بسم
الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
حل أسئلة التقويم الفصل السابع (
الكهرباء التيارية )
نبدأ على بركة الله ...
خريطة
المفاهيم
34. أكمل خريطة المفاهيم أدناه باستخدام المصطلحات التالية : الواط ، التيار ، المقاومة .
الحل :
إتقان
المفاهيم
35. عرف وحدة قياس التيار الكهربائي
بدلالة الوحدات الأساسية MKS .
الحل :
1 A = 1C / 1s
ارجع إلى الشكل التالي للإجابة عن الأسئلة 36-39 .
36. كيف يجب وصل فولتمتر في الشكل لقياس
جهد المحرك ؟
الحل :
يوصل القطب الموجب للفولتمتر مع قطب الذراع
اليسرى للمحرك . ويوصل القطب السالب للفولتمتر مع قطب الذراع اليمنى للمحرك .
37. كيف يجب وصل أميتر في الشكل لقياس
تيار المحرك ؟
الحل :
افتح الدائرة بين البطارية والمحرك ، ثم وصل
القطب الموجب للأميتر مع الطرف الموجب لمكان فتح الدائرة ( الطرف الموصل مع القطب
الموجب للبطارية ) وصل القطب السالب للأميتر مع الطرف السالب ( الطرف الأقرب إلى
المحرك ).
38. ما اتجاه التيار الاصطلاحي في
المحرك ؟
الحل :
من اليسار إلى اليمين خلال المحرك .
39. ما رقم الأداة التي :
a.
تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية ؟
b.
تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة كهربائية ؟
c.
تعمل على فتح الدائرة و إغلاقها ؟
d. تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية ؟
الحل :
a.
4
b. 1
c. 2
d. 3
40. صف تحولات الطاقة التي
تحدث في الأدوات التالية :
a.
مصباح كهربائي متوهج .
b.
مجففة ملابس .
c.
مذياع رقمي مزود بساعة .
الحل :
a.
تتحول
الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية وضوء .
b. تتحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية وطاقة حركية
.
c.
تتحول
الطاقة الكهربائية إلى ضوء وصوت .
41. أي السلكين يوصل الكهرباء بمقاومة
أقل : سلك مساحة مقطعه العرضي كبيرة ، أم سلك مساحة مقطعه العرضي صغيرة ؟
الحل :
للسلك ذي المقطع العرضي الأكبر مقاومة أقل ، لأن
هناك عددا أكبر من الإلكترونات لحمل الشحنة .
42. لماذا يكون عدد المصابيح التي
تحترق لحظة إضاءتها أكبر كثيرا من عدد المصابيح التي تحترق وهي مضاءة ؟
الحل :
تسمح المقاومة القليلة للفتيلة الباردة بمرور
تيار كبير في البداية ، ومن ثم يحدث تغير كبير في درجة حرارتها مما يؤدي إلى تعرض
الفتيلة لإجهاد كبير وزيادة مقاومتها .
43. عند عمل دائرة قصر لبطارية بوصل
طرفي سلك نحاسي بقطبي البطارية ترتفع درجة حرارة السلك . فسر لماذا يحدث ذلك ؟
الحل :
تولد دائرة القصر تيارا كبيرا مما يسبب تصادم عدد
أكبر من الإلكترونات مع ذرات السلك وهذا يؤدي إلى رفع الطاقة الحركية للذرات وكذلك
رفع درجة حرارة السلك .
44. ما الكميات الكهربائية التي يجب
المحافظة على مقاديرها قليلة عند نقل الطاقة الكهربائية مسافات طويلة بصورة
اقتصادية ؟
الحل :
مقاومة السلك والتيار المار فيه .
45. عرف وحدة القدرة الكهربائية بدلالة
الوحدات الأساسية MKS .
الحل :
تطبيق المفاهيم
46. خطوط القدرة لماذا تستطيع الطيور
الوقوف على خطوط الجهد المرتفع دون أن تتعرض لصدمة كهربائية ؟
الحل :
لا يوجد فرق جهد على امتداد السلك ، لذا لا يمر
تيار كهربائي خلال جسم الطائر .
