حل أسئلة التقويم الفصل الثاني ( الحث الكهرومغناطيسي )

بسم الله الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله و بركاته

حل أسئلة التقويم الفصل الثاني ( الحث الكهرومغناطيسي )

نبدأ على بركة الله ...

خريطة المفاهيم

24. اكمل خريطة المفاهيم أدناه باستخدام المصطلحات التالية : المولد الكهربائي ، القوة الدافعة الكهربائية العكسية ، قانون لنز .

الحل :

إتقان المفاهيم

25. ما الجزء المتحرك في المولد الكهربائي ؟

الحل :

الجزء المتحرك في المولد الكهربائي يتكون من عدد من لفات السلك الكهربائي ملفوفة على قلب من حديد ، و عندما يدور هذا الجزء في مجال مغناطيسي ، فإن لفات السلك تقطع المجال المغناطيسي فينشأ تيار حثي .

26. لماذا يستخدم الحديد قلبا للملف ؟

الحل :

يستخدم الحديد في الملف ذو القلب الحديدي لزيادة تركيز المجال المغناطيسي .

للإجابة عن الأسئلة 27-29 ارجع إلى الشكل 2-17 .

27. يتحرك موصل داخل مجال مغناطيسي ويتولد جهد كهربائي بين طرفيه . في أي اتجاه يجب أن يتحرك الموصل بالنسبة إلى المجال المغناطيسي دون أن يتولد جهد ؟

الحل :

أقل جهد متولد ( صفر فولت ) ينتج عندما يتحرك الموصل موازيا لخطوط المجال المغناطيسي .

28.  ما قطبية الجهد الحثي المتولد في السلك عندما يقطع القطب الجنوبي لمجال مغناطيسي ؟

الحل :

ستتولد في الموصل المتحرك عند القطب الجنوبي جهد حثي موجب .

29. ما أثر زيادة الطول الكلي للموصل داخل مولد كهربائي ؟

الحل :

تؤدي زيادة طول الموصل على زيادة الجهد المتولد .

30. فيم تتشابه نتائج كل من أورستد وفاراداي ؟ وفيم تختلف ؟

الحل :

يتشابهان في كون كل منهما يبين العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية . ويختلفان في ان التيار الثابت يولد مجالا مغناطيسيا ، في حين يتطلب توليد التيار الكهربائي مجالا مغناطيسيا متغيرا .

31. لديك ملف سلكي وقضيب مغناطيسي . صف كيف يمكنك استخدامها في توليد تيار كهربائي ؟

الحل :

إما بتحريك المغناطيس إلى داخل الملف أو خارجه أو بتحريك الملف إلى أعلى او إلى اسفل فوق طرف المغناطيس .

32. ما الذي ترمز إليه EMF ؟ وما سبب عدم دقة الاسم ؟

الحل :

ترمز إلى القوة الدافعة الكهربائية الحثية ، وهي ليست قوة و إنما فرق جهد ( طاقة لكل وحدة شحنة ) .

33. ما الفرق بين المولد الكهربائي والمحرك الكهربائي ؟

الحل :

في المولد ، تدور الطاقة الميكانيكية الملف ذا القلب الحديدي داخل المجال المغناطيسي ، ويسبب الجهد الحثي تدفق التيار الكهربائي ، وبذلك تنتج طاقة كهربائية . أما في المحرك فيطبق جهد عبر ملفات الملف المثبت داخل المجال المغناطيسي ، فيسبب الجهد تدفق التيار في الملف لذا يدور الملف فينتج طاقة ميكانيكية .

34. اكتب الأجزاء الرئيسة لمولد التيار المتناوب AC .

الحل :

يتكون مولد التيار المتناوب AC من مغناطيس دائم ، وملف ومجموعة الفرشاتين ، والحلقة .

