52 1 333KB
الدرس الول:
المجال المغناطيسي Le Champ Magnétique
:Iالبراز التجريبي للمجال المغناطيسي :1تأثير مغناطيس على إبرة ممغنطة: مغناطيس إبرة ممغنطة :2تأثير مغناطيس على حزمة إلكترونية: :3تأثير مغناطيس على وشيعة: استنتاج :إن وجود مغناطيس أو مرور تيار كهربائي في وشيعة يغير من خاصيات الفضاء المحيط به ،نسمي هذا الفضاء بالمجال المغناطيسي نقول انحراف حزمة إلكترونية الحزمة أيضا أن التيار الكهربائي أحد مصادر المجال المغناطيسي. اللكترونية :IIالمجال المغناطيسي :1طيف المجال Spectre Magnétique Ou Lignes de Champ بالنسبة لمغناطيس: بالنسبة لوشيعة: إنحراف الوشيعة بالنسبة لملف لولبي: :2مفهوم الوجه الشمالي و الجنوبي: على واعتمادا ولذلك جنوبي وآخر اصطلحا نقبل أن للمغناطيس قطب شمالي B أن الوشيعة أو الملف اللولبي يتصرفان مثل مغناطيس يمكن اعتبار أن لهما كذلك وجه شمالي وآخر جنوبي. طرق تحديد الوجه الشمالي والجنوبي ( :منحى المجال المغناطيسي) :1-2طريقة اليد اليمنى :2-2طريقة ملحظ أمبير B :IIIمميزات المجال المغناطيسي ذاخل ملف لولبي :1تعريف الملف اللولبي :الملف اللولبي هو وشيعة طولها كبير جدا بالمقارنة مع شعاعها ( ،)L>>10Rبالنسبة لملف لولبي تكون خطوط المجال بذاخله وبعيدا عن جوانبه متوازية فيما بينها ولذلك يمكن اعتباره منتظما. المميزات: التجاه :موازي لمحور الملف.المنحى :يتم تحديده بإحدى الطرق السابقة ( جنوب – شمال ،ذاخلالملف). الوجه الجنوبي الوجه الشمالي :B = µ0.n.Iشدة التيار المار في الملف :n ،عدد اللفات الشدة، I :في المتر : 0 ،نفادية الفراغ (تابثة). -1 -7 الوحداة B :بالـ :تسل T، Tesla ،و :Iبالـ :أمبير :A، Ampère. n ،بالـ.)m . µ0 = 4π.10 (SI : :IVدراسة حركة دقيقة مشحونة داخل مجال مغناطيسي منتظم :1قوة لوريتنز Force de Lorentz نقرن تأثير المجال المغناطيسي على دقيقة مشحونة بشحنة qتتحرك بسرعة Vفي مجال مغناطيسي Bبقوة مغناطيسية تسمى قوة لورينتز والتي نعبر عنها بالعلقة . F =qV ∧B : :2دراسة الحركة ( :نهمل في هذه الدارسة شدة مجال الثقالة) . q>0 B . بتطبيق العلقة الساسية للدينلميك F =ma : RFDأي qV ∧B=ma : V0 n t بإسقاطها في معلم فريني نجد: V 2 F على qVB=man : nمع an =Vومنه ρ = mV : qB ρ ste على mat =0 : tأي V =C ste :إذن الحركة منتظمة و ρ =C =Rأي المسار دائري شعاعه mV . R= q B استنتاج :حركة دقيقة مشحون في مجال مغناطيسي منتظم ( )V⊥Bدائرية منتظمة. :3قدرة القوة المغناطيسية: نعلم أن قدرة قوة مطبقة على جسم في حركة تكتب على الشكل التالي. P=F ⋅V : 1/20
)
(
أي بالنسبة لقوة لورينتز P= qV ∧B .V :ومنه P=0أي أن قوة لورينتز ل تشتغل. :Vتطبيقات :المجال المغناطيسي الرضي:
2/20
الدرس الثاني :التحريض المغناطيسي L’Induction Magnétique :Iالبراز التجريبي لظاهرة التحريض المغناطيسي التجربة الولى: عندما نقرب بسرعة أحد قطبي مغناطيس من أحد وجهي الوشيعة ،نلحظ إنحراف إبرة المبيرميترمما يدل على مرور تيار كهربائي في الدارة ،الذي نسميه بالتيار المحـرﱠض.
