بسم
الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
حل أسئلة تقويم الفصل السادس (
المجالات الكهربائية )
نبدأ على بركة الله ...
39. أكمل خريطة المفاهيم أدناه باستخدام المصطلحات التالية : السعة ، شدة الكجال ، J/C ، الشغل .
الحل :
إتقان المفاهيم
40. ما الخاصيتان اللتان يجب أن تكونا
لشحنة الاختبار ؟
الحل :
يجب أن يكون مقدار شحنة الاختبار صغيرا جدا
مقارنة مع مقادير الشحنات التي تولد المجال الكهربائي ، كما يجب أن تكون موجبة .
41. كيف يحدد اتجاه المجال الكهربائي ؟
الحل :
اتجاه المجال هو اتجاه القوة المؤثرة في شحنة
موجبة موضوعة في المجال . وبهذا تكون خطوط المجال الكهربائي خارجة من الشحنة
الموجبة وداخلة في الشحنة السالبة .
42. ما المقصود بخطوط المجال الكهربائي
؟
الحل :
خطوط القوى الكهربائية .
43. ارسم بعض خطوط المجال الكهربائي لكل
من الحالات التالية :
a.
شحنتين متساويتين في المقدار ومتماثلتين في النوع .
b.
شحنتين مختلفتين في النوع ولهما المقدار نفسه .
c.
شحنة موجبة وأخرى سالبة مقدارها يساوي ضعف مقدار الشحنة الموجبة .
d.
لوحين متوازين مختلفين في الشحنة .
الحل :
a.
b.
c.
d.
44. في الشكل التالي ، أين تنتهي خطوط المجال الكهربائي الخارجة من الشحنة الموجبة ؟
الحل :
تنتهي عند شحنات سالبة بعيدة موجودة في مكان ما
خارج حواف الرسم التخطيطي .
45. كيف يتم الإشارة لشدة المجال
الكهربائي من خلال خطوط المجال الكهربائي ؟
الحل :
كلما تقاربت خطوط المجال بعضها من بعض زادت قوة
المجال الكهربائي .
46. ماوحدة قياس طاقة الوضع الكهربائية
؟ وما وحدة قياس فرق الجهد الكهربائي ، وفق النظام الدولي للوحدات SI ؟
الحل :
وحدة قياس طاقة الوضع الكهربائية هي الجول ،
ووحدة قياس فرق الجهد الكهربائي هي الفولت .
47. عرف الفولت بلالة التغير في طاقة
الوضع الكهربائية لشحنة تتحرك في مجال كهربائي .
الحل :
الفولت هو التغير في طاقة الوضع الكهربائي الناتج عن انتقال وحدة شحنة اختبار q مسافة r مقدارها 1m في مجال كهربائي E مقداره . 1N/C .
48. لماذا يفقد الجسم المشحون شحنته
عند وصله بالأرض ؟
الحل :
لأن الجسم المشحون يشارك شحنته مع سطح الأرض التي
تعد جسما ضخما جدا .
49. وضع قضيب مطاطي مشحون على طاولة
فحافظ على شحنته بعض الوقت . لماذا لا تفرغ شحنة القضيب المشحون مباشرة ؟
الحل :
لأن الطاولة مادة عازلة ، أو على الأقل موصل رديء
جدا .
50. شحن صندوق فلزي . قارن بين تركيز
الشحنة على زوايا الصندوق وتركيزها على جوانب الصندوق .
الحل :
يكون تركيز الشحنة عند الزوايا أكبر من تركيزها
على جوانب الصندوق .
51. أجهزة الحاسوب لماذا توضع الأجزاء
الدقيقة في الأجهزة الإلكترونية – كتلك الموضحة في الشكل التالي – داخل صندوق فلزي
موضوع داخل صندوق فلزي موضوع داخل صندوق آخر بلاستيكي ؟
الحل :
لأن الصندوق الفلزي يحمي هذه الأجزاء من المجالات
الكهربائية التي لا تنفذ إلى داخل الموصل الاجوف .