35. لماذا تكون القيمة الفعالة للتيار المتناوب أقل من القيمة العظمى له ؟

الحل :

تتغير القدرة المتولدة بين صفر وقيمة عظمى في ولد التيار المتناوب عن دوران الملف . والتيار الفعال أو القيمة الفعالة للتيار هي القيمة الثابتة التي تسبب تبديد القدرة المتوسطة في مقاومة الحمل .

36. الكهرومائية يدير الماء الذي كان محجوزا خلف السد التربينات التي تدور المولدات . أعد قائمة بجميع أشكال الطاقة وتحولاتها منذ كان الماء محجوزا إلى ان تولدت الكهرباء .

الحل :

هناك طاقة وضع في الماء المحجوز أو  المخزن خلف السد ، والطاقة الحركية للماء الساقط تدير التوربينات ، وتولد طاقة كهربائية في المولد . وهناك طاقة ضائعة في التوربينات نتيجة الاحتكاك تظهر على شكل طاقة حرارية .

37. اكتب نص قانون لنز .

الحل :

التيار الحثي المتولد يؤثر دائما في اتجاه يجعل المجال المغناطيسي الناتج عنه يقاوم التغير في التيار المولد له .

38. ما الذي يسبب تولد القوة الدافعة الكهربائية العكسية في المحرك الكهربائي ؟

الحل :

هذا هو قانون لنز ، يسلك المحرك عندما يدأ في الدوران سلوك مولد ، ويولد تيارا معاكسا للتيار الذي زود به المحرك .

39. لماذا لا تحدث شرارة كهربائية عندما تغلق مفتاحا كهربائيا لتمرير تيار محث ، في حين تحدث الشرارة عند فتح ذلك المفتاح ؟

الحل :

تنتج شرارة عن القوة الدافعة الكهربائية العكسية التي تحاول الحفاظ على استمرار تدفق التيار ، وتكون القوة الدافعة الكهربائية العكسية كبيرة لأن التيار نقص إلى الصفر بسرعة ، وعند إغلاق المفتاح لا تكون زيادة التيار سريعة بسبب مقاومة الاسلاك .

40. لماذا يكون الحث الذاتي في ملف عاملا رئيسيا عندما يمر فيه تيار متناوب AC في حين يكون عاملا ثانويا عندما يمر فيه تيار مستمر DC ؟

الحل :

يكون التيار المتناوب متغيرا دائما في المقدار والاتجاه ، ولذلك يكون عاملا أساسيا في الحث الذاتي في الملف ، أما عندما يكون التيار مستمرا فهو يصبح ثابتا بعد فترة قصيرة ، وعندما لا يحدث تغير في المجال المغناطيسي لذا ، يعد التيار المستمر DC عاملا ثانويا في الحث الذاتي في الملف .

41. وضح لماذا تظهر كلمة "تغير" في هذا الفصل بكثرة ؟

الحل :

كما اكتشف فاراداي فإن المجال المغناطيسي المتغير هو الذي يولد قوة دافعة كهربائية حثية .

42. علام تعتمد النسبة بين القوة الدافعة الكهربائية في كل من دائرتي الملفين الابتدائي والثانوي للمحول نفسه ؟

الحل :

تعتمد القوة الدافعة الكهربائية EMF على نسبة عدد لفات السلك في الملف الابتدائي إلى عدد لفات السلك في الملف الثانوي .

تطبيق المفاهيم

43. استخدام الوحدات لإثبات أن الفولت هو وحدة قياس للمقدار BLv .

الحل :

44. عندما يتحرك سلك داخل مجال مغناطيسي فهل تؤثر مقاومة الدائرة المغلقة في التيار فقط ، ام في القوة الدافعة الكهربائية فقط ، أم في كليهما ، أم لا يتأثر أي منها ؟

الحل :

تؤثر في التيار فقط .

45. الدراجة الهوائية عندما يبطئ أحمد من سرعة دراجنه ماذا يحدث للقوة الدافعة الكهربائية الناتجة عن مولد دراجنه ؟ استخدم مصطلح ( الملف ذو القلب الحديدي ) خلال التوضيح .