0
عندما نغير قطب المغناطيس بالنسبة لنفس الوجه للوشيعة نلحظ أن منحى إنحراف البرة قد تغير ممايدل على أن منحى التيار المحرﱠض يتعلق بمنحى المجال المغناطيس . التجربة الثانية: نعوض المغناطيس بوشيعة يمر فيها تيار كهربائي متناوب فنلحظ التيار المحرﱠض المحدث ذاخل
~
الوشيعة الخري يغير من منحاه كلما تغير منحى التيار المحرﱢض. خلصة :تسمى هذه الظاهرة بالتحريض المغناطيسي . :IIالتدفق المغناطيسيLe Flux Magnétique : :1مفهوم التدفق المغناطيسي: يمكن تعريف التدفق المغناطيسي بعدد خطوط المجال المغناطيسي التي تجتاز دارة مغلقة ،بحث كلما كان عدد الخطوط كبير كلما كان التدفق كذلك. :2تعبير التدفق: نعبر عن التدفق المغناطيسي لمجال مغناطيسي Bعبر دارة مقطعها Sوالذي نرمز إليه بالـ ، )Φ(B :بالعلقة التالية: : Φ( B ) = N.B.S.nمتجهة المجال المغناطيسي :n ،منظمية المساحة :N ،عدد اللفات(.أنظر الشكل). :B :3قانون لنز Loi de Lenz يمكن قانون لنز من تحديد منحى التيار المحرﱠض. n B نص قانون لنز :يكون منحى التيار المحرﱠض ،بحيث يؤدي التدفق المغناطيسي الناتج المحرﱢض عنه إلى التقليل من تغيير التدفق الذي تسبب في ظهوره.
:iالتيار المحرﱠض
طريقة تحديد منحى التيار المحرﱠض
S = S.n
يمكن تحديد منحى التيار المحرﱠض باتباع المراحل التالية: .1نختار منحى اعتباطي لتيار المحرﱠض (الذي يمكن من تحديد منحى المتجهة المساحة) .2نبحث عن إشارة التغيير ) (Bللمجال المغناطيسي المحرﱢض .3نستنتج إشارة
(التدفق المحرﱠض ،قانون لنز)ϕ⋅∆Φ0 :أي لهما نفس الشارة. :IIIقانون فرادي-لنز Loi de Faraday-Lenz :1القوة الكهرمحركة المحرﱠضة F.e.m Induite : يؤدي تغيير التدفق المغناطيسي عبر دارة إلى ظهور قوة كهرمغناطيسية بين مربطي الدارة ويمثل قانون فرادي-لنز تعبيرهذه. نص قانون فرادي-لنز :تساوي القوة الكهرمحركة المحرﱠض eمقابل المشتقة بالنسبة للزمن للتدفق المغناطيسي المحرﱢض عبر دارة المحرﱠض نكتب:
dΦ dt
-=e
3/20
IVا:لتحريض الذاتي l'Auto-Induction : معامل التحريض الذاتي: نعتبر وشيعة طولها و عدد لفاتها Nو يجتازها تيار كهربائي .)i(t نعلم أن مرور تيار كهربائي في وشيعة يحدث بداخلها مجال مغناطيسيا B (i(t شدته B=µ0 N i :لنحسب التدفق المغناطيسي لهذا المجال عبر نفس الوشيعة . نكتب φ(B)=NB⋅S :و بما أن منحى Bو Sيتم تحديده اعتمادا على منحى التيار ،يكون لهما نفس المنحى. 2 و منه نجد φ(B)=NBS =µ0 N S⋅i :و يسمى في هذه الحالة ) φ(Bبالتدفق الذاتي لغياب مجال مغناطيسي خارجي محِرض . 2 2 نكتب φp(B)=µ0 N S⋅i :نعرف معامل التحريض الذاتي Lبالعلقة L=φp :ومنه نستنتج . L=µ0 N S : i الدراسة التجريبية: كيف تتصرف الوشيعة في النظام الدائم ؟ ننجز التركيب التالي: عندما ننجز التركيب نشاهد على كاشف Y1 التذبذب الشكل التالي. I نستنتج أن التوتر بين مربطي الوشيعة شبيه بالتوتر بين مربطي الموصل الومي U1 L,r و بالتالي ،تتصرف الوشيعة في النظام الدائم مثل موصل أومي مقاومته . r بعد ذلك نثبت الحساسية الرأسية المدخلين على نفس العيار و نغير من قيمة Rحتى نحصل على خطين متماثلين .في هذه الحالة تكونR=r=R0 : U2 R تعليل :تكون U1=-U2و بما أن U1=rIو U2= -R0Iنستنتج أن .r=R0 : Y2
إبراز القوة الكهرمحركة المضادة . e نتبث قيمة Rعند R0و نغير العمود بمولد يزود الدارة بتيار كهربائي متناوب و مثلثي ( أنظر الشكل) .و ننجز التركيب الموضح أسفه فنحصل على الشكل التالي.
