مختبر الفيزياء
مختبر الفيزياء
تيار الدايود وجهده
تصنع أدوات أشباه الموصلات كالدايودات والترانزستورات باستخدام شبه موصل مصنوع من مادة من النوع p ومادة من النوع n.
وتسمى المادة شبه الموصلة المعالجة بالذرات المانحة شبه الموصل من النوع n، في حين تسمى المادة شبه الموصلة المعالجة بعنصر يترك فجوات في بنية الشبكة البلورية شبه موصل من النوع p.
يصنع الدايود بمعالجة المناطق المتجاورة في شبه الموصل بذرات المانح والمستقبل، مكونًا وصلة pn.
ستستقصي في هذه التجربة خصائص جهد وتيار الدايود.
الصورة التابعة لهذه الفقرة:
مختبر_الفيزياء_تيار_الدايود_وجهده_الدائرة_والأدوات.png
سؤال التجربة
كيف تقارن بين خصائص التيار–الجهد لكل من الدايود والدايود المشع للضوء ومقاوم؟
الأهداف
- تجمع وتنظم بيانات الهبوط في الجهد والتيار لكل من الدايود والدايود المشع للضوء.
- تقيس التيار المار عبر الدايود والدايود المشع للضوء كدالة رياضية في الهبوط في الجهد.
- تقارن خصائص التيار–الجهد لمقاوم مع دايودات.
احتياطات السلامة
- استخدم التحذير المرفق مع التوصيلات الكهربائية، وتجنب لمس المقاوم؛ لأنه قد يصبح ساخنًا.
- صل مصادر القدرة مع مقبس GFCI المحمي لتجنب خطر الصدمة الكهربائية.
المواد والأدوات
| المواد والأدوات |
| -------------------------------- |
| مصدر قدرة مستمر DC من 0 إلى 12 V |
| مقاوم 100 Ω |
| مقاوم قدرته 1/2 W أو 1 W |
| دايود 1N4002 |
| دايود مشع للضوء الأحمر |
| أميتر DC من 0 إلى 100 mA |
| فولتمتر DC من 0 إلى 5 V |
| أسلاك توصيل معزولة |
الصورة التابعة لهذه الفقرة:
صورة_أدوات_تجربة_تيار_الدايود_وجهده.png
الخطوات
1
أنشئ جدول بيانات مماثلًا للجدول الموضح في الصفحة التالية.
2
صل القطب السالب لمصدر القدرة مع الطرف السالب للأميتر، كما هو موضح في الرسم.
الصورة التابعة لهذه الفقرة:
مخطط_دائرة_قياس_تيار_وجهد_الدايود_والدايود_المشع.png
3
صل طرف الدايود المغطى بشريط الفضة مع الطرف الموجب للأميتر.
4
صل أحد طرفي المقاوم 100 Ω مع الطرف الحر للدايود.
5
صل سلكًا من الطرف الحر للمقاوم 100 Ω مع القطب الموجب لمصدر القدرة.
6
صل سلكًا من الطرف الموجب لجهاز الفولتمتر مع طرف الدايود الموصول مع المقاومة، كما موضح في الرسم.
وصل الطرف السالب للفولتمتر مع طرف الدايود المغطى بشريط الفضة الموصول مع الأميتر.
7
يجب أن تكون دائرة الدايود مماثلة للجزء (a) من الرسم التخطيطي.
تأكد من أن مؤشر مفتاح مصدر القدرة عند الصفر، ثم صله بمقبس الكهرباء.
ابدأ بتدوير مفتاح مصدر القدرة ببطء، وذلك من أجل زيادة الهبوط في الجهد عبر الدايود من 0 حتى 0.8 V، وبزيادة جهد مقدارها 0.1 V في كل مرة.
ثم دون قيمة التيار المقابلة لكل قيمة جهد.
تحذير: إذا أصبح التيار أكبر مما يتحمله جهاز الأميتر الذي تستخدمه فلا تعمل على زيادة الجهد إلى قيمة أكبر، وتوقف عن أخذ القراءات.
حرك مفتاح مصدر القدرة إلى الصفر، ثم افصله عن مقبس الكهرباء.
8
استعمل الدايود المشع للضوء بدل الدايود 1N4002، وذلك يقابل الجزء (b) من الرسم التخطيطي.
9
صل طرف التوصيل القصير للدايود المشع للضوء مع الطرف الموجب للأميتر، الطرف السالب للفولتمتر.
وهي النقطة التي وصل بها الطرف المغطى بشريط الفضة للدايود.
صل الطرف الطويل للدايود المشع للضوء مع المقاوم ومع الطرف الموجب للفولتمتر.
10
صل مصدر القدرة بمقبس الكهرباء.
ابدأ بتدوير مفتاح مصدر القدرة ببطء؛ وذلك لزيادة الهبوط في الجهد عبر الدايود المشع للضوء من 0 وحتى 2.0 V، وبزيادة جهد مقدارها 0.1 V في كل مرة.
ثم دون قيمة التيار المقابلة لكل قيمة جهد.
وشاهد الدايود المشع للضوء، ودون ملاحظاتك حوله.
جدول البيانات
الصورة التابعة لهذه الفقرة:
مختبر_الفيزياء_جدول_بيانات_تيار_الدايود_وجهده.png
| هبوط الجهد V عبر الدايود | تيار الدايود mA | تيار الدايود المشع للضوء mA |
| -----------------------: | --------------- | --------------------------- |
| 0 | | |
| 0.1 | | |
| 0.2 | | |
| ... | | |
| 1.9 | | |
| 2.0 | | |
التحليل
1. أنشئ الرسوم البيانية واستخدمها
باستخدام ورقة رسم بياني واحدة، ارسم وعيّن الرسم البياني للتيار مقابل الهبوط في الجهد لكل من الدايود والدايود المشع للضوء.
مثل التيار على المحور y والهبوط في الجهد على المحور x.
ما شكل هذين المنحنيين البيانيين؟
2. صياغة النماذج
باستخدام قانون أوم احسب وحدد على الرسم البياني نفسه علاقة الجهد–التيار للمقاوم 100 Ω من الجهد 0 حتى 2 V، وسم هذا الخط المقاوم 100 Ω.
ما شكل هذا المخطط؟
الاستنتاج والتطبيق
1. قارن
قارن بين المنحنيات البيانية التيار–الجهد للدايود والدايود المشع للضوء والمقاوم.
2
أي هذه الأدوات تحقق قانون أوم؟
3. الاستنتاج والتحليل
توصف الدايودات بأن لها نقطة تحول في الجهد.
ما نقطة التحول للدايود المصنوع من السليكون، وللدايود المشع للضوء الذي استخدمته؟
4. فسر
لماذا يصبح للدايود خاصية انبعاث الضوء عند تيار محدد 20 mA مثلًا؟
التوسع في البحث
ما الذي يمكن فعله للحصول على أفضل قياسات لتيار الدايود؟
الفيزياء في الحياة
يسري تيار مقداره 75-150 mA في المصابيح الكهربائية الصغيرة المثالية عند جهد معين.
لماذا تفضل الشركات الصانعة استخدام الدايودات المشعة للضوء في أجهزة تشغيل الأقراص المدمجة أو مشغلات MP3 التي تعمل على البطاريات؟
الإثراء العلمي
نيوم NEOM
بمجرد أن تفكر بالمستقبل سيقفز إلى ذهنك أمور أساسية، كالذكاء الاصطناعي، والواقع الافتراضي، وإنترنت الأشياء، والأجهزة الذكية المتصلة التي تسهل حياتنا.
سوف يعتمد مشروع نيوم NEOM في ابتكاراته سياسة المصدر المفتوح، كي يتسنى لنخبة علماء البيانات على مستوى العالم تحليل البيانات وتحقيق الابتكارات.
في حين سيجد المخترعون في نيوم NEOM ملاذًا مثاليًا لاستخدامه كمكان مأهول لإجراء التجارب والاختبارات الحضرية.
الصورة التابعة لهذه الفقرة:
الإثراء_العلمي_الذكاء_الاصطناعي_نيوم.png
الذكاء الاصطناعي
Artificial Intelligence
استخدمت عبارة الذكاء الاصطناعي لأول مرة عام 1955م.
وعرفت على أنها:
الفهم العلمي لآليات التفكير الضمني والسلوك الذكي وتضمينها في الآلات.
فقد تحتاج المهمة أحيانًا إلى ذكاء اصطناعي لكي تكون منطقية جدًا، وأحيانًا أخرى تحتاج إلى ذكاء اصطناعي للتفكير والتصرف وفقًا لرغبات الإنسان.
ويهدف الذكاء الاصطناعي إلى تطوير أنظمة يمكنها أداء المهام المنطقية والتصرف وفقًا لرغبات الإنسان معًا.
يستخدم الذكاء الاصطناعي حاليًا للتحكم في حركة السيارات، إلا أنها غير قادرة تمامًا حتى الآن على فهم اللغة التي يخاطب بها الجهاز بشكل تام ودقيق، ولكن هذا في ذاته يشكل هدفًا مستقبلًا.
وقد أحرز تقدم في هذا المجال، ولكن حتى الآن لا يزال دماغ الإنسان أفضل كثيرًا من الحواسيب في هذا المجال.
ومع تحسين الرؤية قد تمكن الروبوتات الآلية من استكشاف كوكب آخر دون الحاجة إلى رواد فضاء.
ويمكن استخدام الأنظمة الحاسوبية الخبيرة في المجال الطبي لتشخيص الاضطرابات بدقة عالية؛ حيث يقوم الذكاء الاصطناعي بموازنة ومقارنة الحقائق عن الحالة، ثم يستنتج الإجراءات الأكثر ملاءمة.
ومع ذلك فإن الذكاء الاصطناعي يعمل فقط وفق برمجته بالمعرفة حول مواضيع ووقائع محددة زود بها الحاسوب، ويتعين على مستخدمي الحاسوب أن يكونوا على علم دائم بهذه القيود للأنظمة الخبيرة.
دخلت المملكة العربية السعودية التاريخ لتكون أول بلد يمنح الجنسية لروبوت، وهي خطوة لتعزيز الذكاء الاصطناعي كبادرة رمزية حول مستقبل مشروع نيوم NEOM.
وكما قال صاحب السمو الملكي الأمير محمد بن سلمان آل سعود ولي العهد في مبادرة مستقبل الاستثمار:
"فقط نحن نرحب بالحالمين الذين يريدون صنع عالم جديد."
الصورة التابعة لهذه الفقرة:
الإثراء_العلمي_الروبوت_صوفيا.png
تعليق الصورة:
يمتلك وجه الروبوت صوفيا القدرة على تفسير المشاعر، وتعقب تعابير الوجه والتعرف عليها، وبإمكانها إجراء حوارات كاملة مع البشر.
مهن
إن دراسة الرياضيات، والمنطق الرياضي ولغات برمجة الحاسوب مهمة لتطوير الأنظمة التي يمكنها اتخاذ قرارات منطقية.
ويؤكد علم النفس على أن هذه القرارات يمكن أن تأخذ طابعًا إنسانيًا.
التوسع
1. ناقش القضية
هل هناك حدود أخلاقية في تطوير الذكاء الاصطناعي؟
2. إدراك السبب والنتيجة
ما المشكلات التي قد تؤدي بالأنظمة الخبيرة إلى اتخاذ قرار غير دقيق؟
3. التفكير الناقد
في أي الحالات يجب أن يكون الذكاء الاصطناعي عقلانيًا ورشيدًا بصورة مطلقة، وفي أي الحالات ينبغي أن يشمل الرغبات الإنسانية؟
جاري تحضير الدرس المعاد صياغته وبناء الأنماط
نحافظ على المعنى العلمي ونربط كل فقرة بنواتجها ومفاهيمها.
إعادة إنتاج الدرس حسب نمط التعلم
طلب واحد ينتج المسارات البصري والسمعي والحركي والقرائي معًا، بصياغة تراعي سياق المناهج السعودية.
اختر نمط التعلم
تُنتج الأنماط الأربعة دفعة واحدة، ثم تُستدعى الحزمة المحفوظة في الزيارات التالية.