الفصل الرابع الملخص الكامل والوافي الموجات الكهرومغناطيسية

اقدم لكم ملخص الفصل الرابع الموجات الكهرومغناطيسية ملخص كامل ووافي يغنيك عن ماموجود
الأحد‏، آب‏ 19‏، 2012
الفصل الرابع ((الموجات الكهرومغناطيسيه)) اعداد المدرس ((شعبان عباس))
بصوره عامه تقسم الموجات الى قسمين هما ((الموجات الميكانيكيه وهي الموجات التي تحتاج الى وسط مادي لانتقالها مثل الصوت وهذا الوسط قد يكون صلب او سائل او غاز وهذه الموجات تكون طوليه وناتجه عن اهتزاز جزيئات الوسط الناقل لها 0
اما النوع الثاني الموجات الكهرومغناطيسيه وهي موجات لاتحتاج بالظروره الى وسط مادي لانتقالها وتكون موجات مستعرضه وهي تتولد من تذبذب الالكترونات الحره في الموصل حيث ان اصل نشوء هذه الموجات هو الشحنات الكهربائيه المتذبذبه وينتج عن هذا التذبذب مجالين كهربائي ومغناطيسي متغيرين مع الزمن ومتلازمين ومتعامدين مع بعضهما وعموديين على خط انتشارهما حيث تنتشر هذه الموجات في الفراغ بسرعة الضوء
س/ما الفرق بين الموجات الميكانيكيه والموجات الكهرومغناطيسيه ؟ الجواب اعلاه
س/ما المقصود بالطيف الكهرومغناطيسي ؟هو مدى وا سع من الترددات للموجات الكهرومغناطيسيه حيث قسم العلماء الى ثمان مناطق تصاعديا حسب التردد وتنازليا حسب الطول الموجي بنفس سرعة الضوء في الفراغ وهذا الاختلاف بعضهما عن البعض تبعا لطريقة توليدها ومصدرها وتقنية كشفها واختراقها للاوساط المختلفه ويمتد مدى الاطوال الموجيه من الموجات الراديويه ذات الطول الموجي الاطول الى موجات كاما ذات الطول الموجي الاقصر
((ماكسويل والنظريه الكهرهومغناطيسيه))
س/ماهو اهم الانجازات المهمه في الفيزياء في القرن التاسع عشر ؟ج//
اكتشاف الموجات الكهرومغناطيسيه
س2/ماهي الحقائق التي تمكن العالم ماكسويل من ربط المجالات الكهربائيه والمجالات المغناطيسيه ؟ج//1-الشحنه الكهربائيه النقطيه الساكنه في الفضاء تولد حولها مجالا كهربائيا تنبع خطوطه من ا والى موقع تلك الشحنه
2-لايتوفر قطب مغناطيسي منفرد ( لذا فأن خطوط المجال المغناطيسي تكون مغلقه)
3-المجال الكهربائي المتغيرمع الزمن يولد حوله مجالا مغناطيسيا متغير مع الزمن وعموديا عليه ومتفق معه في الطور
4-المجال المغناطيسي المتغير مع الزمن يولد حوله مجالا كهربائيا متغير مع الزمن وعموديا عليه ومتفق معه في الطور
س3/ماهو استنتاج العالم ماكسويل ؟ج// استنتج ان المجالين الكهربائي والمغناطيسي المتغيرين مع الزمن والمتلازمين يمكن ان ينتشر ان بشكل موجه في الفضاء تسمى الموجه الكهرومغناطيسيه
س4/ماذا وجد العالم ماكسويل ؟ج/وجد ان المجال المغناطيسي لاينشاء فقط عن وجود تيار التوصيل الاعتيادي وانما ينشاء من مجال كهربائي متغير مع الزمن وقد اطلق على التيار الناتج عن تغير المجال الكهربائي مع الزمن اسم تيار الازاحه
س5// اشرح نشاطا توضح فيه كيفية توليد المجال المغناطيسي من المجال الكهربائي المتغير؟// ج// عند ربط صفيحتي متسعه عبر مصدر ذي فولطيه متناوبه فأن المجال الكهربائي (Ė) المتغير مع الزمن بين صفيحتيها يولد تيارا كهربائيا والذي بدوره يولد مجالا مغناطيسيا (Ɓ) متغريا مع الزمن وعموديا عليه وقد سمي هذا التيار بتيار الازاحه
س6/ مالفرق بين تيار الازاحه وتيار التوصيل ؟//ج// تيار الازاحه يرافق الموجه الكهرومغناطيسيه المنتشره في الفضاء وهو عباره عن تيار بدون شحنات اما تيار التوصيل ناتج عن حركة شحنه في موصل وهو ينتقل خلال الموصل فقط
س7/ هل ان المجال المغناطيسي ينشأ فقط عن وجود تيار التوصيل ؟ج/ كلا فقد ينشأ عن وجود تغير في المحال الكهربائي مع الزمن وهذا التغير ينتج عنه تيار يسمى تيار الازاحه والذي يتناسب طرديا معه