الحل :

 عندما يبطئ أحمد دراجته الهوائية ستقل سرعة دوران الملف ذي القلب الحديدي الموجود داخل المجال المغناطيسي ، لذلك ستقل القوة الدافعة الكهربائية الناتجة في مولد دراجته .

46. يتغير اتجاه الجهد المتناوب (AC) 120 مرة في كل ثانية ، فهل يعني ذلك ان الجهاز الموصول بجهد متناوب AC يفقد الطاقة ويكتسبها بالتناوب ؟

الحل :

لا ، تتزامن تغيرات إشارة التيار مع تغيرات إشارة الجهد ، لذا يكون حاصل ضرب التيار في الجهد دائما موجبا .

47. يتحرك سلك بصورة أفقية بين قطبي مغناطيس ، كما هو موضح في الشكل 2-18 . ما اتجاه التيار الحثي فيه ؟

الحل :

لا يتولد تيار حثي في السلك ، لأن اتجاه السرعة مواز لاتجاه المجال المغناطيسي .

48. عملت مغناطيسا كهربائيا بملف سلك حول مسمار طويل ، كما هو موضح في الشكل 2-19 ، ثم وصلته مع بطارية ، فهل يكون التيار أكبر بعد التوصيل مبائرة ، أم بعد التوصيل بعدة أعشار من الثانية ، أم يبقى التيار نفسه دائما ؟ وضح إجابتك .

الحل :

يزداد التيار بعد التوصيل بعدة أعشار من الثانية ، لأن القوة الدافعة الكهربائية الحثيية المتولدة في الملف تقاوم تكون التيار بعد التوصيل مباشرة .

49. تتحرك قطعة من حلقة سلكية إلى اسفل بين قطبي مغناطيس ، كما هو موضح في الشكل 2-20 . ما اتجاه التيار الحثي المتولد ؟

الحل :

اتجاه التيار إلى اليسار وعلى طول مسار السلك .

50. وصل محول مع بطارية بواسطة مفتاح كهربائي ، ووصلت دائرة الملف الثانوي مع مصباح كهربائي ، كما في الشكل 2-21 . هل يضيء المصباح ما دام المفتاح مغلقا ، أم عند لحظة الإغلاق فقط ، أم عند فتح المفتاح فقط ؟ وضح إجابتك .

الحل :

سيضيء المصباح عند وجود تيار في دائرة الملف الثانوي ، وهذا يحدث كلما تغير تيار الملف الابتدائي ، ولذلك يضيء المصباح في الحالتين عند فتح المفتاح أو إغلاقه .

51. المجال المغناطيسي الأرضي اتجاه المجال المغناطيس الأرضي في النصف الشمالي في اتجاه الأسفل ونحو الشمال ، كما هو موضح في الشكل 2-22 . إذا تحرك سلك أفقي ( يمتد من الشرق إلى الغرب ) من الشمال إلى الجنوب فما اتجاه التيار المتولد ؟

الحل :

اتجاه التيار المتولد من الغرب إلى الشرق .

52. إذا حركت سلكا نحاسيا إلى أسفل خلال مجال مغناطيسي B كما في الشكل 2-19 فأجب عما يلي :

     a.   هل يسري التيار الحثي المتولد في قطعة السلك إلى اليسار أم إلى اليمين ؟

     b.  عندما يتحرك السلك داخل المجال المغناطيسي سيسري فيه تيار ، وعندها تكون القطعة عبارة عن سلك يسري فيه تيار كهربائي وموضوع داخل مجال مغناطيسي ، ويجب أن تؤثر فيه قوة مغناطيسية . ما اتجاه القوة التي ستؤثر في السلك نتيجة سريان التيار الحثي ؟

الحل :

    a.   تبين قاعدة اليد اليمنى أن التيار الحثي المتولد يسري إلى اليسار .

    b.  تؤثر القوة في السلك إلى الأعلى .

