات الوسط احمليط، تغطى بطبقة واقية من الطالء الزجاجي أو بخلطة من الرمل واإلسمنت.وبعضها يغلف مببدد حراري من األملنيوم لتحسني قدرتها على تبديد احلرارة. الحظ الشكل )ب(، في هذا

النوع من املقاومات تكتب قيمة املقاومة باألوم وقدرتها بالواط مباشرة على جسم املقاومة احلرارية.

ب- املقاومات السلكية أ- تركيب املقاومة السلكية

:Surface Mount Resistors-SM Resistors املقاومات السطحية جـ الكثافة.وتتوفر بشكلني هما املسطح واألسطواني. متتاز بصغر حجمها مما يجعلها مالئمة للوحات املطبوعة عالية

املقاومة املسطحة يستخدم في ترميزها نظام ترميز مكون من ثالث خانات ،اخلانتني األولى والثانية متثالن قيمة املقاومة أما اخلانة الثالثة واألخيرة فتمثل املضاعف)عدد األصفار( كما يظهر الشكل التالي.املقاومة اإلسطوانية يستخدم في ترميزها

نظام الترميز اللوني كما يظهر الشكل.

7

املقاومات السطحية وطرق ترميزها

:Variable Resistors املقاومات متغيرة القيمة ٢بسهولة قيمها تغيير المتغيرة، ويمكن للمقاومات مثال والتلفاز الراديو أجهزة في بالصوت التحكم مفاتيح تعتبر بتدويرمفاتيحها. وعندما نقول إن مقاومة متغيرة قيمتها (1000) أوم ،فهذا يعني أن بإمكاننا الحصول منها على قيم

تتراوح بين الصفر و (1000) أوم.

عمل املقاومة املتغيرة

الكلية. المقاومة قيمة على بوساطتهما تحصل المقاومة نهايتي يمثالن طرفان أطراف، ثالثة المتغيرة للمقاومة والطرف الثالث يتصل بجزء منزلق يتحرك فوق عنصر مقاوم تحصل بوساطته مع إحدى النهايتين على قيم مختلفة من

المقاومة الكلية، كما موضح في الشكل السابق.تتوفر املقاومات املتغيرة بأحجام صغيرة تستخدم لعمل تعديالت عرضية مثل التدريج أو الضبط.وهي متوفرة بثالثة أشكال:النوع املفتوح والنوع املغلق ونوع الضبط الدقيق الذي يستخدم عند احلاجة إلى ضبط دقيق جدا حيث سينتج تدوير

مفتاح املقاومة عدة دورات تغيرا في قيمة املقاومة. الحظ الشكل التالي.

8

أشكال املقاومات املتغيرة

املقاومات اخلاصة تصنع من مواد خاصة وبطرق صنع خاصة لتالئم تطبيقات عملية معينة في الدارات اإللكترونية، ويختلف عملها عن

عمل املقاومات العادية. ومن هذه املقاومات:

أ مقاومة الثيرمستور: وهي املقاومة التي تتغير مقاومتها بشكل ملموس بارتفاع درجة احلرارة أو انخفاضها، وتستخدم في دارات احلماية من ارتفاع درجة احلرارة، كما أجهزة في التحكم دارات في احلرارة لدرجة كمجس استخدامها ميكن

التدفئة أو التبريد وفي أجهزة قياس درجة احلرارة. ويوجد منها نوعان:مقاومة ذات معامل حراري سالب (NTC) التي تقل قيمتها بارتفاع ١

درجة احلرارة.قيمتها تزداد التي (PTC) موجب حراري معامل ذات مقاومة ٢

بارتفاع درجة احلرارة. الثيرمستور

9

:Light Dependent Resistor-LDR املقاومة املعتمدة على الضوء ب واحدة من أقدم العناصر الكهروضوئية، وهذه املقاومة تتناقص قيمتها بازدياد شدة الضوء الساقط عليها .و تكون 2 ميجا أوم ولكن عندما تتعرض للضوء قد تصل إلى أكثر من املعتمدة على الضوء في الظالم عالية جدا املقاومة قيمة

تنخفض مقاومتها إلى بضع مئات من األوم.

أطراف توصيل

مادة حساسة للضوء

قاعدة عازلة

)جـ(: رمز املقاومة الضوئية )أ(: مقطع ملقاومة ضوئية )ب(: مقاومة ضوئية

اإلنذار، أجهزة في غالبا تستعمل املثال، سبيل فعلى اإللكترونيات في عديدة تطبيقات الضوء على املعتمدة للمقاومة والتحكم باألبواب اآللية، وكاشف اللهب في املراجل، حيث يتطلب األمر اإلحساس بوجود ضوء أو غيابه.

نظم ترميز املقاومات

تكون املقاومات الكربونية والغشائية مرسومة على جسمها برموز لونية تشير إلى قيمتها ودقتها، وهناك نظام معتمد في الترميز اللوني )انظر الشكل(.