س8/هل كل الاسلاك الموصله التي تحمل تيارا تشع موجات كهرومغناطيسيه ؟وضح ذالك ج//كلا لأن التيار اذا كان ثابت فأنه سيولد مجالين كهربائي ومغناطيسي ثابتين وهذان المجالان لايشكلان موجه كهرومغناطيسيه
س9/ ماذا يتولد حول 1- شحنه كهربائيه ساكنه 2- شحنه كهربائيه متحركه بسرعه ثابت او انطلاق ثابت 3- شحنه كهربائيه متحركه بتعجيل منتظم
ج/1- ينتج مجال كهربائي ثابت 2- ينتج مجال كهربائي ثابت ومجال مغناطيسي ثابت
3-ينتج مجالين كهربائي ومغناطيسي متغيرين بأنتظام
س10/ هل ان تغير المجال الكهربائي بين لوحي المتسعه يولد مجالا مغناطيسيا ؟ وهل يولد تيار ؟وما اسمه ان وجد ؟
ج/ نعم يولد مجالا مغناطيسيا ويولد تيارا يسمى تيار الازاحه غير مصحوب بأنتقال شحنات كهربائيه
س11/ماذا ينتج عن تذبذب الالكترونات الحره في موصل ؟ ج/ موجات راديويه
س12/ ماذا يتولد عند حركة شحنه كهربائيه معجله في سلك موصل ؟ج/ موجه كهرومغناطيسيه
س13/ما المقصود بالموجه الكهرومغناطيسيه؟ج/ هي خواص موجيه لتغيرات شدتي المجالين الكهربائي والمغناطيسي المتذبذبين بطور واحد المتعامدين مع بعضهما والعموديين على خط انتشار الطاقه الكهرومغناطيسيه المتوله عن تذبذب الشحنه الكهربائيه
س14/ مامقدار فرق الطور بين المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي للموجه الكهرومغناطيسيه ج/ صفرحيث انهما يتذبذبان بطور واحد
س15//ماهي اهم خصائص الموجات الكهرومغناطيسيه ؟ج//
1- تنتشر في الفراغ بخطوط مستقيمه وتنعكس وتتداخل وتستقطب وتحيد عن مسارها
2- تتألف من مجالين كهربائي ومغناطيسي متلازمين ومتغيرين مع الزمن وبمستويين متعامدين مع بعضهما وعموديين على خط انتشار الموجه ويتذبذبان بالطور نفسه
3- هي موجات مستعرضه لأن المجالين الكهربائي والمغناطيسي يتذبذبان عموديا على خط انتشار الموجه الكهرومغناطيسيه .
4- تنتشر في الفراغ بسرعة الضوء وعند انتقالها في وسط مادي تقل سرعتها تبعا للخصائص الفيزيائيه لذلك الوسط
5- تتوزع طاقة الموجه الكهرومغناطيسيه بالتساوي بين المجالين الكهربائي والمغناطيسي عند انتشارها في الفراغ
ملاحظه(( يمثل اتجاه المجال الكهربائي بسهم بينما يمثل اتجاه المجال المغناطيسي ʘاذا كان خارج من الصفيحه باتجاه القارى وبعلامه (×) ا لدخول
((توليد الموجات الكهرومغناطيسيه من الشحنات المعجله))
س1/من هو اول من تمكن من توليد الموجات الكهرومغناطيسيه؟ج// العالم الالماني هنري هرتز في عام 1887
س2/كيف استطاع العالم هنري هرتز توليد الموجات الكهرومغناطيسيه؟ج//
وذلك بأحداث شراره كهربائيه بين قطبي الملف الثانوي لجهاز ملف الحث عند توفر انحدار جهد كاف بينهما وقد نجح في استقبال هذه الموجات في فجوه بين نهايتي حلقه معدني هاذ لاحظ تولد شراره كهربائيه بينهما عند وضع معين من غير وجود اسلاك توصيل بين المرسل والمستقبل وقد لاحظ هرتز ان الشراره لايمكن استقبالها الا اذا كانت الحلقه ذات قطر محدد وموضوعه في وضع يكون فيه الخط الفاصل بين طرفي فتحتها يوازي الخط الواصل بين القطبين الذي يولد الشراره
س3// اشرح نشاطا توضح فيه كيفية توليد الموجات الكهرومغناطيسيه ؟
تتولد الموجات الكهرومغناطيسيه بطرائق مختلفه واهمها تذبذب الالكترونات الحره في الموصل كما في موجات المذياع والرادار والتلفاز اذ ان الشحنات المتذبذبه تشع طاقه على شكل موجات كهرومغناطيسيه ولتوضيح ذلك 1-يربط ساقان معدنيان ( ثنائي قطب كهربائي) الى مصدر فولطيه متناوبه ( مذبذب كهربائي ) تبدأ الشحنات الموجبه بالحركه نحو الاعلى والشحنات السالبه بالحركه نحو الاسفل وفي هذه الحاله يتولد مجال كهربائي من الاعلى الى الاسفل ويكون شكل خطوط القوه الكهربائيه حول القظيبين في مستوى الورقه متجهه من النهايه الموجبه للشحنه الى النهايه السالبه للشحنه اما خطوط القوه المغناطيسيه فتكون بشكل دوائر وبمستويات عموديه على خطوط المجال الكهربائي ويكون بأتجاه معاكس لأتجاه عقارب الساعه (X) وهي تمثل حالة نمو