(i(t u1 Y1 us u2
تعليل: لدينا us =u1 +u2و us =ri+u−R0iو علما أن
R0
Y2 0 r =Rنجد أن us =u :
ومنه uهي قوة كهرمحركة ظرهرت بسبب التحريض الذاتي (.قانون )F.L نكتب us =L di :أو e=−L di dt dt التوتر بين مربطي وشيعة:
e r
i
=u ri+ في اصطلح المستقبل L di dt
u
4/20
المكثفات Les Condensateurs .Iالمكثف : .1تعريف : المكثف هو مجموعة مكونة من موصلين يفصل بينهما عازل استقطابي و نرمز للمكثف بخطين متوازنين .2أنواع المكثفات : تكمن أساس هذا الختلف في طبيعة العازل الستقطابي و يكون هذا الخير مكونا مثل من البلستيك أو الخزف أو في بعض الميان الهواء و هناك أيضا مكثفات كيمائية و التي تحتوي على إلكتروليتات و نرمز لها ب : + .IIالشحن و التفريغ : .1معاينة الشحن و التفريغ: نعتبر التركيب التالي: X الشحن
التفريغ
Y
R C
GBF
.2سعة المكثف : تعريف : نعرف سعة المكثف Cبالعلقة C = Q/U : بالنسبة للتيار المستمر يلعب المكثف دور قاطع تيار مفتوح. .3تيار الشحن و تيار التفريغ:
i= dq/dt
أو i= -dq/dt
.IIIتجميع المكثفات : .1تجميع على التوالي : q2
C2
C1 q- q1 1
q-
2
U2
1 C2
U1
q1
C1
q1
C2 q2
C1
C
C1 C2 =C C1 + C2
U
.2التجميع على التوازي :
+
1
=
1
C = C1 + C2
q-
2
U .3الطاقة المخزونة داخل المكثف : علما أن القدرة المتبادلة هي P = u.i :و i=dq/dtو u=q/Cنكتب )P = d/dt(1/2Cq : نسمي Ee =q2/2C=1/2qu = 1/2Cu2 :الطاقة الكهرساكنة المخزونة داخل المكثف. .4سعة مكثف مستو : 2
S
مع ε=ε0εr : ε0سماحية الفراغ أو الهواء εrالسماحية النسبية للوسط.