53. أسقط مدرس فيزياء مغناطيسا في أنبوب نحاسي ، كما في الشكل 2-23 ، فتحرك المغناطيس ببطء شديد ، فاعتقد الطلبة في الصف أنه يجب أن تكون هناك قوة معاكسة لقوة الجاذبية .

    a.   ما اتجاه التيار الحثي المتولد في الأنبوب بسبب سقوط المغناطيس إذا كان القطب الجنوبي للمغناطيس هو القطب المتجه إلى أسفل ؟

    b.  ينتج التيار الحثي مجالا مناطيسيا . ما اتجاه هذا المجال ؟

    c.  كيف يعمل المجال المغناطيسي على تقليل تسارع المغناطيس الساقط ؟

الحل :

     a.   تكون القوة الدافعة الكهربائية الحثية متعامدة مع كل من المجال والسرعة ، ويجب أن يكون التيار محيطا بالأنبوب . وخطوط المجال تدخل في القطب الجنوبي S وتخرج من القطب الشمالي N ، ووفق قاعدة اليد اليمنى يكون اتجاه التيار في اتجاه حركة عقارب الساعة بالقرب من القطب S و عكس عقارب الساعة بالقرب من القطب N .

    b.  يكون المجال داخل الانبوب إلى اسفل بالقرب من القطب الجنوبي S ، في حين يكون المجال بالقرب من القطب الشمالي N إلى أعلى .

    c.   يؤثر المجال المغناطيسي التولد بقوة في المغناطيس في اتجاه الأعلى في القطبين .

54. المولدات لماذا يكون دوران المولد أكثر صعوبة عندما يكون متصلا بدائرة كهربائية يزودها بالتيار ، مقارنة بدورانه عندما لا يكون متصلا بدائرة ما ؟

الحل :

عندما يدور الملف في المولد تنشأ قوة دافعة حثية معاكسة لاتجاه الدوران نتيجة للتيار الحثي ( قانون لنز ) . في حين عندما يكون ساكنا لا يتولد فيه تيار حثي ، أي لا توجد قوة دافعة حثية معاكسة .

55. وضح لماذا يكون التيار الابتدائي عند تشغيل المحرك كبيرا . وضح  كيف يمكن تطبيق قانون لنز عند اللحظة t > 0 ؟

الحل :

لا يدور الملف عند لحظة بداية التشغيل ، لذلك لا يتقاطع الملف مع خطوط المجال ولا يتوفر فرق جهد . لهذا تكون القوة الدافعة الكهربائية الحثية العكسية صفرا فلا يتكون تيار أو مجال حول الموصل الساكن . وفي اللحظة التس يبدأ فيها الملف بالدوران سيتقاطع مع خطوط المجال ، ويتولد فيه جهد حثي ويكون لهذا الجهد قطبية بحيث يولد مجالا مغناطيسيا معاكسا للمجال المولد له ، وهذا من شانه تقليل التيار في المحرك . لذلك تزداد ممانعة المحرك للحركة .

56. بالرجوع إلى الشكل 2-10 وبالربط مع قانون لنز ، وضح لماذا يتكون قلب المحول الكهربائي من شرائح معزولة ؟

الحل :

يستخدم قلب على شكل شرائح رقيقة لتقليل تدفق التيارات الدوامية ، ولأن التيارات الدورانية تنتج في القلب بواسطة تغير التدفق المغناطيسي خلاله . حيث يؤدي وجود فولتية حثية متولدة في القلب على تكون التيارات الدوامية .

57. يصنع محول كهربائي عملي بحيث يحتوي قلبه على شرائح ليست فائقة التوصيل . ولأنه لا يمكن التخلص من التيارات الدوامية نهائيا فإنه يكون هناك فقد قليل للقدرة في قلب المحول . وهذا يعني وجود فقد مستمر للقدرة في قلب المحول . ما القانون الأساسي الذي يكون من المستحيل معه جعل الطاقة المفقودة صفرا ؟

الحل :

قانون لنز .