2-وفي اللحظه التي تبلغ القوه الدافعه الكهربائيه المؤثره مقدارها العظم وهذا يحصل عند وصول كل من الشحنتين الموجبه والسالبه الى نهاية الساقين حيث تكون سرعتهما في هذه اللحظه تساوي صفر فيتوقف المجال المغناطيسي في هذه اللحظه لانعدام حركة الشحنه
3- حالة التلاشي وهي عندما تبدأ القوه الدافعه الكهربائيه المؤثره بالتناقص ينعكس اتجاه حركة الشحنات اذا تتحرك كل من الشحنتين بأتجاه بعضهما البعض ونتيجة لذلك تتقارب نهايتا خطوط المجالين الكهربائي والمغناطيسي لتكون حلقه مغلقه عند وصول كل من الشحنتين الى مواقع بدء حركتهما ونلاحظ ان هذه الحلقات تنتشر في الفضاء مبتعده
4- عندما تبدأ القوه الدافعه الكهربائيه بالتنامي من جديد بالاتجاه المعاكس لحظة انقلاب الشحنتين على طرفي ثنائي القطب الكهربائي ( انقلاب القطبيه) فأ ن الشحنات السالبه تكون في الساق العلوي والشحنات الموجبه تكون غي الساق السفلي وفي هذه المره فأن المجال الكهربائي بأتجاه معاكس لأتجاهه السابق في حين يكون المجال المغناطيسي باتجاه نحو الخارج باتجاه عقارب الساعه (.)ومن هذا التتابع في التغيرات التي تطرأ على المجالين الكهربائي والمغناطيسي تتكون حلقات مغلقه لخطوط القوى الكهربائيه و المغناطيسيه في مستويات متعامده تنتشر بعيدا عن ثنائي القطب الكهربائي تمثل جبهات لموجات كهرومغناطيسيه .

((مبادى الارسال والتسلم للموجات الكهرومغناطيسيه ))
س1// كيف يمكن سماع صوت المذياع الواصل الينا عبر الفضاء ومن مسافات بعيده ؟
ج//يتم ذلك بوساطة نقل المعلومات من الموجات السمعيه ( المحموله ) الى موجات راديويه (الحامله ) وبعدها تبث هذه الموجات عن طريق محطة الارسال واستقبالها عن طريق جهاز الاستقبال ( المذياع)
س2// ماهما الجهازان الاساسيان اللذان تعتمد عليهما عملية الارسال والتسلم ؟ج//
1-الدائره المهتزه(دائرة الرنين) وهي تتألف من ملف (L) مهمل المقاومه يتصل مع متسعه متغيرة السعه (C) ويمكن لهذه الدائره أن تولد تردداً رنينيناً من خلال عملية التوليف على وفق العلاقه الرياضيه الاتيه f=--------------
2-الهوائي ويتكون من سلكين معدنيين منفصلين يربطان الى مصدر فولطيه متناوبه يشحن السلكان بشحنتين متساوييتين بالمقدار ومختلفتين بالنوع وتتبدد الطاقه المنبعثه من هوائي الارسال في الفضاء بشكل موجات كهرومغناطيسية

س3// علام تعتمد قدرة الهوائي في الارسال والتسلم ؟ج//1-مقدار الفولطية المجهزه للهوائي 2- تردد الاشاره المرسله او المستلمه
س4//ماذا يحصل اذا كان طول الهوائي يساوي نصف طول الموجه ؟ج//يتحقق اكبر طاقه للاشاره المرسله والمستقبله
س5// وضح اذا كان طول الهوائي نصف طول الموجهتصبح طاقة الارسال والتسلم بأكبر مقدار لها ؟ج/
بسبب وجود زاويه فرق الطور بين التيار المتولد والفولطيه مقدارها (90) تكون الفولطيه عند نهايتي الهوائي في قيمتها العظمى (v max) ويكون التيار اقل مايمكن عند النهايتين اما عند منتصف الهوائي ( نقطة تغذية الهوائي بتيار الاشاره المراد ارسالها ) يكون التيار في قيمته العظمى(imax) والفولطيه اقل مايمكن وعندها تكون الممانعه قليلة في هذه النقطة في حين تكون الممانعه عالية عند نهايتي الهوائي لذا يمكن تغذية الهوائي بأعظم قدرة من الدائره المهتزه مقارنة مع أي طول اخر .