نظام ألوان املقاومات

10

الترميز اللوني الرباعي: حتدد احللقة األولى من جهة اليسار الرقم األول للمقاومة، و حتدد احللقة )عدد العشري املضاعف الثالثة احللقة وحتدد للمقاومة، الثاني الرقم الثانية األصفار(، أما احللقة الرابعة فتحدد نسبة التفاوت املسموح به في قيمة املقاومة

النظرية. الحظ الشكل املجاور.الترميز اللوني الرباعي

ــــــــال ــــــــث مما قيمة المقاومة المبينة في الشكل السابق، مراعيا حساب الحدين األعلى واألدنى لهذه القيمة.

احلــــــــــــــــل بالنظر الى حلقات األلوان المبينة على جسم المقاومة، يتبين أن:

لون الحلقة األولى أصفر، ويقابل العدد (4) لون الحلقة الثانية بنفسجي، ويقابل العدد(7)

لون الحلقة الثالثة أحمر، ويقابل المضاعف (100) لون الحلقة الرابعة ذهبي، ويقابل نسبة التفاوت 5% ±

توضع األرقام بجانب بعضها ويتبين أن: قيمة المقاومة = 100×47 أوم = 4700 أوم = 4.7 كيلو أوم.

الحد األعلى للقيمة:

4700 + 4700 x 5

100 = 4700 + 235 = 4935

كيلو أوم. الحد األدنى للقيمة:

4700 - 4700 x 5

100 = 4700 - 235 = 4465

11

املكثفات

درست في درس سابق املقاومة الكهربائية بوصفها أحد عناصر الدارة الكهربائية، واآلن ستتعرف على عنصر آخر من عناصر الدارة الكهربائية، وهو املكثف الكهربائي أثناء في الكهربائية الطاقة باختزان يقوم كهربائي عنصر هو فاملكثف (Capacitor).

عملية الشحن على شكل مجال كهربائي، وإطالقها في أثناء عملية التفريغ. وفي هذا مكثفاتالدرس سنشرح املكثفات وأنواعها وخصائصها املختلفة.

تركيب املكثف ١يتكون املكثف في أبسط أشكاله من لوحني معدنيني متوازيني، يفصل بينهما مادة عازلة، مثل الهواء أو الورق املشبع بالزيت أو مواد من البالستيك أو امليكا أو مواد من السيراميك. ويوصل بكل لوح من لوحي املكثف طرف توصيل. ويبني

الشكل طريقة تركيب املكثف في أبسط أشكاله.

آلية عمل املكثف ٢سنناقش في هذه الفقرة ميكانيكية شحن وتفريغ المكثف، باالستعانة بالرسوم التوضيحية المبينة في الشكل. ففي الشكل تالحظ أن الجهد غير مطبق على المكثف، لذا يوجد عدد متماثل من اإللكترونات الحرة على كل لوح، وبالتالي ال يوجد

فرق جهد بين لوحي المكثف.فعند إغالق المفتاح )S( المبين في الشكل )ب(، تقوم البطارية بسحب اإللكترونات الحرة الموجودة على اللوح العلوي للمكثف باتجاه قطبها الموجب، كما تقوم بدفع كمية متساوية من اإللكترونات من قطبها السالب نحو اللوح السفلي للمكثف،

تركيب المكثف رمز المكثف

12

ونتيجة لذلك يمر تيار في الدارة تتحدد قيمته بوساطة المقاومة الخارجية )R(. إن فقد اللوح العلوي لإللكترونات الحرة يعطيه شحنة موجبة, كما أن زيادة اإللكترونات الحرة على اللوح السفلي يعطيه شحنة سالبة, ويؤدي

هذا إلى توليد فرق جهد بين لوحي المكثف.يستمر شحن المكثف حتى يصبح فرق الجهد بين وبحسب البطارية. قطبي بين للجهد مساويا لوحيه الشكل, يستمر مرور التيار في الدارة حتى يصبح الجهد على طرفي المكثف )10( فولت, وعندما يصبح جهد المكثف مساويا لجهد البطارية, يتوقف مرور التيار

ألنه لم يعد يوجد فرق بين جهد المكثف وجهد البطارية.يبين الشكل )جـ( أنه في الوقت الذي يصبح فيه المكثف مشحونا, يمكن فتح المفتاح, وسيحافظ المكثف بعد ذلك على شحنته الموجودة بين لوحي المكثف التي تكون بشكل مجال كهربائي, تتجه خطوطه من اللوح الموجب إلى اللوح السالب. وعند فصل المكثف من الدارة يمكن استخدامه لفترة قصيرة كمصدر للجهد, ويتم تفريغ شحنته عند وصله بحمل كهربائي, حيث تعود ألواحه إلى التعادل مرة أخرى. وتالحظ كذلك أن تيار الشحن أو التفريغ يمر في الدارة

الخارجية ال يمر عبر المكثف نفسه؛ نظرا لوجود المادة العازلة بين لوحي المكثف.