تطبيق المفاهيم
52. ماذا يحدث لشدة المجال الكهربائي
عندما تنقص شحنة الاختبار إلى نصف قيمتها ؟
الحل :
لا يحدث شيء ، لأن القوة المؤثرة في شحنة
الاختبار ستقل إلى النصف ، أي أن النسبة F'/q' والمجال الكهربائي تبقى هي نفسها .
53. هل يلزم طاقة أكبر أم طاقة أقل
لتحريك شحنة موجبة ثابتة خلال مجال كهربائي متزايد ؟
الحل :
تتناسب الطاقة طرديا مع القوة ، وتتناسب القوة
طرديا مع المجال الكهربائي ، لذا يلزم طاقة أكبر .
54. ماذا يحدث لطاقة الوضع الكهربائية
لجسيم مشحون موجود داخل مجال كهربائي عندما يطلق الجسيم ليصبح حر الحركة ؟
الحل :
ستتحول طاقة الوضع الكهربائية للجسيم إلى طاقة
حركية له .
55. يبين الشكل التالي ثلاث كرات مشحونة بالمقدار نفسه . بالشحنات الموضحة في الشكل . الكرتان Y و Z ثابتتان في مكانيهما ، والكرة x حرة الحركة . والمسافة بين الكرة x وكل من الكرتين Y و Z في البداية متساوية . حدد المسار الذي تبدأ الكرة x في سلوكه ، مفترضا أنه لايوجد أي قوى أخرى تؤثر في الكرات .
الحل :
ستسلك الكرة x
المسار C
، لأنها ستتأثر بالقوتين الموضحتين بالمتجهين D و B ،
ومحصلتهما هي المتجه C .
56. ما وحدة قياس فرق الجهد الكهربائي
بدلالة m ، kg
، s ، C ؟
الحل :
57. كيف تبدو خطوط المجال الكهربائي
عندما يكون للمجال الكهربائي الشدة نفسها عند النقاط جميعها في منطقة ما ؟
الحل :
تكون متوازية ، وتفصلها مسافات متساوية .
58. تجربة قطرة الزيت لمليكان يفضل عند
إجراء هذه التجبة استخدام قطرات زيت لها شحنات صغيرة . هل يتعين عليك البحث عن
القطرات التي تتحرك ببطء عندما يتم تشغيل المجال الكهربائي ؟ وضح إجابتك .
الحل :
يتعين البحث عن القطرات التي تتحرك ببطء ، فكلما
كانت الشحنة أكبر كانت القوة المؤثرة فيها أكبر ، لذا تكون سرعتها الحدية أكبر .
59. في تجربة قطرة الزيت لمليكان تم
تثبيت قطرتي زيت في المجال الكهربائي .
a.
هل يمكنك استنتاج أن شحنتيهما متماثلتان ؟
b.
أي خصائص قطرتي الزيت نسبها متساوية؟
الحل :
a.
لا ،
قد تكون كلتاهما مختلفتين .
b. نسبة الشحنة إلى الكتلة q/m أو
نسبة الكتلة إلى m/q
.
60. يقف زيد و أخيه يوسف على سطح مستو معزول متلامسين بالأيادي عندما تم إكتسابها شحنة ، كما هو موضح في الشكل التالي . إذا كانت المساحة السطحية لجسم زيد أكبر من أخيه فمن منهما يكون له كمية أكبر من الشحنات ، أم سيكون لهما المقدار نفسه منها ؟
الحل :
يمتلك زيد مساحة سطحية أكبر ، لذا سيمتلك كمية
أكبر من الشحنة .
61. إذا كان قطرا كرتي ألمنيوم 1cm و 10 cm فأيتهما له سعة أكبر ؟
الحل :
للكرة التي قطرها 10 cm سعة
كهربائية أكبر ، لأن الشحنات يمكنها أن تبنعد بعضها عن بعض بصورة أكبر ، وهذا يقلل
من ارتفاع جهدها عندما تشحن .
