مدخل الى الهندسة الالكترونية

بسم الله الرحمن الرحيم

مدخل الى الهندسة الالكترونية

1- مقدمة

كلنا يعلم ان ما يحيط بنا من مادة بات ذا بنية معلومة, تزداد تفاصيلها دقة وادهاشا كلما ازدادت البشرية علما ومعرفة , فقد قدمت النظرية الذرية تصورا للذرة التي هي أصغر جزء من المادة يحمل صفاتها الكيميائية, وقد بات هذا التصور معلوما لدى طلبتنا في المراحل الاعدادية والثانوية .
بنية الذرة :
نواة تحيط بها الكترونات تدور حولها بسرعات هائلة تقترب من سرعة الضوء التي تعد ثابتا من ثوابت هذا الكون المترامي الاطراف وسقفا من سقوفه لا نستطيع تجاوزه ( الا في حالة خاصة جدا )
يقطع الضوء مسافة 300000 كيلومترا في ثانية واحدة وهو ما نعبر عنه بسرعة الضوء.
يعبر الضوءُ المسافة بين الشمس والارض بثمانية دقائق !
بنية الالكترون:
يتصف الالكترون بكتلة مهملة مقارنة مع كتلة النواة تبلغ ( 9.1 / 10 ^ 28) من الغرام , حيث يشير الرمز ^ 28 الى عدد الاصفار على يمين الرقم 1 وهو ما يعرف في الرياضيات بالأس
ونعبر عن الرقم بين القوسين بـ 9.1 مقسوم على عشرة اس 28.
كما يتصف الالكترون بشحنة كهربائية مقدارها ( 16/10^20) كولون, والكولون وحدة الشحنات الكهربائية وسنعرفه لاحقا في وقته, ومجموع الشحنات التي تحملها الالكترونات في ذرة مستقرة تساوي وتعاكس مجموع شحنات النواة.
ينشأ بين الشحنات قوى تجاذب اذا كانت متعاكسة وقوى تنافر اذا كانت متجانسة تزداد هذه القوى مع ازدياد مضروب قيمتي الشحنتين وتتناقص مع ازدياد مضروب البعد بين الشحنتين
فلو رمزنا لشحنة الالكترون بـ q فان قوة التنافر f بين الكترونين يبعدان عن بعضهما بمقدار r يعبر عنها بالعلاقة f = - c* q*q/r2
حيث ان C ثابت فيزيائي يتعلق بجملة القياس التي تحسب وفقها كميات المعادلة ( وهذا الثابت موجود في أي معادلة فيزيائية او رياضية وغالبا ما تكون قيمته 1 عندما تتجانس جملة القياس ) اما إشارة السالب فتعبر عن قوة التنافر بين الشحنتين.
بنية النواة :
تتركز معظم كتلة الذرة في نواتها وتتكون النواة من :
1- نيوترونات, لا شحنة للنيوترون وله كتلة تزيد بمقدار 1838 عن كتلة الالكترون.
2- بروتونات , شحنة البروتون تساوي وتعاكس شحنة الالكترون , وتزيد كتلته بمقدار 1836 عن كتلة الالكترون
3- عناصر ما دون الذرية يتجاوز عددها المئة عنصر تتولد وتنتقل من حال الى حال في جزء صغير جدا من الثانية ولا يمكن لها ان تستمر في ظروف الكرة الارضية واهم هذه العناصر ما يسمى بالبوزيترون كتلته كتلة الالكترون وشحنته تساوي وتعاكس شحنة الالكترون وينجم الضوء عن لقاء البوزيترون بالالكترون .
وابسط ذرة في الطبيعة هي ذرة الهيدروجين وهي عبارة عن بروتون وحيد والكترون وحيد يدور حول النواة
ونستطيع القول ان كتلة الذرة تتركز في نواتها
بطريقة مشابهة للقوى التي تنشأ بين الشحنات, تنشأ قوى تجاذب بين الكتل نعبر عنها بقانون الجاذبية f = M1*M2/r2 حيث M1 كتلة المادة الاولى و M2 كتلة المادة الثانية و r المسافة بينهما وهذا القانون يحكم العلاقة بين الكواكب والنجوم , كما يحكم العلاقة بين العناصر الدقيقة للذرة.
للذرة ايضا صفات مغناطيسية تنجم عن دوران الالكترونات حول نفسها وكأنها مغناطيس صغير
وتستقر الذرة بين هذه النزعات الثلاث :
1- نزعة مادية كتلية يحكمها قانون الجاذبية.
2- نزعة كهربائية يحكمها قانون التجاذب الكهربائي
3- نزعة مغناطيسية يحكمها ما يسمى باللف الذاتي للإلكترونات
وكل هذه النزعات تعبر عن مفهوم وحيد هو مفهوم الطاقة, ويمكن للمادة على العموم ان تتحول من شكل الى آخر من اشكال الطاقة, واعظم تحولات الطاقة عندما تتحول الكتلة الى ضوء ويعبر عن هذه الحالة التقاء الالكترون بالبوزيترون فينجم عنهما فوتونين والفوتون هو اصغر وحدة تعبر عن الضوء
والمعادلة العامة التي تربط الكتلة بالطاقة والضوء هي ما تسمى بمعادلة اينشتاين e = c2*m حيث c سرعة الضوء و m كتلة المادة, وتشير هذه المعادلة الى ان الكتلة أحد اشكال الطاقة
وهي المعادلة الاساسية في حساب الطاقة الناجمة عن التفاعلات النووية حيث يتم انشطار الذرة ( في شروط معينة ) الى ذرات اخرى مجموع كتلها اصغر من كتلة الذرة الاصلية , أما الفرق في الكتلة فهو الطاقة التي نجمت عن الانشطار, وهذا ما يحصل في المفاعلات النووية والقنبلة الانشطارية.
ويحصل الامر نفسه في تفاعلات الاندماج النووي الذي يجري فيه اندماج ذرتين وينجم عنهما ذرة ثالثة مختلفة كتلتها اصغر من مجموع كتلتي الذرتين, وفارق الكتلة هو الطاقة الناجمة عن الاندماج وهذا ما يحصل في الشمس حيث تتحول كل ذرتي هيدروجين الى ذرة هليوم وطاقة .