d
C=ε
S
S
d 5/20
الدارة المتذبذبة Circuit Oscillant .Iالتذبذبات الحرة لدارة : LC نعتبر التركيب التالي : لدينا q : C
=u
)(L, r=0
و u =−L diمع dq : dt dt
=i
u
i
2 q q ومنه q =−L di :نعوض iفنحصل على =−L d 2 : C d C dt t C 2 نكتب: q dq +L 2 =0 C dt q+ω02q =0المعادلة التفاضلية لمتذبذب توافقي حر. نضع ω 0 = 1 :النبض الخاص و منه نكتب: LC ملحوظة :يمكن الحصول على نفس المعادلة التفاضلية بالنسبة لتيار iو التوتر .u حل المعادلة: يكتب حل المعادلة التفاضلية السابقة على الشكل التاليq(t)=qm.Cos(ω0t +ϕ) : qm 0نقول أن uمتقدم في الطور بالنسبة ل .i إذا كانت ∆ϕ L1 ω> 1 Cω C ω
UL
UC
ϕ
UC UL UR U
Lω< 1 Cω
U UR
Lω = 1 Cω
في هذه الحالة يكون التوتر الفعال ( القصوي) بين مربطي الوشيعة أكبر من التوتر الفعال ( القصوي) بين مربطي المكثف نقول أن التأثير التحريضي يهيمن على التأثير الكثافي نقول أن الدارة تحريضية أو حتية .Circuit Inductifو يكون التوتر بين مربطي الدارة متقدم في الطور بالنسبة للتيار المار فيها (.)ϕ>0 الحالة الثانية Lω< 1 : Cω في هذه الحالة يكون التوتر الفعال ( القصوي) بين مربطي الوشيعة أصغر من التوتر الفعال ( القصوي) بين مربطي المكثف نقول أن التأثير الكثافي يهيمن على التأثير التحريضي نقول أن الدارة كثافية .Circuit Capacitifو يكون التوتر بين مربطي الدارة متأخر في الطور بالنسبة للتيار المار فيها (.)ϕ 1 Cω
:نعتبر التركيب التالي .)u(t لتوترUm نثبت القيمة القصوية : ونأخذ
uIR(ω)= i
C
L, r=0
R
U uL : منه R +(Lω − 1 )2 Cω 2
و
uC
u 11/20
u(t)=U mCos(ωt +ϕ) i(t)=ImCos(ωt) Z =Um =U : علما أن Im I Z = R2+(Lω − 1 )2 : و أن Cω
.1دراسة تغيرات Iبدللة لدينا LimI(ω)=0 :و (ω)=0 LimIو بما أن I(ω)>0نستنتج أنها تمر من قيمة قصوية. ∞→ω ω →0
تكون ) I(ωقصوية عندما تكون الممانعة Zدنوية أي المقدار Lω − 1 =0 :أي LCω 2=1 :أو ω = 1 =ω0 Cω LC نبض أو تردد المولد يساوي النبض الخاص لدارة. .2جدول التغيرات: ∞ ω0 0 )dI(ω + 0 dω I 0 =U R )I(ω 0 I ( ω ) : .3تمثيل منحنى تغيرات
0
)I(ω I0
عند الرنين تكون ω =ω0و بالتاليLω = 1 : Cω نستنتج أن الشدة الفعالة لتيار تكون قصوية بحث I0 =U : R و ممانعة الدرة Z=Rنقول أن الدارة تتصرف كموصل أومي عند الرنين. .4تعريف الرنين: تحدث ظاهرة الرنين عندما يكون تردد توتر المولد المطبق بين مربطي الدارة RLCيساوي التردد الخاص للدارة.
ω
ω0
.Vالمنطقة الممررة :)Bande Passante (BP .1تعريف:
I0 المنطقة الممررة ذات 3dBأو 3dB-لدارة RLCهي مجال الترددات ] [ N1 ,N 2للمولد حيث تكون استجابة الدارة 2 )I(ω I 0تمثل الفعالة القصوية للتيار(1dB =log10 2) .
I0
.2عرض المنطقة الممررة∆ω :
انطلقا من تعريف المنطقة الممررة نكتب I(ω)= I0 : 2 U =)I(ω علما أن : و I0 =U R2+(Lω − 1 )2 R Cω U =)I(ω أي= I0 = U : R2+(Lω − 1 )2 2 R 2 Cω ومنه نكتب2R2=R2+(Lω − 1 )2 : Cω
I0 2
∆ω
ω
ω2
ω1 ω0
أي R2=(Lω− 1 )2 :نستنتج أن Lω − 1 =±R : Cω Cω و استنادا على الشكل يتضح لنا أن بالنسبة ل ω =ω1 :تكون الدارة كثافية و بالتالي نكتب)1(. Lω1 − 1 =−R : Cω 1 12/20
≥). I(ω
و بالنسبة ل ω =ω2 :تكون الدارة تحريضية و بالتالي نكتب)2( . Lω2 − 1 =+R : Cω 2 يعطي حل المعادلتين ( )1و (: )2 RC + R2C 2+4LC −RC + R2C 2+4LC و = ω2 = ω1 2LC 2LC
نجد ∆ω= R : L
ثم نستنتج عرض المنطقة الممررة ∆ω =ω2 −ω1
ملحوظة :1في حالة استعمال وشيعة مقاومتها الداخلية rيكون عرض المنطقة الممررة هو ∆ω= R+r : L و تكون التوترات الفعالة أو القصوية بين مربطي المكثف و الوشيعة مختلفة عند الرنين ،لن . ZCZL نسمي هذه الظاهرة ،ظاهرة فوق التوتر .Surtension
.VIمعامل الجودة .Facteur de Qualité :1.1تعريف.
