العلوم الفيزيائية — التوتر والتيار المتناوبان — الثانية ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري

في هذا الدرس، سنتناول موضوع التوتر والتيار المتناوبان الخاص بمادة العلوم الفيزيائية لتلاميذ الثانية ثانوي (الشعب العلمية). التيار المتناوب هو تيار كهربائي يغير اتجاهه بشكل دوري، وهو النوع المستخدم في المنازل والمصانع.

التوتر المتناوب الجيبي

التوتر المتناوب الجيبي هو توتر يتغير بتغير الزمن حسب دالة جيبية: u(t) = Umax sin(2πft + φ) حيث Umax هو القيمة القصوى للتوتر، f هو التردد (بالهرتز Hz)، ω = 2πf هو النبض، و φ هو الطور الابتدائي. القيمة الفعالة للتوتر: Ueff = Umax/√2. التردد في المنازل الجزائرية هو 50Hz.

التيار المتناوب الجيبي

التيار المتناوب يتغير بدوره بشكل جيبي: i(t) = Imax sin(2πft + φ). العلاقة بين التوتر والتيار في دارة أومية بحتة: u(t) = R×i(t). في هذه الحالة يكون التيار والتوتر متوافقين في الطور (φ = φ).

أمثلة تطبيقية

المثال الأول: توتر منزلي Ueff = 220V. قيمته القصوى: Umax = 220×√2 ≈ 311V.

المثال الثاني: تيار متناوب i(t) = 5sin(100πt). تردده: f = ω/2π = 100π/2π = 50Hz.

تمارين للتدريب

1. بالنسبة لتوتر u(t) = 325sin(314t)، أحسب القيمة الفعالة والتردد.
2. تيار قيمته الفعالة 10A. أحسب قيمته القصوى.
3. إذا كان التردد 60Hz، احسب النبض ω.

خلاصة

التوتر والتيار المتناوبان هما أساس الكهرباء المنزلية والصناعية. القيمة الفعالة هي قيمة التيار المستمر المكافئ. إتقان هذه المفاهيم ضروري لفهم دارات التيار المتناوب.

دروس ذات صلة

• درس الثنائي القطب RC – شحن وتفريغ المكثفة.
• درس التذبذبات الكهربائية في دارة RLC – دارات التيار المتناوب.