س6//ماهي انواع الهوائيات التي تبث وتستلم الموجات الكهرومغناطيسية ؟ج/
1-الهوائي النصف الموجي ويكون طوله مناسب ويعادل انصاف صحيحه من طول الموجه مكون عند النهايتين عقدتيين للتيار وبما ان زاوية فرق الطور بين الفولطيه والتيار (90) درجه لذا تتولد عند النهايتين بطنيين للفولطيه
2-الهوائي الربع الموجي ويتولد اذا كان احد طرفي الهوائي مؤرضاً حيث تتكون صوره لقطب بالطول نفسه وبذلك يتكون قطب اخر في الارض بطول ربع الموجه لتكتمل خواص هوائي نصف الموجه ويسمى مثل هذا الهوائي بهوائي ربع الموجه
س7//
كيف يمكن تحويل الهوائي النصف الموجي الى ربع موجي ؟ج/ وذلك بتأريض احد اقطاب الهوائي ليكون هوائي ارسال واستقبال بطول ربع موجه
ملاحظه يمكن حساب طول الهوائي (L) بمعرفة طول الموجه المرسله او المستلمة أو ترددها وكما موضح
1- عندما يكون الهوائي غير مؤرض فأن طوله يساوي نصف طول الموجه وكما موضح L=------
2- عندما يكون الهوائي مؤرض احد اقطابه متصل بلارض فأن طوله يساوي ربع طول الموجه وكما موضح -------L=
3- اما لحساب طول الموجه المرسله او المستلمه نطبق العلاقه
س8/ ما الفئده العملية من الهوائي ؟ ج/ بث وتسلم الموجات الكهرومغناطيسية
س9/قرن بين الهوائي النصف الموجي والهوائي الربع الموجي ؟ج//
1- الهوائي النصف الموجي أ-غير مؤرض ب-طول الهوائي يكون مناسب ويعادل اعداد صحيحه من انصاف الطول الموجي 3- تكون الفولطيه في مقدارها الاعظم عند نهايتي الهوائي والتيار في مقدارة الاعظم عند منتصف الهوائي
2- الهوائي الربع الموجي طوله ربع طول الموجه واحد اقطابه مؤرض أي متصل بالارض تكون عند النهاية المؤرضه الفولطيه اقل مايمكن والتيار اعظم مايمكن وعند النهايه الطليقه تكون الفوالطيه اعظم مايمكن والتيار اقل مايمكن

((كيفية عمل دوائر الارسال و الاستقبال او التسلم))
س1// ماهي الاجزاء الاساسيه لجهاز الارسال للموجات الكهرومغناطيسيه ؟ج//
a-دائرة مهتزه وتحتوي ملفاً ومتسعه متغيرة السعه b-هوائي ويحوي ملفاً يوضع مقابل لملف الدائره المهتزه ومتسعه متغيرة السعه متصلاً بسلك معدني حر أو موصلاً بالأرض
س2/ اشرح عمل دائرة الارسال للموجات الكهرومغناطيسيه؟ج//
1-عندما تتغذى الدائرة المهتزة بالطاقة تبدأ في العمل وتولد موجات الاشاره الكهربائيه ويمكن التحكم في ترددها عن طريق تغيير سعة المتسعه في الدائره المهتز او معامل الحث الذاتي للملف
2-تولد موجات الاشاره الكهربائيه التي تبثها الدائره المهتزه في توليد تيار محتث متناوب في ملف الهوائي اذ يكون تردد هذا التيار مساوياً لتردد موجات الاشاره الكهربائيه التي تولدها الدائره المهتزه
3-ينتج التيار المحتث المتولد في ملف الهوائي قوه دافعه كهربائيه في سلك الهوائي ترددها يساوي تردد التيار المحتث في الملف تولد الموجات الكهرومغناطيسيه التي يبثها سلك الهوائي الى الفضاء
((دائرة التسلم))
س1// مم تتكون دائرة التسلم للموجات الكهرومغناطيسية ؟
ج//1- دائرة مهتزة تتكون من ملف ومتسعه متغيرة السعه 2- هوائي يحتوي سلك معدني مرتبط بملف .