47. صف طريقتين لزيادة التيار في دائرة
كهربائية .
الحل :
إما بزيادة الجهد أو بتقليل المقاومة .
48. المصابيح الكهربائية يعمل مصباحان
كهربائيان في دائرة جهدها 120 V . إذا كانت قدرة أحدهما 50 W والآخر 100 W ، فأي المصباحين مقاومته
أكبر ؟ وضح إجابتك .
الحل :
49. إذا ثبت فرق الجهد في دائرة
كهربائية ، وتم مضاعفة مقدار المقاومة ، فما تأثير ذلك في تيار الدائرة ؟
الحل :
إذا تضاعفت المقاومة فإن التيار سيقل إلى النصف .
50. ما تأثير مضاعفة كل من الجهد
والمقاومة في تيار دائرة كهربائية ؟ وضح إجابتك .
الحل :
لا تأثير ، لأن V= IR ،
لأن I=V/R
، فإذا تضاعف كل من الجهد والقاومة فإن التيار لا يتغير .
51. قانون أوم وجدت سارة أداة تشبه
مقاومة . عندما وصلت هذه الأداة ببطارية جهدها 1.5 V
مر فيها تيار مقدارها 45x 10-6 A فقط ، ولكن عندما استخدمت
بطارية جهدها 3.0 V مر فيها تيار مقداره 25x10-3
A ، فهل تحقق هذه الأداة
قانون أوم ؟
الحل :
53. سلكان أحدهما مقاومته كبيرة والآخر
مقاومته صغيرة . إذا وصل كل منهما بقطبي بطارية جهدها 60 V
، فأي السلكين ينتج طاقة بمعدل أكبر ؟ ولماذا ؟
الحل :
السلك الذي له أقل مقاومة ، لأن P = V2 /R
، فالمقاومة Rالأقل تولد
قدرة P
أكبر تتبدد في السلك ، حيث يولد طاقة حرارية بمعدل اكبر .
إتقان حل المسائل
7-1 التيار الكهربائي والدوائر الكهربائية
54. وصل محرك ببطارية جهدها 12V كمت هو موضح في الشكل التالي . احسب مقدار :
a.
القدرة التي تصل إلى المحرك .
b.
الطاقة المحولة إذا تم تشغيل المحرك 15 min .
الحل :
a.
b.
55. يمر تيار كهربائي مقداره 0.50 A في مصباح متصل بمصدر جهد 120 V
، احسب مقدار :
a.
القدرة الواصلة .
b.
الطاقة التي يتم تحويلها خلال 5.0 min .
الحل :
a.
b.
56. مجففات الملابس وصلت
مجففة ملابس قدرتها 4200 W بدائرة كهربائية جهدها 220 V ، احسب مقدار التيار المار فيها .
الحل :
57. ارجع إلى الشكل التالي للغجابة عن
الأسئلة التالية :
a.
ما قراءة الأميتر ؟
b.
ما قراءة الفولتمتر ؟
c.
ما مقدار القدرة الواصلة إلى المقاومة
d. ما مقدار الطاقة التي تصل إلى المقاومة كل ساعة ؟
الحل :
a.
b.
27 V
c.
d.
58.
المصابيح اليدوية إذا وصل مصباح يدوي بفرق جهد 3.0 V
، فمر فيه تيار مقداره 1.5 A :
a. فما معدل الطاقة الكهربائية المستهلكة
في المصباح ؟
b. ما مقدار الطاقة الكهربائية التي
يحولها المصباح خلال 11 min ؟
الحل :
a.
b.
59. ارسم رسما تخطيطيا لدائرة توال كهربائية
تحتوي مقاومة مقدارها 16 Ω ، وبطارية ، مع أميتر
قراءته 1.75 A ، حدد كلا من الطرف الموجب
للبطارية وجهدها ، والطرف الموجب للأميتر ، واتجاه التيار الاصطلاحي .