نعرف معامل الجودة Qلدارة RLCعلى التوالي بالعلقة . Q= N0 = ω0 : ∆N ∆ω
علما أن∆ω= R : L
و أن
ω0 = 1 LC
نحصل على
Q= Lω0 = 1 = 1 L R RCω0 R C
يشير معامل الجودة إلى طبيعة أو خاصية الرنين بحيث : يكون الرنين حاد عندما تكون قيمة Qكبيرة جدا أي Rصغيرة جدا. يكون الرنين ضبابيا عندما تكون قيمة Qصغيرة جدا أي Rكبيرة جدا. طبيعة الدارة في حدود المنطقة الممررة: I بالنسبة ل ω =ω1 :و في هذه الحالة أيضا يكون I(ω)= 0و علما أن Z=U :و I0 =Uنستنتج أن Z(ω1 )=R 2 : I0 R 2 1 Lω1 − أي . ϕ = −π : و بما أن في هذه الحالة Lω1 − 1 =−Rو أن Cω1 = −R =−1 = tgϕ 4 Cω 1 R R I بالنسبة ل ω =ω2 :و في هذه الحالة أيضا يكون I(ω)= 0و علما أن Z=U :و I0 =Uنستنتج أن Z(ω2)=R 2 : I0 R 2 Lω2 − 1 أي . ϕ = +π : و بما أن في هذه الحالة Lω2 − 1 =+Rو أن Cω2 = +R =+1 = tgϕ 4 Cω 2 R R .2تعبير ω1و ω2بدللة ω0و : Q حصلنا على:
و Lω0 = 1 = 1 L و RC + R2C 2+4LC −RC + R2C 2+4LC ω = ω = 2 1 R RCω0 R C 2LC 2LC بعد التعويض نحصل على:
= Qو
ω0 = 1 LC
) ω1 = ω0 (−1+ 1+4Q2و ) ω2 = ω0 (1+ 1+4Q2 2Q 2Q .VIIالقدرة في النظام المتناوب الجيبي Puissance en Régime Variable Sinusoïdal .1القدرة اللحظية: لدينا : )u(t)=U mCos(ωt +ϕ )i(t)=ImCos(ωt و انطلقا من تعبير القدرة الذي تم التعرف عليه في السنة الماضية نكتبP(t)=u(t)⋅i(t) : ومنه P(t)=UmImCos(ωt)⋅Cos(ωt +ϕ) :و بتطبيق علقات التحويل الهندسية نجدP(t)=UI[Cos(2ωt +ϕ)+Cosϕ ] : 13/20
.2القدرة المتوسطة: لنحسب القدرة )E(tالمتبادلة من طرف الدارة مع المولد خلل دور .T T T علما أن P(t)= dE(t) :نكتب E = 1 ∫ P(t).dt :أيE = 1 ∫UI[Cos(2ωt +ϕ)+Cosϕ ].dt : T0 T0 dt بعد الحساب نحصل على E=UICosϕ :و انطلقا من إنشاء فريني نحصل على Cosϕ = RI :و منه تكون E=RI 2 U نستنتج أن هذه القدرة هي مبددة بمفعول جول داخل الدارة بسبب وجود موصل أومي. نكتب P=UICosϕ =RI 2 :و نسمي Cosϕ :معامل القدرة .facteur de puissance ملحوظة : عند الرنين تكون =0و بالتالي Cosϕ =1و I=I0أي القدرة المبددة تكون قصوية عند الرنين. .3القدرة الظاهرية La puissance apparente نسمي المقدار Sبحيث S =U.Iبالقدرة الظاهرية ،وحدتها هي V.A :و ذلك لتمييزها عن القدرة المتوسطة التي هي ب.W : و بتالي نكتب العلقة بينهما على الشكل التالي:
P=S⋅Cosϕ
14/20
أو
Cosϕ = P S
الفيزياء الذرية Physique Atomique مستويات الطاقة في الذرات Niveaux d’Energie dans les Atomes .Iالفوتون Le Photon .1تعريف : الفوتون دقيقة غير مادية ذات شحنة و كتلة منعدمتين من مميزات الفوتون في الفراغ أو الهواء السرعة الكبيرة و التي تساوي سرعة انتشار الضوء .2طاقة الفوتون: بالنسبة لشعاع ضوئي تردده تكون الطاقة المحمولة لهذا الفوتون هي E=h.υ : hثابتة بلنك بحيث h = 6.62 10-34 J.s : .IIأطياف الذرات Spectre Atomique :