س2//وضح طريقة عمل دائرة التسلم للموجات الكهرومغناطيسية ؟
ج//1- سيتقبل الهوائي الموجات الكهرومغناطيسيه من الفضاء اذاتولد فية تيار اًمتناوباً تردده يساوي تردد تلك الموجات
2-يولد التيار المحتث المتناوب المار في ملف الهوائي اشارة كهربائيه ترددها يساوي تردد التيار المحتث والتي عمل الهوائي على تسلمها
3-تغير سعة المتسعه في الدائره المهتزه الى ان تصل الىحالة الرنين وعندها يتولد في الملف تيار محتث متناوب يساوي تردد التيار المار في الهوائي
((الكشف عن الموجات الكهرومغناطيسية ذات التردد الراديوي))
س1/ وضح كيف يمكن الكشف عن الموجه الكهرومغناطيسية ؟ج/
يمكن الكشف عن الموجة الكهرومغناطيسية اما بواسطة مجالها الكهربائي أو مجالها المغناطيسي
س2/وزاري / كيف يمكن الكشف عن الموجة الكهرومغناطيسي بوساطة مجالها الكهربائي ؟ج// نربط الدائرة الكهربائيه كما في الشكل (17) ص141 في الكتاب
اذ يعمل المجال الكهربائي للموجة على جعل الشحنات تهتز في الهوائي عندما يكون تذبذب المجال الكهربائي (Ey)فأن قمة الهوائي تكون موجبه ثم تنعكس قطبية الهوائي في اللحظة التاليه مباشرة عندما يتكرر انعكاس متجه المجال الكهربائي في الموجه
يجعل الشحنه تتحرك الى اعلى واسفل الهوائي بشكل يعتمد على الزمن وخلال هذه العمليه يحث التيار المتغير جهداً مهتزاً في الدائرة الرنينية المهتزة المرتبطه بالهوائي بوساطة الحث المتبادل وعند تغير مقدار سعة المتسعه للحصول على حالة الرنين بين تردد الموجة وتردد الدائرة الرنينيه سنحصل على اشارة الموجه الكهرومغناطيسية المستلمة

س3// كيف يتم الكشف عن الموجات الكهرومغناطيسية بوساطة مجالها المغناطيسي؟؟
ج// نربط الدائرة الكهربائية الموضحه بالشكل (18) ص141 حيث يتكون الهوائي في هذه الدائره من سلك موصل بشكل حلقة ولكون المجال المغناطيسي للموجه الكهرومغناطيسيه متغيرا مع الزمن فتتولد قوه دافعه كهربائيه محتثه (emf) في حلقة الهوائي ويتطلب ان يكون مستوى الحلقه للهوائي بوضع عمودي على اتجاه الفيض المغناطيسي ويمكن التوليف مع الاشاره المستلمه في الهوائي عن طريق دائرة الرنين بوساطة تغيير سعة المتسعه الموجوده في الدائره
س4/ لماذا يختلف استقبال اجهزة الراديو الصغيره لمحطات الاذاعه ؟
ج/وذلك لأخ تلاف اتجاهات تلك الاجهزه لأنه يتطلب ان يكون مستوى الحلقه للهوائي عمودي على اتجاه الفيض المغناطيسي
((التضمين))
س1//ما المقصود بالتضمين وماهي انواعه ؟؟
ج// التضمين هو تحميل اشارة المعلومات (صوت أو صوره أو مكالمة هاتفيه) ذات التردد الواطيء ( تسمى موجه محمولة ) على موجه عالية التردد ( تسمى موجه حامله)
انواعه هي 1- التضمين التماثلي ويشمل ( التضمين السعوي AMوالتضمين الترددي FM والتضمين الطوري PM )
2-التضمين الرقمي وهو نوع اخر من التضمين من الممكن اجراؤه على الموجه المضمنه وذلك لغرض التقليل من التاثيرات الخارجيه عليها زيادة على امكانية تشفيرها .
س2/ ما المقصود بالتضمين التماثلي وما هي انواعه ؟ ج// هو تغير لأحد خواص موجة التيار عالي التردد( سعة التذبذب ,تردد التذبذب , طور التذبذب) وهو على ثلاثة انواع المذكوره في اعلاه
س3/ما المقصود بالتضمين السعوي , التضمين الترددي , التضمين الطوري )موضحا ذالك بالرسم؟ ج/ 1- التضمين السعوي هو تغير في سعة الموجه الحامله كدالة خطيه مع سعة الموجه المحموله على وفق تردد الاشاره المحموله كما في الشكل (20)ص142
2-التضمين الترددي هو تغير في تردد الموجه الحامله كداله خطية مع تردد الموجه المحموله على وفق سعة الموجه المحموله كما في الشكل (21) ص142 في الكتاب
3- التضمين الطوري هو تغير في طور الموجه الحامله كدالة خطيه مع سعة الموجه المحموله على وفق الاشاره المحموله كما في الشكل 22 ص142

س4// ما المقصود بالموجه الحامله و الموجه المحمولة والموجة المضمنه ؟ج/
1- الموجة الحاملة هي موجه راديوية تمتاز بتردداها العلي تولدها المذبذبات وتمتاز بقدرتها على الانتشار لمسافات بعيده دون ان تتلاشيء وتقوم بنقل موجة المعلومات صوت او صورة او مكالمة ويتم ذلك بعملية تسمى التضمين
2- الموجة المحمولة وهي عبارة عن موجة معلومات صوتية او صوريه او مكالمة هاتفية واطئة التردد يراد نقلها الى مسافات بعيدة الاان طاقتها ضعيفة لذلك يجب تحميلها على موجة حاملة راديوية عالية التردد.