الحل :
60. يمر تيار كهربائي مقداره 66 mA في مصباح عند توصيله ببطارية جهدها 6.0 V
، ويمر فيه تيار مقداره 75 mA عند استخدام بطارية جهدها 9.0 V ، أجب عن الأسئلة التالية :
a.
هل يحقق المصباح قانون أوم ؟
b.
ما مقدار القدرة المستنفدة في المصباح عند توصيله ببطارية 6.0 V ؟
c.
ما مقدار القدرة المستنفدة في المصباح عند توصيله ببطارية 9.0 V ؟
الحل :
a.
لا يحقق ، لأن يزداد الجهد بمعدل مقداره 9.0/6.0 = 1.5
في حين يزداد التيار بمعامل مقداره 75/66 = 1.1
b.
c.
61. يمر تيار مقداره 0.40 A في مصباح موصول بمصدر جهد 120 V
، أجب عما يلي :
a.
ما مقدار مقاومة المصباح في
أثناء إضاءته ؟
b.
تصبح مقاومة المصباح عندما يبرد 1/5
مقاومته عندما يكون ساخنا . ما مقدار مقاومة المصباح وهو بارد ؟
c.
ما مقدار التيار المار في المصباح لحظة إضاءته من خلال وصله بفرق جهد 120 V ؟
الحل :
a.
b.
c.
62. المصابيح الكهربائية ما مقدار
الطاقة المستنفدة في مصباح قدرته 60.0 W خلال نصف ساعة ؟ وإذا حول المصباح 12%
من الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية فما مقدار الطاقة الحرارية التي يولدها خلال
نصف ساعة ؟
الحل :
63. يمثل الرسم البياني في الشكل
التالي العلاقة بين فرق الجهد والتيار المار في جهاز يسمى الصمام الثنائي (
الدايود) و هو مصنوع من السليكون . أجب عن الأمثلة التالية :
a.
إذا وصل الدايود بفرق جهد مقداره 0.70 V فما مقدار مقاومته ؟
b.
ما مقدار مقاومة الدايود عند استخدام فرق جهد مقداره 0.60 V ؟
c.
هل يحقق الدايود قانون أوم ؟
الحل :
a.
b.
c.
لا ،
لأن المقاومة تعتمد على الجهد .
7-2 استخدام الطاقة الكهربائية
64. البطاريات يبلغ ثمن بطارية جهدها 9.0 V تقريبا 10.00 ريالات ، وتولد هذه
البطارية تيارا مقداره 0.0250 A مدة 26.0 h قبل أن يتم تغييرها . احسب تكلفة كل kWh
تزودنا به هذه البطارية .
الحل :
65. ما مقدار أكبر تيار ينتج عن قدرة
كهربائية مقدارها 5.0 W في مقاومة مقدارها 220 Ω ؟
الحل :
66. يمر تيار مقداره 3.0 A في مكواة كهربائية جهدها 110 V
. ما مقدار الطاقة الحرارية الناتجة خلال ساعة ؟
الحل :
67. في الدائرة الموضحة في الشكل
التالي تبلغ اكبر قدرة كهربائية آمنة 50.0 W استخدم الشكل لإيجاد كل
مما يلي :
a.
أكبر تيار آمن .
b.
أكبر جهد آمن .
الحل :
a.
b.
68.
يمثل الشكل التالي دائرة فرن كهربائي . احسب قيمة الفاتورة الشهرية ( 30 يوما ) إذا كان ثمن الكيلوواط. ساعة 0.10
ريال ، وتم ضبط منظم الحرارة ليشتغل الفرن ربع الفترة الزمنية .
الحل :
69. التطبيقات يكلف تشغيل مكيف هواء 50
ريالا خلال 30 يوما ، وذلك على اعتبار أن
المكيف يعمل نصف الفترة الزمنية ، وثمن كل KWh
هو 0.090 ريال . احسب التيار الذي
يمر في المكيف عند تشغيله على فرق جهد مقداره 120 V
؟
70. المذياع يتم تشغيل مذياع ببطارية جهدها 9.0 V
، بحيث تزوده بتيار مقداره 50.0 mA .
a.