58. اشرح كيفية حدوث الحث المتبادل في المحول ؟

الحل :

عند مرور تيار متناوب في الملف الابتدائي لمحول ينتج تدفق متغير للتيار خلال الملف ، وهذا التيار بدوره يولد تدفقا مغناطيسيا متغيرا ، ويولد هذا التدفق المغناطيسي المتغير فولتية في الملف الثانوي المثبت على الجانب الآخر من القلب ، وتعتمد الفولتية أو القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة على معدل التغير في التدفق المغناطيسي ( تردد المصدر ) ، وعدد لفات الملف الثانوي ومقدار التدفق المغناطيسي .

59. أسقط طالب قضيبا مغناطيسيا بحيث كان قطبه الشمالي إلى اسفل في أنبوب نحاسي رأسي .

    a.    ما اتجاه التيار الحثي المتولد في الأنبوب النحاسي في أثناء مرور قطبه الجنوبي ؟

    b.  ينتج التيار الحثي المتولد مجالا مغناطيسيا . ما اتجاه هذا المجال ؟

الحل :

    a.   مع عقارب الساعة حول الأنبوب ، عند النظر إلى الأنبوب من أعلى .

    b.  إلى أسفل الأنبوب باتجاه القطب الجنوبي للمغناطيس أي بعكس اتجاه المجال المغناطيسي للمغناطيس .

إتقان حل المسائل

2-1 التيار الكهربائي الناتج عن تغير المجالات المغناطيسية

60. يتحرك سلك طوله 20.0 m بسرعة 4.0 m/s  عموديا على مجال مغناطيسي . فإذا تولدت قوة دافعة كهربائية حثية خلاله مقدارها 40 V فما مقدار المجال المغناطيسي ؟

الحل :

61. الطائرات تطير طائرة بسرعة 9.50x10² Km/h وتمر فوق منطقة مقدار المجال المغناطيسي الأرضي فيها 4.5x10^-5 T ، والمجال المغناطيسي في تلك المنطقة رأسي تقريبا . احسب مقدار فرق الجهد بين طرفي جناحيها إذا كانت المسافة بينهما 75 m .

الحل :

62. يتحرك سلك مستقيم طوله 0.75 m إلى أعلى بسرعة 16 m/s في مجال مغناطيسي أفقي مقداره 0.30 T ، كما هو موضح في الشكل 2-24 .

    a.    ما مقدار القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في السلك ؟   

    b.  إذا كان السلك جزءا من دائرة كهربائية مقاومتها 11 Ω فما مقدار التيار المار فيها ؟

الحل :

      a.  
  

     b. 
  

63. ما السرعة التي يجب أن يتحرك بها سلك طوله 0.20 m داخل مجال مغناطيسي مقداره 2.5 T ، لكي تتولد فيه قوة دافعة كهربائية EMF مقدارها 10 V ؟

الحل :

64. مولد كهربائي AC يولد قوة دافعة كهربائية عظمى مقدارها 565 V .

ما مقدار القوة الدافعة الكهربائية الفعالة التي يزود بها المولد دائرة خارجية ؟

الحل :

65. مولد كهربائي AC يولد فولتية عظمى مقدارها 150 V ، ويزود دائرة خارجية بتيار قيمته العظمى 30.0 A ، احسب :

    a.   الجهد الفعال للمولد .

    b.  التيار الفعال الذي يزود به المولد الدائرة الخارجية .

    c.   القدرة الفعالة المستهلكة في الدائرة .

الحل :

    a.  
  

    b. 
  

    c.  
  