.1طيف النبعاث Spectre d'émission : عند درجة حرارة عالية و ضغط منخفض يتكون طيف غاز من حزات ( )raiesإذ يبعث الغاز إشعاعا له ترددات خاصة تميز الذرات الباعثة .بما أن طيف النبعاث بالنسبة لذرة الهيدروجين متقطع فإن طول الموجة لحزات طيفية يأخذ قيما معينة نقول إنه مكمي. .2طيف المتصاص Spectre d'Absorption : ل يمكن لي ذرة من الذرات أن تمتص إشعاع ضوئي هي غير قادرة عن انبعاثه أثناء إثارتها و هكذا يكون طيف النبعاث و طيف المتصاص متطابقين فيما بينهما. .IIIموضوعات بوهر Postulats de Bohr : تغيرات الطاقة لذرة تغيرات مكمية Quantifiées ل يمكن أن توجد الذرة إل في حالة طاقية معينة تتميز كل منها بالمستوى الطاقي يتم انبعاث فوتون ذي تردد عندما تنتقل الذرة من مستوى طاقي Enإلى مستوى طاقي آخر Epبحيث nالعدد الكمي الساسي نكتب: En −Ep =hν n→ p =h c λ n→ p .1مستويات الطاقة في ذرة الهيدروجين :
E بالنسبة لذرة الهيدروجين يكتب تعبير الطاقة بالنسبة لكل مستوى على الشكل التالي En =− n20 :مع E0 =−13.6eV بالنسبة ل n=1نجد E1= -13.6 eVطاقة المستوى الساسي و الكثر استقرار. .2طاقة التأين : تعريف: نسمي طاقة التأين Eiلذرات الهيدروجين الطاقة الدنوية اللزم إعطاؤها للذرة في حالتها الساسية لنتزاع اللكترون منها بدون سرعة بدئية ،بحيث يحتل اللكترون المستوى الطاقي . E∞ =0 : .3قانون رينز Loi de Ritz : En لدينا En −Ep=hν n→ p :و Ep −Em=hν p→m υnp υnm ومنه : Ep E −E =hν =hν +hν p→m
n→ p
n→m
m
n
علما أن ν =− c :نكتب1 = 1 + 1 : أيν n→m=ν n→ p +ν p→m : λn→m λn→ p λp→m λ 15/20
Em
υpm
.4المتسلسلت الطيفية للنبعاث :
n=4
Paschen
n=3
Bracket
n=2 Balmer
تطبيق :تمرين 1ص 227
n=1 Lyman
16/20
نواة الذرة Noyau Atomique .Iمكونات الذرة النواة : تتكون نواة الذرة من نيترونات Neutronsو بروتونات Protonsو يطلق على مجموع هذين الصنفين اسم النويات Nucléons ويسمى عدد البروتونات بعدد الشحنة و نرمز إليه ب Zأو العدد الذري و نسمي عدد النويات بعدد الكتلة و نرمز إليه ب .A إما عدد النيترونات فهو Nبحيث .N=A-Z .1النويدات Nucléides : A في الفيزياء الذرية نسمي نويدة مجموعة من النوى تتميز بعدد معين من النوترونات و البروتونات و نرمز للنويدة ب : ZX .2النظائر Les Isotopes : نسمي نظائر عنصر كيميائي العناصر التي لها نفس العدد الذري Zو قيم مختلفة ل A .IIأبعاد النواة – وحدة الكتلة الذرية بالنسبة للنواة : شعاع النواة ،r :عدد الكتلة ، A :
1
r
r=r0 A3 : roيسمى شعاع فيرمي مع r0=1.2 Fm :و 1Fm=10-15m
.1الكتلة الحجمية :
ρ ρ = m = 3A3 = 3 3 =2.1017 Kg /m3 V 4πr0 A 4πr0
نقول أن النواة شديد الكثافة.