3- الموجة المضمنة هي موجة معلومات (صوت او صورة او مكالمة )والتي تم تحميلها علىموجة راديوية عالية التردد لغرض ارسالها الى الفضاء الخارجي بشكل موجه كهرومغناطيسية .
س5/ ماهو الغرض من اجراء تضمين رقمي على المجة المضمنة تضميناً تماثلياً
ج/للتقليل من التأثيرات الخارجية عليها ولأمكانية تشفيرها
(( مدى الموجات الراديوية ))
س1// على أي اساس قسمت الموجات الكهرومغناطيسية الراديوية الى عدة مناطق ؟؟
ج/ على اساس طرائق توليدها وانتشارها
س2/اذكر اهم المناطق التي قسمت لها الموجات الكهرومغناطيسية الراديويه ؟ج/
1-منطقة الترددات المنخفضة جداً(FLV)(30KHZ-3KHZ) ومجال التردات المنخفضة (LF) (30KHZ-300KHZ)وتستثمر غالباًفي الملاحه البحريه
2- منطقة الترددات المتوسطه (300KHZ- 3MHZ)(MF) وتستثمر غالبا في البث الاذاعي المعتاد
3-منطقة الترددات العالية (3MHZ- 30MHZ)(HF) وتستثمر في بعض الهواتف والاتصالات بين الطائرات والسفن وغير ذالك
4-منطقة الترددات العالية جدا( 30MHZ- 300MHZ )( VHF) وتستثمر في بعض اجهزة التلفاز والارسال الاذاعي وانظمة التحكم بالحركة الجوية وانظمة اتصالات الشرطة وغيرها
(( انتشار الموجات الكهرومغناطيسية ))
س 1//مالعوامل التي تحدد سرعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسيه في الاوساط المختلفة ؟ج// السماحية الكهربائية( Ɛ) والنفاذية المغناطيسية (µ) للوسط الذي تنتشر خلالة على وفق المعادلة الاتيه v=---------------- ومنها يمكن حساب سرعة الضوء في الفراغ على وفق العلاقة الاتيه C=-------------
س2/ ما الكميات الفيزيائية التي وحدات قياسها هي ( هنر ي /متر )(H/m) وكذلك (فاراد/متر )F/m ج// النفاذية المغناطيسية , السماحية الكهربائية للوسط
س3// اذكر اهم طرق انتشار الموجات الراديوية ؟
1-الموجات الارضيه : وتشمل الموجات التي ترددها بين ( 2MHZ- 530KHZ) وتنتقل قريبة من سطح الارض وبسبب انتشارها بخطوط مستقيمه تكون غير قادرة على تأمين الاتصالات لمسافات بعيدة بسبب تحدب الارض حيث ينحني مسار انتشارها مع انحناء تحدب الارض ولقد استفيد من هذه الظاهرة لبناء انظمة اتصالات محدودة المسافة وذلك لمحدودية قدرة بث ارسال هذه الموجات
2- الموجات السماوية (SKY Waves): وتشمل هذه الموجات جميع الترددات التي تقع بين (2- 30 MHZ) ويعتمد هذا النوع من الاتصالات على وجود طبقة الاينوسفير وهي طبقات عالية التأين اذ تعكس الموجات السماوية الى الارض وتكون هذه الطبقات عالية التأين عند منتصف النهار وقليلة التأين في اثناء الليل اذ تختفي الطبقة القريبة من الارض في اثناء الليل والتي تسمى طبقةD- layer)) وتبقى طبقة (F- layer) وتعمل هذه الطبقات على عكس بعض انواع الموجات الراديوية الموجهه اليها من محطات البث الارضيه الى الارض ولهذا السبب يكون استلام الموجات اثناء النهار لمدى اقل مما هو علية في اثناء الليل نتيجة انعكاس الموجات الراديوية من المنطقة السفلى (D-layer) وفي اثناء الليل يكون الاستلام واضح لأنعكاس الموجات من الطبقة العليا (F-layer)
3-الموجات الفضائيه (Space waves): وتشمل
هذه الموجات جميع الترددات التي تزيد عن (30MHZ) أي نطاق الترددات العاليه جداً (VHF) وهي موجات دقيقة تنتشر في خطوط مستقيمه ولا تنعكس عن طبقة الاينوسفير بل تنفذ من خلالها ويمكن استثمار هذة الموجات في عملية الاتصال بين القارات وذالك ب استعمال أقمار صناعية في مدار متزامن مع دوران الارض حول محورها ( يطلق عليها التوابع) لتعمل كمعيدات ( محطات لتقوية الاشاره واعادة ارسالها)
س//لماذا يكون استلام الموجات الر ديوية واضح في لليل ؟ج//لأنه في اثناء الليل وبغياب اشعة الشمس تختفي الطبقه السفلى من طبقة الاينوسفير والتي تسمى طبقة (D-layer) والمسؤلة عن توهين الموجات الراديويه والتي تظهر في اثناء النهار .