إذا كان ثمن البطارية 10.00 ريالات ، وتعمل لمدة 300.0 h فاحسب تكلفة كل kWH تزودنا به هذه البطارية
عند تشغيل المذياع هذه الفترة .
b.
إذا تم تشغيل المذياع نفسه بمحول موصول بدائرة منزل ، وكان ثمن
الكيلوواط .ساعة 0.12 ريال ، فاحسب تكلفة تشغيل
المذياع مدة 300.0 h .
الحل :
a.
b.
مراجعة
عامة
71. يمر تيار مقداره 1.2 A في مقاومة مقدارها 50.0 Ω مدة 5.0 min،
احسب مقدار الحرارة المتولدة في المقاومة خلال هذه الفترة .
الحل :
72. وصلت مقاومة مقدارها 6.0 Ω ببطارية جهدها 15 V
a. ما مقدار التيار المار في الدائرة ؟
b. ما مقدار الطاقة الحرارية الناتجة خلال
10.0 min ؟
الحل :
a.
b.
73. المصابيح الكهربائية تبلغ مقاومة
مصباح كهربائي متوهج 10.0 Ω قبل إنارته ، وتصبح 40.0 Ω عند إنارته بتوصيله بمصدر جهد 120 V
. أجب عن الأسئلة التالية :
a.
ما مقدار التيار الذي يمر في المصباح عند إنارته ؟
b.
ما مقدار التيار الذي يمر في المصباح لحظة إنارته ( التيار اللحظي ) ؟
c.
متى يستهلك المصباح أكبر قدرة كهربائية ؟
الحل :
a.
b.
c.
في
اللحظة التي يشغل فيها .
74. تستخدم مقاومة متغيرة للتحكم في
سرعة محرك كهربائي جهده 12 V . عند ضبط المقاومة ليتحرك
المحرك بأقل سرعة يمر فيه تيار مقداره 0.02 A ، وعندما تضبط المقاومة
ليتحرك المحرك بأكبر سرعة يمر فيه تيار مقداره 1.2 A
، ما مدى المقاومة المتغيرة ؟
الحل :
75. يشغل محرك كهربائي مضخة توزيع
الماء في مزرعة بحيث تضخ 1.0x104 L من الماء راسيا إلى أعلى
مسافة 8.0 m في كل ساعة . فإذا وصل
المحرك بمصدر جهد 110 V ، وكانت مقاومته في أثناء
تشغيله 22.0 Ω فما مقدار :
a.
التيار المار في المحرك ؟
b.
كفاءة المحرك ؟
الحل :
a.
b.
76. ملف تسخين مقاومته 4.0 Ω ، ويعمل على جهد مقداره 120 V
، أجب عما يلي :
a.
ما مقدار التيار الكهربائي المار في الملف عند تشغيله ؟
b.
ما مقدار الطاقة الواصلة إلى الملف خلال 5.0 min ؟
c.
إذا غمر الملف في وعاء عازل يحتوي على 20.0 kg من الماء فما مقدار الزيادة في درجة حرارة الماء ؟ افترض أن الماء
امتص الحرارة الناتجة بنسبة 100 % .
d.
إذا كان ثمن الكيلوواط . ساعة 0.08
ريال فما تكلفة تشغيل الملف 30 min في اليوم مدة 30 يوما ؟
الحل :
a.
b.
c.
d.
77. التطبيقات مدفأة
كهربائية تصل قدرتها إلى 500 W . أجب عما يلي :
a.
ما مقدار الطاقة الواصلة إلى
المدفأة في نصف ساعة ؟
b.
تستخدم المدفاة لتدفئة غرفة تحتوي على 50 kg
من الهواء ، فإذا كانت الحرارة النوعية للهواء 1.10 kJ/kg.oC ، و 50 % من الطاقة الحرارية
الناتجة تعمل على تسخين الهواء في الغرفة ، فما مقدار التغير في درجة هواء الغرفة
خلال نصف ساعة ؟
c.
إذا كان ثمن الكيلوواط . ساعة 0.08
ريال ، فما تكلفة تشغيل المدفأة 6.0 h في اليوم مدة 30 يوما ؟
الحل :
a.
b.
c.
التفكير الناقد
78. تصميم النماذج ما مقدار الطاقة
المختزنة في مكثف ؟ يعبر عن الطاقة اللازمة لزيادة فرق الجهد للشحنة q بالعلاقة : E = qV ، ويحسب فرق الجهد في مكثف
بالعلاقة V= q/C ، لذا كلما زادت الشحنة
على المكثف ازداد فرق الجهد ، ومن ثم فإن الطاقة اللازمة لإضافة شحنة عليه تزداد .
إذا استخدم مكثف سعته الكهربائية 1.0 F بوصفه جهازا لتخزين الطاقة
في حاسوب شخصي فمثل بيانيا فرق الجهد V عند شحن المكثف بإضافة
شحنة مقدارها 5.0 C إليه . وما مقدار فرق
الجهد بين طرفي المكثف ؟ و إذا كانت المساحة تحت المنحنى تمثل الطاقة بوحدة الجول
، وتحقق مما إذا كانت تساوي الشحنة الكلية مضروبة في فرق الجهد النهائي أم لا .
وضح إجابتك .
الحل :
لا ، لأن الشحنة الكلية مضروبة في فرق الجهد
النهائي بيانيا تساوي ضعف المساحة تحت المنحنى تماما . وفيزيائيا هذا يعني أن كل
كولوم يحتاج على كمية الطاقة القصوى نفسها لتخزينها في المكثف . وفي الواقع تزداد
كمية الطاقة اللازمة لإضافة كل شحنة كلما تراكمت الشحنة في المكثف .
79. تطبيق المفاهيم يعمل فرن كهربائي
ميكروويف على فرق جهد 120 V ، ويمر فيه تيار مقداره 12A . إذا كانت كفاءته الكهربائية ( تحويل تيار AC
إلى أشعة ميكروويف) 75% ، وكفاءة تحويله أشعة
الميكروويف إلى حرارة تستخدم في تسخين الماء أيضا 75%
فأجب عما يلي :
a.
ارسم نموذجا تخطيطيا للقدرة
الكهربائية مشابها لنموذج الطاقة الموضح في الشكل 7-2 b
. ميز وظيفة كل جزء منه وفقا للجولات الكلية لكل ثانية .
b.
اشتق معادلة لمعدل الزيادة في درجة الحرارة (T/s∆) لمادة موضوعة في الميكروويف مستعينا بالمعادلة Q = m C ∆T∆ ، حيث Q∆ التغير في الطاقة الحرارية للمادة ، و m
كتلتها ، و C حرارتها النوعية ، و ∆T التغير في درجة حرارتها .
c.
استخدم المعادلة التي توصلت إليها لإيجاد معدل الارتفاع في درجة
الحرارة بوحدة سلسيوس لكل ثانية ، وذلك عند استخدام هذا الفرن لتسخين 250 g من الماء إلى درجة حرارة اعلى من درجة حرارة الغرفة .
d.
راجع حساباتك جيدا وانتبه إلى الوحدات المستخدمة ، وبين ما إذا كانت
إجابتك صحيحة .
e.
ناقش بصورة عامة الطرائق المختلفة التي يمكنك بها زيادة كفاءة تسخين
الميكروويف .
f.
ناقش لماذا يجب عدم تشغيل أفران الميكروويف وهي فارغة ؟
الحل :
a.
b.
c.
d. ألغيت وحدة kg
ووحدة J
، وبقيت oC/s .
e.
كفاءة
التحويل من الطاقة الكهربائية على طاقة في الميكروويف هي 75 % .
ومن المحتمل إيجاد طريقة أخرى مختلفة لتحويل الطاقة الكهربائية إلى إشعاع تكون
أكثر فاعلية . وكفاءة التحويل من أشعة الميكروويف إلى طاقة حرارية في الماء 75 %
، ومن المحتمل تحسين عملية تحويل أشعة الميكروويف إلى طاقة حرارية عند استخدام
ترددات مختلفة للإشعاع الكهرومغناطيسي .
f.