62. كيف يمكنك تخزين كميات مختلفة من
الشحنات في مكثف ؟
الحل :
يتغير الجهد بين طرفي المكثف .
إتقان حل المسائل
6-1 توليد المجالات
الكهربائية وقياسها
شحنة الإلكترون تساوي -1.60x10 -19 C
، استخدم هذه القيمة حيث يلزم .
63. ما مقدار شحنة اختبار إذا تعرضت
لقوة مقدارها 1.4x10-8 N عند نقطة شدة المجال
الكهربائي فيها 5.0x10-4 N/C
؟
الحل :
64. يوضح الشكل التالي شحنة موجبة مقدارها 1.0x10-5 C ، تتعرض لقوة 0.30 N ، عند وضعها عند نقطة معينة . ما شدة المجال الكهربائي عند تلك النقطة ؟
الحل :
65. إذا كان المجال الكهربائي في
الغلاف الجوي يساوي 150 N/C تقريبا ، ويتجه إلى أسفل ،
فأجب عما يلي :
a.
ما اتجاه القوة المؤثرة في جسيم مشحون بشحنة سالبة ؟
b.
أوجد القوة الكهربائية التي يؤثر بها هذا المجال في إلكترون .
c.
قارن بين القوة في الفرع b وقوة الجاذبية الأرضية
المؤثرة في الإلكترون نفسه . ( كتلة الإلكترون تساوي 9.1x10-31 kg
)
الحل :
a.
اتجاه القوة المؤثرة في الجسيم يكون إلى أعلى .
b.
c.
66. ارسم بدقة الحالات التالية :
a.
المجال الكهربائي الناتج عن شحنة مقدارها +1.0 µC .
b.
المجال الكهربائي الناتج عن شحنة +2.0 µC ( اجعل عدد خطوط المجال متناسبا مع التغير في مقدار الشحنة ) .
الحل :
a.
b.
67.
وضعت شحنة اختبار موجبة مقدارها 6.0x10-6 C في مجال كهربائي شدته 50.0 N/C ، كما هو موضح في الشكل التالي . ما مقدار القوة المؤثرة في شحنة
الاختبار ؟
الحل :
68. ثلاث شحنات : X و Y و Z
يبعد بعضهما عن بعض مسافات متساوية . إذا كان مقدار الشحنة X
يساوي +1.0 µC ، و مقدار الشحنة Y يساوي +2.0 µC ، والشحنة Z صغيرة وسالبة :
a.
فارسم سهما يمثل القوة المحصلة المؤثرة في الشحنة Z .
b.
إذا كانت الشحنة Z موجبة وصغيرة فارسم سهما
يمثل القوة المحصلة المؤثرة فيها .
الحل :
a.
b.
69. تتسارع الإلكترونات في أنبوب الأشعة المهبطية في تلفاز نتيجة مجال
كهربائي مقداره 1.00x105 N/C
. احسب ما يلي :
a. القوة المؤثرة في الإلكترون .
b. تسارع الإلكترون إذا كان المجال منتظما
. افترض أن كتلة الإلكترون 9.11x10-31 kg .
الحل :
a.
b.
70. أوجد شدة المجال الكهربائي على بعد 20.0 cm من شحنة نقطة مقدارها 8.0x10-7 C .
الحل :
71.
شحنة نواة ذرة رصاص تساوي شحنة 82 بروتونا .
a.
أوجد مقدار واتجاه المجال الكهربائي على بعد 1.0x10-10 m من النواة .
b.
أوجد مقدار واتجاه القوة المؤثرة في إلكترون موضوع على البعد السابق من
النواة .
الحل :
a.
b.
6-2 تطبيقات المجالات
الكهربائية
72. إذا بذل شغل مقداره 120 J لتحريك شحنة مقدارها 2.4 C من اللوح الموجب إلى اللوح السالب ، كما هو موضح في الشكل التالي ، فما فرق الجهد الكهربائي بين اللوحين ؟
الحل :
73. ما مقدار الشغل اللازم لنقل شحنة
مقدارها 0.15 C خلال فلاق جهد كهربائي
مقداره 9.0 V ؟
الحل :
74. بذلت بطارية شغلا مقداره 1200 J لنقل شحنة كهربائية . ما مقدار هذه الشحنة المنقولة إذا كان فرق
الجهد بين طرفي البطارية 12 V ؟
الحل :
75. إذا كانت شدة المجال الكهربائي بين
لوحين متوازيين مشحونين 1.5x103 N/C ، والبعد بينهما 0.060 m فما فرق الجهد الكهربائي بين اللوحين بوحدة الفولت ؟
الحل :
76. تبين قراءة فولتمتر أن فرق الجهد
الكهربائي بين لوحين متوازيين مشحونين 70.0 V . إذا كان البعد بين
اللوحين 0.020 m فما شدة المجال الكهربائي
بينهما ؟
الحل :
77. يختزن مكثف موصول بمصدر جهد 45.0 V شحنة مقدارها 90.0 µC . ما مقدار سعة المكثف ؟
الحل :
78. تم تثبيت قطرة الزيت الموضحة في
الشكل التالي والمشحونة بشحنة سالبة في مجال كهربائي شدته 5.6x103 N/C . فإذا كان وزن القطرة 4.5 x10-15 N :
a. فما مقدار الشحنة التي تحملها القطرة ؟
b. و ما عدد الإلكترونات الفائضة التي تحملها القطرة ؟
الحل :
a.
b.
79. ماشحنة مكثف سعة 15.0 pF عند توصيله بمصدر جهد 45.0 V ؟
الحل :
80. إذا لزم قوة مقدارها 0.065 N لتحريك شحنة مقدارها 37 µC مسافة 25 cm في مجال كهربائي منتظم ، كما يوضح الشكل التالي ، فما مقدار فرق الجهد الكهربائي بين النقطتين ؟
الحل :
81. آلة التصوير يعبر عن الطاقة
المختزنة في مكثف سعته C ، وفرق الجهد الكهربائي
بين طرفيه V ∆ كما يلي : W =1/2 C∆V 2 . زمن التطبيقات على ذلك آلة التصوير الغلكترونية ذات الفلاش
الضوئي ، كالتي تظهر في الشكل التالي . إذا شحن مكثف في آلة تصوير مماثلة سعته 10.0 µF ، إلى أن اصبح فرق الجهد عليه 3.0x102 V ، فما مقدار الطاقة المختزنة في المكثف ؟
الحل :
82. افترض أن شحن المكثف في المسألة
السابقة استغرق 25s ، وأجب
عما يلي :
a.
أوجد متوسط القدرة اللازمة لشحن المكثف خلال هذا الزمن .
b.
عند تفريغ شحنة هذا المكثف خلال مصباح الفلاش يفقد طاقته كاملة خلال
زمن مقداره 1.0x10-4 s . أوجد القدرة التي تصل
إلى مصباح الفلاش .
c.
ما أكبر قيمة ممكنة للقدرة ؟
الحل :
a.
b.
c.
تتناسب القدرة عكسيا مع الزمن ، فكلما قل الزمن استهلاك كمية محددة من الطاقة زادت القدرة الناتجة .
83. الليزر تستخدم أجهزة الليزر
لمحاولة إنتاج تفاعلات اندماج نووي مسيطر عليها . ويتطلب تشغيل هذه الليزرات نبضات
صغيرة من الطاقة تخزن في غرف كبيرة مملوءة بالمكثفات . وتقدر السعة الكهربائية
لغرفة واحدة بـ 61x10-3 F تشحن حتى يبلغ فرق الجهد
عليها 10.0 kV .
a.
إذا علمت أن W = 1/2C∆V2
فأوجد الطاقة المختزنة في المكثفات .
b.
إذا تم تفريغ المكثفات خلال 10 ns
( أي 1.0 x10-8 s ) فما مقدار الطاقة
الناتجة ؟
c.
إذا تم شحن المكثفات بمولد قدرته 1.0 kW ، فما الزمن بالثواني اللازم لشحن المكثفات ؟
الحل :
a.
b.
c.
مراجعة عامة
84. ما مقدار الشغل المبذول لتحريك
شحنة مقدارها 0.25 µC بين لوحين متوازيين ،
البعد بينهما 0.40 cm ، إذا كان المجال بين
اللوحين 6400 N/C ؟
الحل :
85. ما مقدار الشحنات المختزلة في مكثف
ذي لوحين متوازيين سعته 0.22 µF ، إذا كان البعد بين لوحيه
1.2 cm ، والمجال الكهربائي
بينهما 2400 N/C ؟
الحل :
86. يبين الشكل التالي كرتين فلزيتين
صغيرتين متماثلتين ، البعد بينهما 25 cm ، وتحملان شحنتين مختلفتين
في النوع ، مقدار كل منهما 0.060 µC . إذا كان فرق الجهد
بينهما 300 V فما مقدار السرعة
الكهربائية للنظام ؟
الحل :
ارجع إلى المكثف الموضح في الشكل 6-26
عند حل المسائل 87-90
.
87. إذا شحن هذا المكثف حتى أصبح فرق
الجهد بين لوحيه 120 V فما مقدار الشحنة المختزنة
فيه ؟
الحل :
88. ما مقدار شدة المجال الكهربائي بين
لوحي المكثف ؟
الحل :
89. إذا وضع إلكترون بين لوحي المكثف
فما مقدار القوة المؤثرة فيه ؟
الحل :
90. ما مقدار الشغل اللازم لتحريك شحنة إضافية مقدارها 0.010 µC بين لوحي المكثف عندما يكون فرق الجهد بينهما 120 V ؟
الحل :
ارجع إلى الرسم البياني الموضح في الشكل التالي ،
الذي يمثل الشحنة المختزنة في مكثف في أثناء زيادة فرق الجهد عليه ، عند حل
المسائل 91-95
.
91. ماذا يمثل ميل الخط الموضح على
الرسم البياني ؟
الحل :
السعة الكهربائية للمكثف .
92. ما سعة المكثف الممثل في هذا الشكل
؟
الحل :
0.50 μF
= الميل = C
93. ماذا تمثل المساحة تحت
الخط البياني ؟
الحل :
الشغل المبذول لشحن المكثف .
94. ما مقدار الشغل اللازم لشحن هذا
المكثف ليصبح فرق الجهد بين لوحيه 25 V ؟
الحل :
95. لماذا لا يساوي الشغل الناتج في
المسألة السابقة المقدار q ∆V ؟
الحل :
لان فرق الجهد لا يكون ثابتا في أثناء شحن المكثف
، لذا يجب حساب المساحة تحت المنحنى البياني لإيجاد الشغل ، وليس فقط من حسابات
ضرب بسيطة .
96. مثل بيانيا شدة المجال الكهربائي
الناشئ بالقرب من شحنة نقطية موجبة ، على شكل دالة رياضية في البعد عنها .
الحل :
97. أين يكون المجال الكهربائي الناشئ
عن شحنة نقطية صفرا ؟
الحل :
لا يوجد مكان ، أو عند مسافة لا نهائية من الشحنة
النقطية .
98. ما شدة المجال على بعد 0m من شحنة نقطية ؟ هل هناك شيء يشبه الشحنة النقطية تماما ؟
الحل :
لا نهائي ، لا .
التفكير الناقد
99 . تطبيق المفاهيم على الرغم من
تصميم قضيب مانعة الصواعق ليوصل الشحنات بأمان إلى الأرض ، إلا ان هدفه الرئيس هو
منع ضربة الصاعقة في المقام الأول ، فكيف تؤدي مانعة الصواعق هذا الهدف ؟
الحل :
إن النقطة الحادة عند نهاية القضيب تسرب شحنات
إلى الغلاف الجوي قبل أن ينتج عن تراكمها فرق جهد يكون كافيا لحدوث ضربة صاعقة
البرق .
100. حلل واستنتج وضعت الكرتان الصغيرتان A وB على محور x ، كما هو موضح في الشكل التالي فإذا كانت شحنة الكرة A تساوي 3.00x10-6 C ، والكرة B تبعد مسافة مقدارها 0.800 m عن يمين الكرة A ، وتحمل شحنة مقدارها -5.00x10-6 C فما شدة المجال الكهربائي واتجاهه عند نقطة فوق المحور x ، بحيث تشكل هذه النقطة رأس مثلث متساوي الأضلاع مع الكرتين A و B ؟
الحل :
101. حلل واستنتج في طابعة نفث الحبر ،
تعطى قطرات الحبر كمية معينة من الشحنة قبل ان تتحرك بين لوحين كبيرين متوازيين ،
والهدف منها توجيه الشحنات بحيث يتم إيقافها لتتحرك في قناة ، لكي لا تصل إلى
الورقة ، كما هو موضح في الشكل التالي . ويبلغ طول كل لوح 1.5 cm ، ويتولد بينهما مجال كهربائي مقداره 1.2x106 N/C . فإذا تحركت قطرات حبر ، كتلة كل منها 0.10 ng وشحنتها 1.0x10-16 C ، أفقيا بسرعة 15 m/s في اتجاه مواز للوحين ، كما في الشكل ، فما مقدار الإزاحة الرأسية
للقطرات لحظة مغادرتها اللوحين ؟ لمساعدتك على إجابة السؤال أجب عن الأسئلة
التالية :
a.
ما القوة الراسية المؤثرة في القطرات ؟
b.
مامقدار التسارع الرأسي للقطرات ؟
c.
ما الزمن الذي بقيت فيه القطرات بين اللوحين ؟
d.
ما إزاحة القطرات ؟
الحل :
a. 
b. 
c. 
d. 
102. تطبيق المفاهيم افترض أن القمر يحمل شحنة فائضة تساوي -q وأن الأرض تحمل شحنة فائضة تساوي +10 q
، ما مقدار الشحنة q التي تنتج مقدار القوة
نفسه الناتج عن قوة الجاذبية بين كتلتيهما ؟
الحل :
الكتابة في الفيزياء
103. اختر اسما لوحدة كهربائية ، مثل : الكولوم ، او الفولت ، او
الفاراد ، وابحث عن حياة وعمل العالم الذي سميت باسمه . واكتب مقالة موجزة عن هذا
العالم على أن تتضمن مناقشة العمل الذي برر إطلاق اسمه على تلك الوحدة .
الحل :
اختر احد المقالات التالية للاجابة على السؤال :
- مقال وحدة الكولوم : انقر هنا
- مقال وحدة الفولت : انقر هنا
- مقال وحدة الفاراد : انقر هنا
اختر احد المقالات التالية للاجابة على السؤال :
- مقال وحدة الكولوم : انقر هنا
- مقال وحدة الفولت : انقر هنا
- مقال وحدة الفاراد : انقر هنا
مراجعة تراكمية
104. إذا كانت القوة بين شحنتين Q
و q تساوي F عندما كانت المسافة بينهما
r ، فاوجد مقدار القوة الجديدة التي تنتج في كل حالة من الحالات
التالية :
a. مضاعفة r
ثلاث مرات .
b. مضاعفة Q
ثلاث مرات .
c. مضاعفة كل من r
و Q ثلاث مرات .
d. مضاعفة كل من r
و Q مرتين .
e. مضاعفة كل من r
و Q و q ثلاث مرات .
الحل :
a.
F/9
b. 3F
c. F/3
d. F/2
e. F
تم بحمد الله
نستقبل أسئلتكم واستفساراتكم واقتراحاتكم في خانة التعليقات
" نرد على جميع التعليقات "
بالتوفيق للجميع ...^_^
اشكرك على جهودكك
ردحذفالله يعطيك العافيه
ردحذفاشكرك على جهودك
ردحذف