تدل قيمة الكتلة الحجمية للنواة أن المادة النووية شديدة الكثافة Compact .2وحدة الكتلة الذرية : 12.10 1 ⋅ 1u= 1 12أي=1.66.10−27Kg : تعريف :تساوي وحدة الكتلة الذرية uأو 12 : u.m.aمن كتلة ذرة الكربون 6C 12 6.023.1023 −3
.IIIالنقص الكتلي Défaut de masse : نسمي النقص الكتلي للنواة الفرق بين مجموع كتل النويات و كتلة النواة و هو مقدار دائما موجب ∆m=(Zmp + Nmn)−m :
مثال :نواة الدتريوم ∆m=(mp +mn)−m=5.0410−3u 12H : .1علقة أنشطاين Relation d'Einstein :
و تعبر هذه العلقة أن كل مجموعة كتلتها mتتوفر على طاقة كتلية E =∆mC : 2
في الفيزياء النووية وحدة الطاقة الكتلية هي اللكترون فولط eVووحدة الكتلة هي eV/C2بحيث1u=931.5Mev/c2 : .2طاقة الربط للنواة : تعريف :نسمي طاقة الربط للنواة Elأو طاقة التماسك النواة الطاقة التي يجب إعطاؤها لنواة في حالة سكون لفصل نوياته مع ابقائها في
حالة سكون و تكون Elدائما موجبة بحيثE =[(Zmp + Nmn)−m]C 2 :
.3طاقة الربط بالنسبة لنوية : تعريف :
يعبر عن طاقة الربط بالنسبة لنوية بالعلقة حيث Eطاقة الربط للنواة و Aعدد النويات وحدتها هي Mev/nucléon A تطبيق :ت 4ص 235
17/20
التفاعلت النووية – النشاط الشعاعي Réactions Nucléaires- Désintégration Radioactive .Iالتفاعلت التلقائية : .1النشطة الشعاعية : تعريف : النشاط الشعاعي تفتت طبيعي و عشوائي لنواة غير مستقرة إلى نواة متولدة أكثر استقرار مع انبعاث دقيقة أو عدة دقائق تكون إشعاعا نشيطا
.2طبيعة الشعاعات: النشاط الشعاعي α :
النشاط الشعاعي :
4 X →ZA− Y + 42α −2
β−
X →Z +1Y +β−+ ν A
: νضديد النوترينو وهو دقيقة بدون شحنة و ل كتلة . 0 − : βعبارة على إلكترون −1e ميكانيزم : Mécanisme β −
A Z
A Z
A 0 X →Z +1Y + −1e+ أو ν
A Z
1 0 n→1 p+ −1e+ يلحظ خلل التفتت الشعاعي من نوع β −أن نترون يتحول إلى بروتون ν :
1 0
النشاط الشعاعي γ :
* γ → X Z X + A
A Z
: γعبارة على فوتون Photon النشاط الشعاعي γيصاحب النشطة الشعاعية الخرى بحيث تكون النويدة المتولدة في حالة إثارة و بالتالي عند رجوعها إلى حالتها الساسية تبعت فوتون . γ X α, β الحالة المثارة مستويات الطاقة للنويدة المتولدة Y
γ الحالة الساسية
+
النشاط الشعاعي β : هو نشاط إشعاعي محرض ،
X →ZA−1Y + 0+1e+ ν
A Z
ميكانيزم : Mécanisme β + 1 0 p→0n+ +1e+ يلحظ خلل التفتت الشعاعي من نوع β +أن بروتون يتحول إلى نترونν :
.IIقوانين النحفاظ : تخضع التحولت النووية للقوانين الربعة التالية: انحفاظ عدد الكتلة A : انحفاظ عدد الشحنة Z :
=P انحفاظ كمية الحركةmV : انحفاظ الطاقة الكلية mC 2 E =E c+ 18/20
1 1
ملحوظة :إذا كانت النويدة المتولدة مثارة نكتب mC 2+E* : E =E c+ مع * Eطاقة المستوى المثار. تطبيق: .IIIقانون التناقص الشعاعي : ليكن Noعدد النويدات عند اللحظة t=0 عند اللحظة t>oعدد النويدات )N(tبحيث : )N(tعدد النويدات غير المتفتتة ∆ :عدد النويدات المتفتتة يبن oو .t )N =N 0−N(t لتكن
احتمال تفتت نويدة في الثانية .نكتب :
λdt =−dN N
بعد حساب التكامل نحصل علىN(t)=N 0.e−λt : نسمي ثابتة إشعاعية constante de désintégrationو حدتها s-1و تتعلق النويدة المتفتتة. .1الدور الشعاعي لنويدة مشعة – عمر النصف تعريف : نسمي الدور الشعاعي Tأو عمر النصف لنويدة مشعة المدة الزمنية Tلتفتت نصف نوى العينة.