وحدات السعة الكهربائية 3السعة (Capacitance) هي قياس ملقدار الشحنة التي يستطيع أن يختزنها مكثف عند تطبيق جهد معني عليه، ويرمز لها باحلرف (C) وتقاس بوحدة تسمى الفاراد، نسبة إلى العالم فارادي، ويرمز للفاراد باحلرف (F).إن مكثفا سعته (1) فاراد يكون ضخما جدا، ولذا تستعمل وحدات امليكروفاراد )μF( والنانوفاراد )nF( والبيكوفاراد )pF( في التطبيقات

العملية، علما أن:امليكروفاراد )μF( = 6-10× 1فاراد النانوفاراد )nF( = 9-10 × 1 فاراد

البيكوفاراد )pF( = 12-10 × 1 فاراد

عملية شحن وتفريغ املكثف

13

انواع املكثفات 4ميكن تقسيم املكثفات إلىقسمني أساسيني:

املكثفات ثابتة القيمة. أ

املكثفات متغيرة القيمة. ب

املكثفات ثابتة القيمة: أ

الشركة قبل من السعة احملدد املكثف هي

الصانعة، حيث يسجل على جسمه مقدار سعته، ومقدار فرق اجلهد املسموح أن يطبق على طرفيه. ومن أنواع املكثفات

ثابتة القيمة تبعا لنوع املادة العازلة:

طبقة بينهما األلومنيوم من طبقتني من ويتكون الورقي: املكثف ١رقيقة من الورق املشبع بالشمع أو بالزيت، وتلف املجموعة معا،

في وعاء معدني صغير محكم أو حتفظ كيميائية، مبادة تغلف ثم

اإلغالق.

مكثف السيراميك: يتكون هذا النوع من لوح من السيراميك يغطي ٢وجهيه طبقتان معدنيتان هما لوحا املكثف.

املكثفات الكيميائية )اإللكتروليتية(: من مميزات هذه املكثفات 3سعتها الكبيرة وحجمها الصغير. ويبني الشكل التالي بأن هذا النوع من املكثفات يتركب من عدة طبقات

مبادة مشبعة الورق من وطبقة األلومنيوم، أكسيد من عازلة وطبقة )سفلي(، األلومنيوم من لوح هي:

كيميائية مناسبة مثل بلورات األمونيوم، ولوح من األلومنيوم )علوي(.

مكثفات ورقية

14

قطب سالب

قطب موجب

عازل

لوح معدني

وعاء أملنيوم

غالف بالستيكي

تركيب املكثف الكيميائي

:(Variable capacitors) املكثفات متغيرة القيمة ب

يتكون هذا النوع من املكثفات من صفائح متوازية من األلومنيوم أو النحاس، على شكل دائري أو بيضاوي،مثبتة

في لها مساوية أخرى، صفائح من مجموعة مع بالتداخل الصفائح لهذه تسمح بطريقة للدوران، قابل محور على

املساحة، وتكون املادة العازلة في هذا النوع من املكثفات هي الهواء كما مبني في الشكل التالي. وتستخدم هذه املكثفات

غالبا في أجهزة الراديو.

مكثفات متغيرة ورمزها

15

ثنــائي

شريحة موجبةشريحة سالبة

الجهد)V(

شدة التيار

0.7

إنحياز عكسي إنحياز أمامي

)mA(

جهد اإلنهيار

وتصنع اإللكترونية العناصر أبسط الثنائيات تعد

)المهبط(، سالبة إحداهما متجاورتين، شريحيتين من

واألخرى موجبة )المصعد(.

يستعمل الثنائي كعنصر إلكتروني بحيث يسمح عادة بمرور

التيار الكهربائي باتجاه واحد فقط. يدخل الثنائي في كثير من

االستعماالت والتطبيقات المهمة، التي ستتعرف عليها الحقا.

المصعد جهد يكون عندما التيار بتوصيل الثنائي يقوم

)P( أعلى من جهد المهبط )N( بمقدار يكافئ أو يزيد عن

0.7V لثنائي مصنوع من السيليكون، 0.3V لثنائي مصنوع

من الجرمانيوم ويكون الثنائي عندئذ في حالة انحياز أمامي )أي

يسمح بمرور التيار الكهربائي(.

أما في حالة كون فرق الجهد على المصعد سالبا والمهبط

مصعدمهبط

مصعدمهبط

رمز الثنائي العادي

موجبا، فيكون الثنائي في حالة انحياز عكسي، )ال يسمح بمرور التيار الكهربائي إال بكميات قليلة جدا(. عند زيادة فرق

الجهد في وضع االنحياز العكسي للثنائي، تحدث حالة االنهيار، ويتلف.

)Diodes( الثنائيـات

16

نشـاط

الدارة في حاجته حسب نوع كل يستخدم متعددة، أنواع للثنائيات اإللكترونية، فالثنائي العادي يعمل في منطقة االنحياز األمامي في دارات

التقويم، ويبين الشكل كيف يوصل الثنائي في الدارة في هذه الحالة.

)Zener Diode(ثنائي زينر

ثنائي زينر مصمم ليبدأ بالسماح بسريان التيار في االتجاه المعاكس، تعيينه خالل تصنيع يتم معينا، العكسي حدا االنحياز يتعدى جهد عندما زينر ثنائي يستخدم ،)Vz( زينر جهد تسمى الجهد هذا وقيمة الثنائي،

لتنظيم فرق الجهد في الدارات اإللكترونية.

عند وصل ثنائي زينر في حالة االنحياز األمامي، فإنه يعمل كثنائي عادي.

مصعدمهبط

االنحياز األمامي

اختبار صالحية الثنائي:.Digital Multimeter يمكن اختبار صالحية الثنائي باستخدام جهاز متعدد القياس الرقمي

)ب()أ(

300Ω L

1-أحضر عددا من الثنائيات 2- اضبط الجهاز على مقياس المقاومة الظاهر عليه رمز المقاومة أوالثنائي.

قم بقياس مقاومة الثنائي،انظر الشكل)أ(. -34- اعكس الثنائي، وقم بالقياس مرة أخرى ،انظر الشكل )ب(.

اختبار صالحية الثنائي باستخدام جهاز القياس الرقمي )الملتيميتر(

مالحظة:املقاومة الداخلية للثنائي املصنوع من اجلرمانيوم 300 أوم، وللثنائي 700 السيليكون من املصنوع

أوم تقريبا.

Zener هو اسم العالم الذي اخترع هذا النوع من الثنائيات

الثنائي زينر يوصل على التوازي مع الحمل

أنــواع الثنائيـات

17

:)LED( الثنائي الباعث للضوء في هذا النوع من الثنائيات مواد خاصة تجعله يضيء عندما يمر فيه تيار في حالة االنحياز األمامي، وغالبا ما يكون والبرتقالي، بألوان مختلفة،منها: األخضر، واألصفر، الثنائيات ضوءا وتعطي هذه .2V عليه يعمل الذي الجهد

وكذلك األحمر.تستخدم هذه الثنائيات بشكل واسع في الحاسبات إلظهار األرقام، وفي المصاعد وأجهزة التحكم عن بعد )الرموت كنترول(، وألضواء اإلشارة في األجهزة الكهربائية مثل الراديو والتلفاز وغيرها. لحماية الثنائي من ارتفاع شدة التيار،

عادة يوصل على التوالي مع مقاومة يمكن تحديد قيمتها بسهولة:

الثنائي الباعث للضوء.

األقطاب

غطاء بالستيكيالثنائي

ضوء

رمز الثنائي الباعث للضوء.

6V

RVs Vdi

فمثال إذا كان الجهد الذي يعمل عليه الثنائي 2v وأعلى تيار يتحمله 20mA فإن قيمة المقاومة تحسبمن العالقة:

R= Vs-Vdi

6-20.02= 200Ω=

المقاومة المختارة 220Ω لتوفرها.

LED: Light Emitting Diode

مهبط

مصعد

ب الدارة اآلتية، والحظ العالقة بين شدة يمتاز الثنائي الباعث للضوء بأن شدة إضاءته تعتمد على قيمة التيار المار فيه،ركالضوء وقيمة التيار، انظر الشكل.

شدة الضوء املنبعث من الثنائي الضوئينشـاط

شدة التيار

شدة الضوء

0

6VR

هل تعلم؟ هنالك ثنائي باعث للضوء يصدر أشعة حتت حمراء )غير مرئية(، التحكم أجهزة في ويستخدم عن بعد، وإرسال املعلومات.

A

1kΩ

18

:Photo Diode الثنائي احلساس للضوء وء،ويوصل يعمل هذا الثنائي على تمرير التيار الكهربائي عندما يتعرض للضفي الدارات اإللكترونية بحيث يكون في حالة انحياز عكسي، ويغلف بأسطوانة

تسمح بمرور الضوء إليه من نافذة زجاجية صغيرة.يستخدم هذا الثنائي مجسا في دارات اإلنذار المختلفة، وكذلك في دارات

الترانزستور.

استخدام الثنائياتللثنائيات استخدامات عديدة، منها:تنظيم الجهد وتقويمه، وكذلك ضبط الذبذبات .)Logic Circuits( في دارات التردد الالسلكي،ويستخدم كذلك في الدارات المنطقية

ثنائي الليزر 1 الثنائي مفتاحا: الحظ عمل الثنائي كمفتاح في الشكل اآلتي:

انحياز أمامي.

انحياز عكسي.

الدارة المكافئة هي حالة وصل.

الدارة المكافئة هي حالة قطع.

الثنائي الحساس للضوء ورمزه

اختبار الثنائي احلساس للضوء:نشـاط ركب الدارة المجاورة، وغير من شدة الضوء الساقط على الثنائي الحساس للضوء، والحظ ما يحصل إلضاءة المصباح.

يختلف هذا الثنائي عن الثنائي الباعث للضوء بأنه يعطي ضوء ذو لون واحد على شكل حزمة

ضيقة جدا.

3V

19

.)LED( عدد استخدامات الثنائي الباعث للضوء اذكر نوع الثنائيات التي يرمز لها باألشكال اآلتية :

في الدارة المجاورة أجب عما يأتي:

الدارة اآلتية دارة تقويم موجة كاملة باستخدام أربعة ثنائيات )القنطرة(. ابحث آلية عملها وحدد شكل الموجة الناتجة، الحظ األسهم التي تدل على اتجاه التيار للجزء الموجب للموجة.

م موجة كاملة: 2 الثنائي مقو

أسئلة وتدريبات

أ- أي من المصباحين سيضيء عند غلق

المفتاح؟

ب- أي من المصباحين سيضيء عند عكس

قطبي البطارية مع غلق المفتاح؟

جـ- عند استبدال البطارية بمصدر جهد متناوب، أي من الثنائيين يكون في حالة إنحياز

أمامي، وأي منها يكون في حالة إنحياز عكسي، ومتى؟

أي نوع من الثنائيات يقوم بعمل الثنائي العادي والمصباح معا؟

مقوم موجة كاملة الشكل)15(: مقوم موجة كاملة

AC

Vout

+

-

D1

D2D3

D4

سؤال: أرسم في دفترك المسار الذي سيتبعه الجزء السالب من الموجة الداخلة.

D1 D2

L1 L2

20

)Transistor( الترانزســتور

أشكال مختلفة للترانزستور

عنصر إلكتروني، يتكون من ثالث شرائح، أي وصلتي )P-N( متحدتين معا ، وتشكالن

ثنائيين متصلين معا، كما في الشكل . لهذا االتصال حالتان : األولى حالة )NPN(، حيث تشترك الوصلتان في الشريحة الموجبة. الحالة الثانية )PNP(، حيث تشتركان في الشريحة

السالبة.

نالحظ من الشكل أن الشريحة الوسطى تعاكس الشريحتين األخريين من حيث النوع، وتسمى القاعدة )Base(، ويرمز لها Collec-( وتسمى األخرى المجمع ،)E( ورمزها )Emitter( أما الشريحتان على األطراف فتسمى احداهما الباعث .)B )بالرمز

.)C( ورمزها )tor

تمثيل الترانزستور

استعماالت الترانزستور

الترانزســتور مضخــما:

للترانزستور ثالثة أنماط توصيل رئيسة، تتحدد بناء على الوظيفة المتوخاة من الدارة، هي:

أول ترانزستور أخترع عام 1948م

التعرف على الترانزستورات:نشـاط

إحضار مجموعة من الترانزستورات المختلفة، للتعرف على: أ- عدد أرجلها ب- شكلها جـ- المادة التي تغلفها د- إستخدامها.

NPN

القاعدة

NP P

القاعدة

المجمعالباعث

المجمع الباعث

القاعدة

NPN

المجمعالباعث

القاعدة

PNP

C E

B

C E

B

المجمعالباعث

21

نشـاط

الجهد

الترانزستور يضخم الجهد والتيار.موجة خارجة

الجهد

موجة داخلة

ب توصيلة القاعدة المشتركة تعمل على تضخيم فرق الجهد .الجهد

موجة خارجة

الجهد

موجة داخلة الترانزستور يضخم الجهد.

جـ توصيلة المجمع المشترك تعمل على تضخيم التيار .

التيار

الترانزستور يضخم التيار.موجة خارجة

التيار

موجة داخلة

أ توصيلة الباعث المشترك التي تستخدم لتضخيم فرق الجهد والتيار:

- ما النسبة بين قراءة األميتر A2 إلى A1 ؟- هل النسبة قريبة من القيمة 100)معامل التضخيم لهذه الدارة(؟

- ارجع إلى دليل الترانزستور وقارن القيمة التي حصلت عليها مع القيمة الموجودة في الدليل.

اعمل على وصل الدارة اآلتية: )دارة ترانزستور مضخما(، الحظ تضخيم التيار.

اختبار تكبير التيار

12V

A2

1K Ω

100 Ω

Bc141

A1

دارة اختبار تكبير التيار في الترانزستور

22

التيار في يمر الوصل)on(،حيث الترانزستور هي وتكون حالة جامع الترانزستور، وعندها يضيء المصباح في هذه الدارة يعمل الترانزستوركمفتاح يتحكم به بوساطة فرق الجهد بين القاعدة والباعث.

التطبيقات العملية التي يستخدم فيها الترانزستور مفتاحا إلكترونيا:تشغيل مصابيح اإلشارة. -1

تشغيل دارات اإلنذار ،واألجهزة التي يتم التحكم بها عن بعد. -23- بوابة رقمية في الدارات الرقمية والحاسوب.

مصابيح تحديد االتجاه. -4

مزايا الترانزسـتور كمفتاح: عند مقارنة المفاتيح الترانزستورية بمثيالتها اإللكتروميكانيكية، نجد أن األولى

تتمتع بعدة مزايا منها:عدم احتواء المفاتيح الترانزستورية أجزاء ميكانيكية قد تتعرض للتلف.

إلى الميكانيكية، وتؤدي للمفاتيح عدم حدوث شرارة كهربائية، وهذه مالزمة تلف تماساتها.