س//ماهو الغرض من الاقمار الصناعيه :ج// تعمل على استقبال الاشارة الضعيفة لتقوم بتقويتها ثم تعيد ارسالها الى الارض مرة اخرى لتسلمها محطات ارضيه اخرى على بعد الاف الكيلومترات
س//اين تستثمر كل من ( الموجات الارضيه , الموجات السماويه , الموجات الفضائيه))ج// اعلاه
(( التطبيقات العمليه للموجات الكهرومغناطيسيه)
س1// اذكر بعض التطبيقات للموجات الكهرومغناطيسية ؟؟ ج//
1- الرادار 2- التحسس النائي ( الاستشعار عن بعد) 3- الهاتف الجوال ( النقال)
س2// ماذا تعني كلمة الرادار ؟ الكشف وتحديد البعد بوساطة الموجات الراديويه وهو نظام الكتروني
س3// ماهو الغرض من استعمل الرادار ؟؟ ج// للكشف عن اهداف متحركه أوثابته وتحديد مواقعها
س4// علام يدل الزمن الذي تستغرقه الموجات في الرادار ذهابها وايابها بعد انعكاسها ؟ج/ على مدى (range) الهدف وكم يبعد فضلاً عن الاتجاه الذي تعود منه الموجات المنعكسه يدل على موقع الهدف.
س4/ ماهو اساس عمل الرادار ؟ج/ ظاهرة الاهتزاز الكهربائي والحصول على صدى كهرومغناطيسي
س5//كيف يعمل الرادار ؟ ج//يقوم جهاز الرادار بوساطة ارسال موجات راديويه بأتجاه الهدف واستقبال الموجات التي تنعكس عنه.
س6//ماهي المكونات الرئيسيه للرادار ؟ج//
1-المذبذب الغرض منه :جهاز يولد اشاره كهربائيه بترددثابت وذات قدرة واطئة
2-المضمن الغرض منه :مفتاح الكتروني يوصل المرسل مع المذبذب بفترات زمنيه قصيره
3-المرسل الغرض منه:يغمل على تقليل زمن النبضه الواصله اليه من المضمن فيرسلها بنبضة ذات قدرة عاليه الى الهوائي
4-مفتاح الارسال والاستقبال ( المفتاح الالكتروني) الغرض منه :يعمل على فتح وغلق دائرة الارسال والاستقبال
5-الهوائي الغرض منه يقوم بأرسال الموجات الرادارية(الموجات الدقيقه أو الموجات الراديوية ) ا بشكل حزم ضيقة موجهه الىالى الهدف واستلامها بعد انعكاسها عن الهدف .6- المؤقت الغرض منه: يتحكم زمنياًيعمل الاجزاء الرئيسيه للرادار
7-المستقبل الغرض منه :يتسلم الموجات االمنعكسة المتجمعه بوساطة الهوائي ويقوم بتكبيرها وعرضها على معالج الاشاره
8- معالج الاشاره الغرض منه يعمل على انتقاء الاشارات المنعكسة عن الاهداف المتحركه الصغيرة ويحجب الاشارات المنعكسة من الاهداف الكبيرة والثابتة
9- الشاشة تعمل على اظهار الموجات المنعكسة عن الهدف على هيئة نقاط مضيئة
س7/لماذا تستخدم الموجات القصيرة جداً ( الدقيقة) في البث الراداري ؟ج//
لأن ترددها عالي فتكون طاقة النبضة المحمولة كبيرة
س8/ارسم شكل يوضح المكونات الرئيسية للرادار ؟ج/ الشكل 27 ص146 في الكتاب
((التحسس النائي . الاستشعار عن بعد))
س1//ما المقصود بالتحسس النائي :هو احد مجالات العلوم التي تمدنا بالنعلومات عن سطح الارضمن غير احتكاك أو اتصال مباشر بسطحها كا الحصول على صورة من طائره او من قمر صناعي
س2/ كيف تعمل اجهزة التحسس عن بعد ؟ج/ بأستثمار الموجات الكهرومغناطيسية الضوئية الى نهاية الترددات الراديوية المنعكسة او المنبعثة من الاجسام الارضية او من الجو او من مياه البحر والتي يمكن لأجهزة الاستشعار عن بعد الموجودة في الاقمار الصناعية او الطائرات أو البالونات ان تتحسسها وتقوم بعملية تصويرها وتحليل بياناتها لتكون جاهزة للاستعمال في فروع المعرفة مثل الجيولوجيا والهندسة المدنية والارصاد الجوية والزراعة وفي التطبيقات العسكرية وغيرها