انطلقا من تعريف Tو تعبير قانون التناقص الشعاعي نكتب N(T)=N 0.e−λT =N0 :ومنه T =Ln2 : λ 2
قانون التناقص :
(N(t N0
N0 2
t T
.2النشاط الشعاعي لعينة مشعة : تعريف :
=)a(t نسمي نشاط عينة مشعة المقدار −dN dt =) a(tو حدته هي des/sونستعمل في الفيزياء النووية كوحدة لقياس و اعتمادا على قانون التناقص الشعاعي نجدλN(t) : الذي يعطي عدد التفتتات في وحدة الزمن.
النشاط الشعاعي )Curie(Ci :أو )Becquerel (Bqبحيث . 1des/s=1Ci=3.7 1011Bq : − بصفة عامة نكتب λt : =) a(tمع a0النشاط الشعاعي عند أصل التواريخ. a0e .3تطبيقات : بالنسبة لعينة مشعة كتلتها mعند اللحظة ، tيكون نشاطها الشعاعي هو :
19/20
=). a(t λN(t)=λmNa
M
.IVالتفاعلت المحرضة .1النشطار النووي La fission : تعريف: نسمي النشطار النووي انقسام نواة عند تصادمها بقذيفة نووية و غالبا ما تكون نترونا. 235 92
1 91 142 1 U + 0n→36Kr + 56 Ba+ مثال 3.0n :
الطاقة الناتجة عن النشطار النووي:
=E [(m(U)+m(n))−(m(Kr)+m(Ba)+3m(n))]⋅C 2
.2الندماج النووي La Fusion : تعريف : نسمي الندماج النووي انضمام نواتين خفيفتين لتكوين نواة أكثر ثقل
مثال H + 13H →42H + 10n :
2 1
الطاقة الناتجة عن الندماج النووي:
=E [(m(D)+m(T))−(m(He)+m(n))]⋅C 2
.Vتطبيقات : كيفية تطبيق قوانين النحفاظ:
تمرين 1ص -256تمرين 2ص -235تمرين 3ص 256 4 X →ZA− نعتبر التفتت النووي التاليY + 42α : −2
A Z
و نعتبر أن النويدة المتولدة تكون في حالة سكون.
نكتب أول قانون انحفاظ كمية الحركة : =)P(X P(Y)+ P(α ) =)P(X P(α و علما أن النويدة المتولدة في حالة سكون نكتب P(Y)=0 :ومنه نحصل على) : 2 2 = P2Xو انطلق من العلقة بين كمية الحركة و الطاقة الحركية 2mE c = P أو نكتبPα :
= mα نستنتج أنE cα : و بتطبيق قانون انحفاظ الطاقة الكلية و بعد التعويض نحصل على :
m
X E cX
∆ mC =E cα 1−mα mX 2
ملحوظة :1 في حالة ما كانت النويدة المتولدة في أحد مستوياتها المثارة *
*
Eيصبح التعبير على الشكل التالي:
∆ mC − E =E cα m 1− α mX 2
ملحوظة :2 *
لو كانت النويدة الصل هي التي كانت قبل التفتت في حالة سكون نجد :
20/20
∆ mC − E =E cα mα 1+ mY 2