التيار الكهربائي المتناوب — مفهومه وتوليده وخصائصه وتمثيله البياني — العلوم الفيزيائية — السنة الرابعة متوسط — المنهاج الجزائري

مقدمة

بعد أن درسنا التيار الكهربائي المستمر (DC)، سنتعرف في هذا الدرس على التيار الكهربائي المتناوب (AC) وهو النوع المستخدم في المنازل والمصانع.

أولاً: مفهوم التيار المتناوب

التيار الكهربائي المتناوب (Alternatif) هو تيار كهربائي تتغير شدته واتجاهه دورياً مع الزمن.

• الدورة: تتكون من تغير واحد كامل (من الصفر إلى القيمة العظمى، ثم إلى الصفر، ثم إلى القيمة العظمى في الاتجاه المعاكس، ثم العودة إلى الصفر).
• فترة التيار (T): الزمن اللازم لإتمام دورة كاملة، وتُقاس بالثانية (s).
• التردد (F): عدد الدورات في الثانية الواحدة، ويُقاس بالهرتز (Hz).
• العلاقة بين التردد والفترة: F = 1/T

ثانياً: توليد التيار المتناوب

يتم توليد التيار المتناوب بواسطة المولدات الكهربائية (Alternateurs) التي تعمل على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي.

مبدأ العمل

1. يدور ملف من الأسلاك في مجال مغناطيسي.
2. يتغير التدفق المغناطيسي خلال الملف مع الدوران.
3. يتولد تيار كهربائي متناوب في الملف نتيجة التغير المستمر في التدفق.

مصادر التيار المتناوب

• المولدات في المحطات الكهربائية: محطات الطاقة الكهرومائية، الحرارية، النووية، وطاقة الرياح.
• الألواح الشمسية: تنتج تياراً مستمراً يحول إلى متناوب بواسطة العاكس (Inverter).

ثالثاً: تمثيل التيار المتناوب بيانياً

يمثل التيار المتناوب بيانياً بمنحنى جيبي (Sinusoïdal):

• محور الأفاصيل: الزمن (t)
• محور الأراتيب: شدة التيار (I) أو التوتر (U)
• القيمة العظمى (Iₘₐₓ): أعلى قيمة يصلها التيار.
• القيمة الفعالة (Iₑff): = Iₘₐₓ / √2 ≈ 0.707 × Iₘₐₓ

رابعاً: خصائص التيار المتناوب

الخاصية	التيار المستمر (DC)	التيار المتناوب (AC)
الاتجاه	ثابت (من + إلى -)	يتغير دورياً
الشدة	ثابتة	متغيرة (شكل جيبي)
التوليد	بطاريات، ألواح شمسية	مولدات كهربائية
النقل لمسافات بعيدة	صعب (فقدان كبير)	سهل (باستخدام المحولات)
الاستخدام	الأجهزة الإلكترونية	المنازل والمصانع

خامساً: التيار المتناوب في المنزل

• في الجزائر، تردد التيار المتناوب هو 50 Hz.
• التوتر الفعال في المنازل هو 220 V.
• تستخدم المحولات الكهربائية لرفع أو خفض التوتر.
• الأجهزة المنزلية تعمل بالتيار المتناوب: الثلاجة، الغسالة، التلفاز، المكيف.

سادساً: تمارين تطبيقية

التمرين 1: حساب التردد والفترة

تيار متناوب فترة دورته T = 0.02 ثانية. أحسب تردده.

الحل: F = 1/T = 1/0.02 = 50 Hz

التمرين 2:

تيار متناوب تردده F = 60 Hz. أحسب فترة دورته.

الحل: T = 1/F = 1/60 ≈ 0.0167 ثانية

التمرين 3: أكمل الفراغات

أ) التيار المتناوب هو تيار يتغير ……… و ……… دورياً مع الزمن.
ب) وحدة قياس التردد هي ………
ج) القيمة الفعالة للتيار المتناوب = القيمة العظمى ÷ ………
د) تردد التيار المتناوب في المنازل الجزائرية هو ………

خلاصة

• التيار المتناوب يتغير اتجاهه وقوته دورياً.
• يتم توليده بواسطة المولدات الكهربائية (مبدأ الحث الكهرومغناطيسي).
• يمثل بيانياً بمنحنى جيبي (sinusoïdal).
• التردد (F) = 1 ÷ الفترة (T).
• القيمة الفعالة = القيمة العظمى ÷ √2.
• التيار المتناوب يستخدم في المنازل لنقله لمسافات بعيدة بسهولة.
• التردد في الجزائر: 50 Hz، التوتر: 220 V.

📍 دروس مشابهة:

• السقوط الحر وحركة الأجسام تحت تأثير الجاذبية الأرضية — دراسة الحركة والقوانين — العلوم الفيزيائية — السنة الرابعة متوسط — المنهاج الجزائري
• الكتلة والوزن والجاذبية الأرضية — الفرق بين الكتلة والوزن مع قانون P = m × g — العلوم الفيزيائية — السنة الرابعة متوسط — المنهاج الجزائري
• النشاط الإشعاعي والتحولات النووية — مفهوم الإشعاع والانشطار والاندماج النووي — العلوم الفيزيائية — السنة الرابعة متوسط — المنهاج الجزائري