س3// ماهي نوع الموجات المستخدمة في التحسس النائي ؟ج/الموجات الكهرومغناطيسية الضوئية الى نهاية الترددات الراديوية
س4// هناك نوعان من التحسس النائي اذكرهما ؟ج//1-التحسس النائي بحسب مصدر الطاقة 2- التحسس النائي بحسب الطول الموجي
س5/ماهي مجالات استخدام التحسس النائي ؟ج//1- اكتشاف الخامات المعدنية و البترولية 2- مراقبة حركة الانهار وجفاف الاراضي والبحيرات والتعامل مع السيول والفيضانات المتوقعة بمقارنة صور مأخوذه على فترات زمنية مختلفة
3-دراسة المشاريع الانشائية والتخطيط العمراني للمدن والقرى
4-دراسة النباتات الطبيعية ودراسة التوزيع النوعي للاراضي والتربة
5-تصوير النجوم والكواكب وفي التطبيقات العسكرية
س6//يستعمل التحسس النائي بحسب مصدر الطاقة نوعان من الصور اذكرهما ؟
ج/1-صورنشطة : وهي التي يعتمد فيها على مصدر طاقة مثبت على القمر نفسهليقوم بعملية اضاءة الهدف وتسلم الأشعه المنعكسة عنه
2-صور غير نشطة : وهي التي تعتمد على مصدر الاشعاع المنبعث من الهدف نفسه
س7/ مالفرق بين الصور النشطة والصور الغير النشطة ؟ ج// اعلاه
س8//تقسم صور الهدف التي يستلمها جهاز التحسس النائي طبقا للطول الموجي الى ثلاثة اقسام اذكرهما ؟ج/ 1- صور الاشعة المرئية 2-صور الاشعة تحت الحمراء 3-صور الاشعة المايكروية
((التطبيق الثالث الهاتف الجوال النقال ))
س1/ كيف يتم الاتصال قبل اختراع الهاتف النقال ؟ج/ بأستخدام تلفونات الراديوومن امثلتها المعروفة هو جهاز المستعمل من قبل اجهزة الشرطة وفي هذا النظام توجد محطة ارسال واحدة مركزبة في المدينة (هوائي) و25 قناة اتصال فقط متاحة للاستعمال وهذا يعني ان عدد محدود من الاشخاص يمكنهم استعمال تلفونات الراديو في الوقت نفسة .
س2/لماذا يكون عدد الاشخاص محدود عند استعمال تلفونات الراديو في الوقت نفسه بينما يمكن للملايين من الاشخاص استعمال الجوال دون تداخل احدهما مع الاخر
ج// لأن في هذا النظام توجد محطة واحدة للارسال في المدينه (هوائي) و(25) قناة اتصال فقط متاحة للاستعمال بينما في نظام الهاتف الجوال فأن المدينه مقسمه الى خلايا (cells)كل خلية من الخلايا تحتوي برجا يحمل معدات ارسال واستقبال .
س3/عند استعمال الهاتف الجوال يمكن استعمال الترددات نفسها في خلايا اخرى بعيدة ؟لماذا ج/لأن اجهز ة الجوال ومحطات الارسال تعمل بقدرة منخفضة ( )
س$// ما الفائدة العملية من ان التردد المستعمل في خلية يستعمل نفسه في خلايا بعيدة ؟
ج//لأن في هذه الطريقة يمكن اعادة استعمال التردد نفسه على اكثر من خلية ومن ثم فان الملايين من الافراد يمكنهم استعمال الجوال دون تداخل احدهما بالاخر
س5/لماذا يكون المدى الذي يعمل فيه جهاز الجوال كبير جداً؟؟
ج//لأن اجهزة الجوال تتعامل مع اكثر من (1664) قناة ويمكن للمتحدث ان يتحول من خلية الى اخرى كلما تحرك من مكان الى اخر في اثناء الاستعمال لذلك بالامكان التحدث مع شخص اخر على بعد مئات الكيلومترات دون ان تنقطع الاشاره او الاتصال .
س6/ يطلق على الجوال بالهاتف الخلوي ؟ لماذا ج// لأن الشركات قسمت المدن الى خلايا وكل خلية لهابرج ويحوي هذا البرج على المعدات الازمة للاتصال .
(( حل الاسئلة الفصل الرابع الكلامية ))
س11-b 2-d 3-d 4-d 5-c 6-b 7-b 8- c 9 –a 10-a 11-a 12 -b-
س2/محلول في الملزمة
س3/ المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي