شرح تفصيلي وشامل لمنهج الفيزياء للثانوية العامة، مع استنتاج القوانين، أمثلة محلولة، وتحليل للنظريات الحديثة وتطبيقاته

المرجع الشافي في الفيزياء

الكهربية التياربة والكهرومغناطيسية (الفصول 1-4)

الفصل الأول: التيار الكهربي وقانون أوم

شدة التيار (I): كمية الشحنة (Q) المارة في موصل خلال زمن (t). فرق الجهد (V): الشغل المبذول (W) لنقل شحنة (Q). المقاومة (R): الممانعة التي يلقاها التيار.

V = I × R

قانونا كيرشوف:
1. قانون حفظ الشحنة (KCL): مجموع التيارات الداخلة لنقطة = مجموع التيارات الخارجة منها (ΣI_in = ΣI_out).
2. قانون حفظ الطاقة (KVL): المجموع الجبري للقوى الدافعة الكهربية في مسار مغلق = المجموع الجبري لفروق الجهد (ΣV_B = ΣIR).

مثال محلول:

في دائرة تحتوي على بطارية 12V ومقاومتين على التوالي (2Ω و 4Ω)، يكون التيار الكلي I = V / R_total = 12 / (2+4) = 2A.

الفصل الثاني: التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي

كثافة الفيض (B): عند مرور تيار في سلك مستقيم (B = μI / 2πd)، ملف دائري (B = μNI / 2r)، ملف لولبي (B = μNI / L).

القوة المغناطيسية (F): القوة المؤثرة على سلك يمر به تيار وموضوع في مجال مغناطيسي. تُحدد قاعد فلمنج لليد اليسرى اتجاهها.

F = B I L sin(θ)

الفصل الثالث: الحث الكهرومغناطيسي

قانون فاراداي: القوة الدافعة الكهربية المستحثة (emf) في ملف تتناسب طردياً مع المعدل الزمني للتغير في الفيض المغناطيسي (ΔΦ/Δt) وعدد اللفات (N).

emf = -N (ΔΦ / Δt)

قاعدة لنز: اتجاه التيار المستحث يعاكس التغير المسبب له (الإشارة السالبة في قانون فاراداي).

الفصل الرابع: دوائر التيار المتردد

تحتوي على مقاومة أومية (R)، ملف حث (L)، ومكثف (C). المفاعلة الحثية (X_L = 2πfL) تزداد بزيادة التردد. المفاعلة السعوية (X_C = 1 / 2πfC) تقل بزيادة التردد.

حالة الرنين: تحدث عندما X_L = X_C، وفيها تكون المعاوقة (Z) أقل ما يمكن وتساوي المقاومة (R)، ويكون للتيار قيمة عظمى.

الفيزياء الحديثة (الفصول 5-8)

الفصل الخامس: ازدواجية الموجة والجسيم

الظاهرة الكهروضوئية: انبعاث إلكترونات من سطح معدن عند سقوط ضوء بتردد مناسب عليه. أثبتت الطبيعة الجسيمية للضوء (الفوتونات).

K.E_max = hν - E_w

معادلة دي برولي: كل جسيم متحرك تصاحبه موجة، طولها الموجي (λ) يتناسب عكسياً مع كمية حركته (p).

الفصل السادس: الأطياف الذرية

نموذج بور لذرة الهيدروجين: افترض وجود مستويات طاقة محددة ومستقرة تدور فيها الإلكترونات. عند انتقال إلكترون من مستوى أعلى لأقل، ينبعث فوتون طاقته تساوي فرق الطاقة بين المستويين (ΔE = E_higher - E_lower).

الفصل السابع: الليزر

أساس عمل الليزر: الانبعاث المستحث، حيث يتم تحفيز الذرة المثارة لإطلاق فوتون مطابق للفوتون المحفز. يتم تضخيم هذا الضوء داخل تجويف رنيني.

خصائص الليزر: نقاء طيفي، ترابط، توازي الحزمة، وشدة عالية.

الفصل الثامن: الإلكترونيات الحديثة

الوصلة الثنائية: تسمح بمرور التيار في اتجاه واحد (توصيل أمامي) ولا تسمح بمروره في الاتجاه العكسي. تُستخدم في تقويم التيار المتردد.

الترانزستور: يُستخدم كمكبر للإشارة (في وضع الباعث المشترك) أو كمفتاح (ON/OFF).

البوابات المنطقية: (AND, OR, NOT) هي أساس بناء الدوائر الرقمية والمعالجات.