عند
تشغيل الفرن فارغ فإن طاقة الميكرويف ستتبدد في الفرن . وهذا سيؤدي إلى مزيد من
السخونة لأجزاء الفرن ومن ثم تلفها .
80. تطبيق المفاهيم تتراوح أحجام مقاومة مقدارها 10 Ω
بين راس دبوس إلى وعاء حساء . وضح ذلك .
الحل :
يحدد
الحجم الفيزيائي للمقاومة حسب قدرتها . فالمقاومات التي تنتج عند 100 W
تكون أكبر كثيرا من تلك التي تنتج قدرة مقدارها 1W .
81. إنشاء الرسوم البيانية واستخدامها الرسم البياني للصمام الثنائي
(الدايود ) الموضح في الشكل 7-15 أكثر فائدة من رسم بياني
مشابه للمقاومة يحقق قانون أوم . وضح ذلك .
الحل :
المنحنى
الباني فولت – أمبير للمقاومة الذي يحقق قانون أوم عبارة عن خط مستقيم ونادرا ما
يكون ضروريا .
الكتابة في الفيزياء
82. هناك ثلاثة أنواع من المعادلات التي تواجهها في العلوم : (1)
التعريفات ، (2) القوانين ، (3) الاشتقاقات . ومن الأمثلة عليها : (1) الأمبير
الواحد يساوي كولوم واحد لكل ثانية . (2) القوة تساوي الكتلة مضروبة في التسارع .
(3) القدرة الكهربائية تساوي مربع الجهد مقسوما على المقاومة . اكتب صفحة واحدة
توضح فيها متى تكون العلاقة " المقاومة تساوي الجهد مقسوما على التيار "
صحيحة . قبل أن تبدأ ابحث في التصنيفات الثلاثة للمعادلات أعلاه .
الحل :
يجب أن
تتضمن إجابات الطلاب فكرة أن الأجهزة التي تحقق قانون أوم يتناسب هبوط الجهد فيها
طرديا مع التيار المار في الجهاز ، وأن الصيغة الرياضية R= V/I ،
وأن تعريف المقاومة مشتق من قانون أوم .
83. تتمدد المادة عند تسخينها . ابحث في العلاقة بين التمدد الحراري
وأسلاك التوصيل المستخدمة لنقل الجهد العالي .
الحل :
ستختلف
الإجابات ، لكن على الطلاب أن يوضحوا أن أسلاك ( خطوط ) نقل القدرة الكهربائية
تصبح ساخنة بمقدار كاف لكي تتمدد وترتخي عندما يمر فيها تيارات كبيرة وتصبح هذه
الأسلاك المرتخية خطيرة إذا لامست أجساما أسفل منها كالأشجار أو خطوط قدرة أخرى .
مراجعة تراكمية
84. تبعد شحنة مقدارها +3.0x10-6 C مسافة 2.0 m عن شحنة أخرى مقدارها +6.0x10-5 C ، احسب مقدار القوة
المتبادلة بينهما .
الحل :
تم
بحمد الله
نستقبل أسئلتكم واستفساراتكم واقتراحاتكم في خانة التعليقات
" نرد على جميع التعليقات "
بالتوفيق
للجميع ...^_^
مسئلة 76فقره c من وين جت 6اس10×6.3؟
ردحذفإذا كانت بطارية تمد المصباح اليدوي بطارية مقدارها 100J من الطاقة كي يعمل وكان المصباح اليدوي ينتج 10J من الطاقة الضوئية فكم كمية الطاقة الحرارية المنبعثة التي سينتجها المصباح اليدوي ؟ *
ردحذفممكن حل السؤال هذا احسب الجهد الكهربائي الذي تعمل علية ثلاجة كهربائية يمر في دائرتها تيار مقدارة 2 أمبير و مقاومتها 30 اوم ؟
ردحذفاحتاجه اللحين
ممكن الإجابة :مصباح يدوي يعمل بطاقة كهربائية 100 جول يستهلك 70 جول من الطاقة على شكل حرارة . فكم يستهلك من الطاقة الضوئية ؟
ردحذف