سرعة الوصل والفصل بالمقارنة مع المفاتيح الميكانيكية. عدم حاجة المفاتيح الترانزستورية إلى عمليات صيانة.

قليل التكلفة. موفر للطاقة.

الترانزستور مفتاحا:بالنظر إلى الشكل اآلتي، بداية عندما يكون فرق جهد القاعدة صغير جدا، أي أن وصلة القاعدة -الباعث في حالة

انحياز عكسي، وحالته هي القطع )off(، نالحظ أن المصباح غير مضيء.أمامي، انحياز في حالة القاعدة-الباعث معين تصبح وصلة إلى حد القاعدة الجهد على فرق بزيادة ولكن

12V5V

D21441k Ω

دارة يعمل الترانزستور فيها مفتاحا

مصابيح إشارة للتحذير

23

أسئلة وتدريبات

صالحية الترانزستور:نشـاط

في الدارة اآلتية: 1- حدد العناصر الكهربائية واإللكترونية .

2- حدد عمل كل عنصر في الدارة. 3- قم بتوصيل الدارة، وتأكد من عملها.

4- ما عمل هذه الدارة؟

عرف الترانزستور، واذكر استخداماته. عدد مزايا استخدام الترانزستور مفتاحا مقارنة مع المفاتيح األخرى.

9V

22KΩ

BFY51 1KΩ

560Ω

جزء من كتاب البدائل والمواصفات

نستفيد من الجدولين في النشاط السابق معرفة صالحية الترانزستور وتحديد قاعدته فقط، ولتحديد بقية األرجل والبدائل، يتم الرجوع إلى كتاب البدائل والمواصفات.

2SD1518 Si-N S-L, 900V,6A , 50W 18j BU426A, BUDW11

1S2758 Si-Di Gi-Uni, 1000V, 3A 31a BY255, 1N5408

النوعالتركيبالمواصفاتالمخططالبدائل

يمكن تحديد صالحية الترانزستور ومعرفة بعض أطرافه من خالل نتائج الجداول اآلتية، وذلك بعد وضع مؤشر جهاز القياس على خانة المقاومة أو الثنائي ) (.

)PNP( ترانزستور من نوع)NPN( ترانزستور من نوع

CEBالنتيجةCEBالنتيجةOff-+On-+Off-+On-+On+-Off+-On+-Off+-Off-+Off-+Off+-Off+-

الحظ أن عدم مطابقة أي من الحاالت الست لنتيجة فحص الترانزستور حسب الجداول أعاله تعني أنه معطوب.أحضر ترانزستورات من نوع )PNP( )Bc 640(، مثال وآخر )NPN( )Bc 639(، وتأكد من صالحيتها، وحدد

.)B( قاعدتها

24

من:الترانزستورات،والثنائيات، أعداد من المتكاملة الدارة تتكون تكون بحيث معينة، تركيبية بطريقة والمقاومات،والمكثفات،مصنوعة

عة على شريحة من مادة شبه موصلة. مجمتقوم بعض الدارات بوظيفة محددة، وبعضها اآلخر بعدة وظائف، والبعض اآلخر يمكن تحديد المهام التي تقوم بها عن طريق برمجتها باستخدام أجهزة

خاصة. متثيل الدارة املتكاملة:

يختلف عدد األطراف من دارة متكاملة ألخرى،فمنها ما له ثالثة أرجل كمنظمات الجهد، ومنها ما له مئات األرجل، مثل المعالجات الدقيقة في

.)CPU( الحواسيبالشكل أدناه يمثل دارة متكاملة مكونة من 14 رجال، تعطى كل رجل رقما.

مالحظة:قد حتتوي على املتكاملة الدارة

أكثر من مليون بوابة منطقية.

من ميزات الدارات املتكاملة:1- صغيرة الحجم.

2- تكلفتها منخفضة.3- سرعة األداء.

4- تعدد الوظائف.5- سهولة التعامل معها.

6- توفير الطاقة.

الحظ طريقة ترقيم األرجل ودور النقطة وفتحة المؤشر في تحديد األرقام.

1 2 3 4 5 6 7

14 13 12 11 10 9 8

فتحة مؤشر

لمعرفة الوصلة 1

7404 رقم الدارة

:دارة متكاملة

األرجل

غطاءالشريحة

)Integrated Circuits -IC-( الدارات املتكاملة

25

)Timer555 ( املؤقت المؤقت 555 دارة متكاملة بسيطة، يمكن استعمالها، وبطرق مختلفة كعنصر تحكم في العديد من الدارات

اإللكترونية، وهي تحوي في تركيبها الداخلي على 25 ترانزستورا، وثنائيين، و 16 مقاومة.عند استخدامها في الدارة اإللكترونية يتم معاملتها على أنها وحدة منفردة، بحيث يتم التعرف على مدخالتها

ومخرجاتها من خالل دليل المستخدم.

1

2

3

4

8

7

6

5

أرضي

مخرج

مصدرتغذية

555

المؤقت 555

األدوات الالزمة:دارة املؤقت املتكاملة 555

ثنائي باعث للضوء0.1µF مكثف 10µF مكثف

Ω560، 1KΩ مقاومات100KΩ مقاومة متغيرة

بطارية 9V ، مفتاح

الحظ الثنائي الباعث للضوء، ماذا يحدث لسرعة اإلضاءة عند تغيير قيم املقاومة املتغيرة؟ هل ميكنك طرح تطبيقات حياتية قد تستخدم هذه الدارة؟

نشاط دارة وماض )غماز(

26

يعتمد اإلنسان على الحواس الخمس الستقبال المعلومات والبيانات المتعلقة باألشياء المختلفة من حوله.وبالمقابل فإن الدارات اإللكترونية تعتمد على المجسات للقيام بهذه العملية.يمكنك أن تعتبر المجسات بمثابة الحواس الخمس للدارات

اإللكترونية.

:)Sensor( املجس اإللكتروني أداة إلكترونية يمكنها استشعار الظروف والمؤثرات المحيطة بها، وإرسال إشارات كهربائية قابلة للقراءة.

يكاد ال يخلو جهاز إلكتروني من المجسات، بدءا من شاشة اللمس في الهاتف المحمول إلى الباب الكهربائي الذي يفتح نتيجة اقترابك منه.

أنواع مختلفة من المجسات

تصنف المجسات اعتمادا على التطبيقات التي تستخدم فيها، ومنها:

1- املجسات الضوئية: هل حدث وتعثر الورق في الطابعة لديك؟ أو انتهى الورق من الطابعة؟ هل الحظت اإلشارة التي تظهر على الطابعة؟ والتي تفيد بمكان تعثر الورق أو تفيد بنفاذ الورق، هل سألت نفسك كيف تستشعر الطابعة مكان تعثر الورق أو نفاذه؟ إن الجهاز الذي يقوم بهذه المهمة هي مجسات

املجسات حواس الدارات

قرنا اإلستشعار في الحيوان :

امتدادان رفيعان يخرجان من الرأس

في بعض الحشرات، كالصراصير يقومان

بوظيفتي الشم واللمس.

أنواع املجسات ومبدأ عملها:

27

تتأثر بالضوء الساقط عليها وتحوله إلى إشارة كهربائية يمكن قراءتها، وإبداء رد فعل تجاهها، وكثيرا ما نشاهد هذا النوع من المجسات في وحدات اإلضاءة االحتياطية، ويستخدم أيضا في اآلالت المكتبية الستشعار وجود الورق ومكان تعثره

في الطابعات وماكنات التصوير.

2- مجسات اللمس: هل خطر ببالك يوما ما الذي يحدث عندما تضغط على أيقونة على شاشة اللمس في هاتفك؟ كيف يستشعر الهاتف أنك ضغطت على هذه األيقونة؟ ال بد أن شاشات اللمس مزودة بمجسات تتأثر بتعرضها للقوة الفيزيائية الناشئة عن

اللمس وتسمى مجسات اللمس.

3- مجسات األشعة حتت احلمراء: يتم استخدام جهاز التحكم عن بعد في التلفاز للتنقل بين القنوات. فكيف

تنتقل اإلشارة من جهاز التحكم إلى التلفاز؟ وما هذه اإلشارة؟

يحتوي جهاز التحكم عن بعد على باعث لألشعة تحت الحمراء، أما جهاز

التلفاز فهو مزود بمجسات األشعة تحت الحمراء، وهذه المجسات قادرة

على استقبال األشعة الصادرة عن جهاز التحكم وتحويلها إلى اشارات كهربائية يتم ترجمتها إلى أوامر تشغيلية

وتنفيذية ، كما أن هذا النوع من المجسات قادر أيضا على رصد الحركة، لذا فإنها تستخدم بكثرة في كاميرات

المراقبة وأنظمة اإلنذار، كما تستخدم في التحكم بفتح وإغالق البوابات اإللكترونية.

4- املجسات الصوتية: يتأثر هذا النوع من المجسات بالموجات الصوتية، ويعد الميكروفون أبرز تطبيق لهذا النوع من المجسات، كما تستخدم هذه المجسات في أجهزة الهواتف

المتنقلة الحديثة.

28

األدوات الالزمة:• مقاومات )330 أوم، 100كيلو أوم(، 1 كيلو أوم.• .BC547 ترانزستور• )LDR( مجس ضوئي • LED ثنائي باعث للضوء• بطارية 9 فولت.

5- املجسات احلرارية:

هل الحظت أنه عندما تصل درجة الحرارة إلى درجة معينة في سخان الماء الكهربائي يتوقف عن التسخين؟ كيف يمكن لهذا السخان أن يقرأ درجة الحرارة التي وصل إليها الماء ويتمكن من إعطاء أمر بوقف عملية التسخين؟ يسمى الجهاز الذي يقوم بقراءة درجة الحرارة وإبداء األوامر بناء على هذه القراءات بالمجس الحراري، وهذه المجسات تقوم باستشعار درجة حرارة الوسط المحيط ومن ثم تحويلها إلى كميات كهربائية مكافئة، وكثيرا ما نشاهد

هذا النوع من المجسات في أنظمة التدفئة الذكية.

6- مجسات األمواج فوق الصوتية:تزود السيارات الحديثة بنظام يمكنها من معرفة بعدها عن العوائق في حالة

الرجوع الى الخلف، تقوم هذه التقنية على نوع من المجسات يصدر أمواجا بترددات عالية، تسمى األمواج

فوق الصوتية ويتم استقبالها في حال ارتدادها نتيجة لوجود عوائق، فيستطيع بذلك معرفة بعد هذه العوائق عن السيارة.

نشاط دارة غياب الضوء

29

330

LDR

100K

مجس ضوئي

1K م3

آلية التنفيذ:• قم بوصل الدارة الكهربائية كما في الشكل.• )LDR( الــضــوئــي المجس بتغطية قــم

باستخدام اليد.• للضوء الباعث للثنائي ماذا يحدث راقب

.)LED(

• كيف تعمل الدارة ولماذا تضيء لمبة

المجس على التعتيم عند اإلشارة

الضوئي؟

• ما وظيفة الترانزستور في الدارة السابقة؟

• كيف يمكننا عكس طريقة عمل الدارة السابقة؟

:BC548 أو BC547 الترانزستور

يستخدم الترانزستور في الدارة االلكترونية

كمفتاح أو مضخم للجهد الكهربائي, في هذه الدارة

سيقوم الترانزستور BC547 بوظيفة مفتاح حيث

B أكبر يغلق عندما يكون الجهد على الرجل

من الجهد على الرجل E, بفرق جهد يزيد عن

0.7 فولت.

هل سمعت يوما بأنظمة التنبيه من الحرائق؟ هل شاهدتها؟ هل شاهدت تلك العلب الدائرية المنتشرة على سقف الغرف والقاعات الكبيرة في المصانع والمؤسسات الكبيرة؟ هل تعرف ما بداخل هذه العلب؟ وكيف تعمل؟

أنظمة التنبيه من الحرائق: هي أجهزة تقوم باستشعار بوادر الحرائق من الدخان والحرارة الزائدة وتحويلها، الى اشارات سمعية او مرئية لتخبر اإلنسان ببداية حريق حتى يتعامل معه

في مراحله المبكرة.

م1

D1

LED

T1BC547 بطارية

9V

C

B

E

م2

مجس دخان

أنظمة التنبيه من احلرائق:

12 3

1

2

3

BC547 رسم توضيح للترانزستور

CB

E

30

أداة كهرومغناطيسية، تحتاج للتيار الكهربائي لتوليد مجال مغناطيسي كاف

لجذب نقاط تالمس صفائح حديدية، فيعمل كما لو كان مفتاحا كهربائيا.

ويتكون المرحل من ملف كهربائي حول قضيب من الحديد، باإلضافة إلى

نقطة أو مجموعة من النقاط الكهربائية )التالمسات( التي تغلق أو تفتح الدارة.

والدارة في الشكل المجاور توضح مبدأ عمل المرحل.

يعد العزل الكهربائي من أهم مزايا المرحل، حيث يعمل على الربط بين الدارات

الكهربائية المختلفة في فرق الجهد.

:) Relay( املرحل مصباح

مصدر جهد)ب(

مفتاح تشغيل المرحل

مصدر جهد)أ(

ملف كهربائي

نقاط التالمس

:)Voltage Regulator ( منظم فرق اجلهد عند تصميم دارة كهربائية ومحاولة تثبيت الجهد عند قيمة معينة لتغذية دارة متكاملة أو أي حمل آخر

فإننا سنضطر للتعامل مع منظمات الجهد األكثر شهرة وهي 78XX ، وهي دارة متكاملة تعمل على

تثبيت الجهد عند قيمة معينة حسب القيمة المسجلة عليه فمثال 7803 يكون الناتج 3 فولت، كذلك يضبط

الجهد الخارج اذا تغير جهد المصدر إلى قيمة أعلى. يتكون منظم اجلهد 7805 من ثالث أرجل وهم املدخل واملخرج واالرضي والتى ميكن حتديدها بطريقة بسيطة جدا كالتالى:منسك باملنظم بحيث

تكون الكتابة املوجودة عليه مقابلة لنا فيكون الطرف االيسر هو املدخلinput والطرف االمين هو والطرف املتوسط G األرضي. output املخرج

نوضح الشرح بواسطة الدارة التالية:

1- منظم جهد 7805 وهو الذى يحافظ على جهد املخرج عند قيمة موجب 5 فولت .

2- مكثفان والهدف منهما هو تنعيم موجة املدخل من اي تشوهات او ذبذبات قد تكون موجودة فيهما وخاصة عند التحويل من اجلهد املتردد الى اجلهد املستمر .

LED -3 والهدف منه االشارة الى أن الدارة تعمل .

مت بحمد الله