الخلاصة :

*** الذرة أصغر عنصر من المادة يحمل صفاتها الكيميائية
*** تتكون الذرة من نواة والكترونات تدور حول النواة
*** تتركز معظم كتلة الذرة في نواتها
*** تتكون النواة من نيوترونات وبروتونات يحدد عدد البروتونات في النواة الطبيعة الكيميائية للذرة
*** للالكترون كتلة مقدارها ( 9.1/10^28 ) غرام وشحنة ( 16/10^20 ) كولون وسرعة حركة قريبة من سرعة الضوء
*** للنترون كتلة اكبر ب 1838 مرة من كتلة الالكترون ولا شحنة له
*** للبروتون كتلة اكبير ب 1836 مرة من كتلة الالكترون وشحنة تساوي وتعاكس شحنة الالكترون
*** في النواة مكونات دقيقة اخرى يتجاوز عددها المئة عنصرلا تعيش سوى اجزاء صغير جدا من الثانية( 1/1000000) من الثانية أهما البوزيترون وله كتلة تساوي كتلة الالكترون وشحنة تساوي وتعاكس شحنة الالكترون
*** ينجم عن لقاء الالكترون بالبوزيترون فوتونين والفوتون هو اصغر كمية تعبر عن الضوء
*** تستقر الذرة بين قوى التجاذب للكتل, والقوى الكهربائية, والقوى المغناطيسية, وهي اشكال مختلفة للطاقة, و يمكن ان نعبر عن هذا الكون المترامي الاطراف بمفردة وحيدة ( طاقة ).

الاخوة الاحبة

قمت بفتح هذه الموضوعات وجعل المناقشات في نفس الموضوع , ولعل هذا الامر يعطي سهولة اكبر في تداول فقرات كل موضوع على حدة

بطحيش

جميل ان نجد العلم والأدب متعاقبين متجاورين

والأجمل ان تجد قلوبا عاشقة لكليهما , فقد ذكرتني بعلماء امتنا المسلمة , أعلام في مختلف نواحي العلوم
اليوم ترتكز فلسفة اهل العلم على العلم الموسوعي , اضافة الى تخصص في مجال علمي ما , فلم يعد يكفي التخصص لوحده , فالعلوم تتشابك وتتقارب وتتعاضد يوما بعد يوم

ارجو ان اقرأ لك ما هو جديد
تحية لك