شدة التيار

سؤالين على حاجات لازم تكون معاك. لو غلطت هتعرف ليه، ومحدش بيحسب عليك.

الفلزات (زي النحاس) فيها إلكترونات حرة كتير — إلكترونات التكافؤ ضعيفة الارتباط بالنواة. وهي بتتحرك عشوائيًا جوه الفلز. التيار مش «الإلكترونات بتتحرك»؛ التيار هو إن حركتها يبقى ليها اتجاه غالب، ودي مش بتحصل غير لما يكون فيه:

• مصدر جهد (بطارية)، و
• دائرة مقفولة.

القانون

$\Ic = \dfrac{\Qc}{\tc} \qquad\Rightarrow\qquad \Qc = \Ic\,\tc \qquad , \qquad \tc = \dfrac{\Qc}{\Ic}$

الأمبير (A) = كولوم/ثانية (C/s). الأميتر بيقيس التيار وبيتوصّل على التوالي.

التيار اتكتشف قبل الإلكترونات، والعلماء افترضوا إنه حركة شحنات موجبة. بعد كده اتضح إن اللي بيتحرك في الفلز هو الإلكترونات (سالبة). ولأن قوانين كتير كانت اتكتبت، فضلنا نستخدم الاتجاه القديم — اسمه الاتجاه الاصطلاحي (التقليدي) — وده اللي هنستخدمه في المنهج كله.

القاعدة اللي تحل ٩٠٪ من الأسئلة: الاصطلاحي دايمًا عكس حركة الإلكترونات. والاصطلاحي بيمشي من الجهد الأعلى للجهد الأقل خارج المصدر، فالإلكترونات بتمشي من الأقل للأعلى.

شحنة الإلكترون الواحد $e = 1.6 \times 10^{-19}\ \text{C}$ (الأسئلة بتديهالك أو بتقول «استخدم الثابت»). وأي شحنة كهربية هي عدد صحيح من $e$:

$\Qc = N\,e \qquad\Rightarrow\qquad N = \dfrac{\Qc}{e} \qquad\Rightarrow\qquad \Ic = \dfrac{N\,e}{\tc}$

يعني لو السؤال قالك إلكترونات/ثانية (معدل)، التيار = المعدل × $e$. والتيار يتناسب طرديًا مع معدل مرور الإلكترونات.

موصل مساحة مقطعه بتتغير

فيه رسمين بيتكرروا في الأسئلة، ولازم تحفظ معنى كل واحد:

• رسم $Q$ مقابل $t$: الميل = $\dfrac{\Delta Q}{\Delta t}$ = شدة التيار $I$.
• رسم $I$ مقابل $t$: المساحة تحت الخط = الشحنة $Q$ (مستطيل: ارتفاع × عرض).

جرّب بإيدك: غيّر التيار في المرحلتين وشوف الرسمين مع بعض.

رسوم تتحول لبعض

• $N\text{–}t$ خط مستقيم من الأصل ← معدل ثابت ← $I\text{–}t$ خط أفقي (تيار ثابت).
• $Q\text{–}t$ خط مستقيم ← $I$ ثابت. $Q\text{–}t$ منحنى بيميل أكتر ← التيار بيزيد.
• $I\text{–}t$ أفقي ← $Q\text{–}t$ خط مستقيم مائل.

لما التيار بيتغير: المساحات

لو شحنة $Q$ بتلف في مسار دائري، ففي كل لفة بتعدّي على أي نقطة في المسار مرة واحدة. يعني الشحنة اللي بتعدّي في الثانية = $Q \times$ (عدد اللفات في الثانية):

$\Ic = \Qc\,f = \dfrac{\Qc}{T} \qquad , \qquad f = \dfrac{v}{2\pi r} \qquad\Rightarrow\qquad \Ic = \dfrac{\Qc\,v}{2\pi r}$

$f$ التردد (Hz = لفة/ثانية) · $T = \dfrac{1}{f}$ الزمن الدوري · $v$ السرعة الخطية · $r$ نصف القطر.

مين بيأثر على مين؟

المسألة الحلوة في الباب ده لما يديك مسارين ويقارن بين تيارين. اسأل نفسك: إيه الحاجة الثابتة؟

• نفس التردد ← $I \propto Q$ بس. نصف القطر مالوش أي تأثير.
• نفس السرعة الخطية ← $I \propto \dfrac{Q}{r}$. الشحنة الأكبر تزود، ونصف القطر الأكبر يقلل (لفة أبطأ).

إلكترون الهيدروجين

• $\Ic = \dfrac{\Qc}{\tc}$ ، $\Qc = \Ic\,\tc$ — الأمبير = C/s. الأميتر على التوالي، وقراءته نفسها قبل وبعد أي جهاز.
• اصطلاحي = عكس الإلكترونات. خارج المصدر: من + إلى − (والإلكترونات من − إلى +). داخل المصدر: العكس.
• شحنة سالبة ماشية في اتجاه: الاصطلاحي عكسها، والشدة $= Q/t$.
• $N = \dfrac{Q}{e}$ ، $e = 1.6 \times 10^{-19}\ \text{C}$ — تعدّ بـ $I \to Q \to N$.
• $Q\text{–}t$: الميل $= I$ (مقياس رسم واحد ← $\tan\theta$). $I\text{–}t$: المساحة $= Q$.
• شحنة بتلف: $I = Qf = \dfrac{Q}{T} = \dfrac{Qv}{2\pi r}$.
• حوّل الوحدات: $\text{m} = 10^{-3}$ ، $\mu = 10^{-6}$ ، $\text{Å} = 10^{-10}\ \text{m}$.