66. الفرن الكهربائي يتصل فرن كهربائي بمصدر تيار متناوب AC جهده الفعال 240 V .

      a.   احسب القيمة العظمى للجهد خلال أحد أجزاء الفرن عند تشغيله .

      b.  إذا كانت مقاومة عنصر التشغيل 11 Ω  فما مقدار التيار الفعال ؟

الحل :

      a.  
  

     b. 

67. إذا أردت توليد قوة دافعة كهربائية مقدارها 4.5 V عن طريق تحريك سلك بسرعة 4.0 m/s خلال مجال مغناطيسي مقداره 0.050 T فما طول السلك اللازم ؟ وما مقدار الزاوية بين المجال و اتجاه الحركة لكي نستخدم أقصر سلك؟

الحل :

68. يتحرك سلك طوله 40.0 cm عموديا على مجال مغناطيسي مقداره 0.32 T بسرعة  1.3 m ، فإذا اتصل السلك بدائرة مقاومتها 10.0 Ω  فما مقدار التيار المار فيها ؟

الحل :

69. إذا وصلت طرفي سلك نحاسي مقاومته 0.10 Ω بطرفي جلفانومتر مقاومته 875 Ω ، ثم حركت 10.0 cm من السلك إلى أعلى بسرعة 1.0 m/s عموديا على مجال مغناطيسي مقداره 2.0x10^-2 T ، فما مقدار التيار الذي سيقيسه الجلفانومتر ؟

الحل :

70. تحرك سلك طوله 2.5 m أفقيا بسرعة 2.4 m/s داخل مجال مغناطيسي مقداره 0.045 T في اتجاه يصنع زاوية مقدارها 60 فوق الأفقي . احسب :

      a.   المركبة الرأسية للمجال المغناطيسي .

      b.  القوة الدفعة الكهربائية الحثية EMF المتولدة في السلك .

الحل :

     a.      المركبة الرأسية للمجال تساوي :

     b.      

71. السدود ينتج مولد كهربائي على سد قدرة كهربائية مقدارها 375 MW ، إذا كانت كفاءة المولد والتوربين 85% فأجب عما يلي :

      a.   احسب معدل الطاقة التي يجب أن يزود بها التوربين من المياه الساقطة .

      b.  طاقة الماء الساقط تكون نتيجة للتغير في طاقة الوضع P.E= mgh . ما مقدار التغير في طاقة الوضع اللازمة في كل ثانية ؟

      c.   إذا كان الماء يسقط من ارتفاع 22 m فما مقدار كتلة الماء التي يجب أن تمر خلال التوربين في كل ثانية لتعطي هذه القدرة ؟

الحل :

      a.  

      b. 

      c.  
  

72. يتحرك موصل طوله 20 cm عموديا على مجال مغناطيسي مقداره 4.0 T بسرعة 1 m/s . احسب فرق الجهد المتولد .

الحل :

73. ارجع إلى المثال 1 و الشكل 2-25 لإيجاد ما يلي :

     a.   الجهد الحثي المتولد في الموصل .

     b.  مقدار التيار I .

     c.   اتجاه دوران المجال المغناطيسي المتولد حول الموصل .

     d.  قطبية النقطة A بالنسبة إلى النقطة B .

الحل :

  

     a.  

     b. 
   

     c.    يدور التدفق المغناطيسي في اتجاه عقارب الساعة حول الموصل عند النظر إليه من اعلى .

     d.  النقطة A سالبة بالنسبة للنقطة B .

2-2 تغيرات المجالات المغناطيسية يولد قوة دافعة كهربائية حثية

74. يتكون الملف الابتدائي في محول مثالي من 150 لفة ، ويتصل بمصد جهد مقداره 120 V ، احسب عدد لفات الملف الثانوي الضرورية للتزويد بالجهو التالية :

     a.   625 V

     b.  35 V

     c.   6.0 V

الحل :

     a.  

     b. 

     c.  
  

75. محول مثالي رافع يتكون ملفه الثانوي من 1200 لفة ، إذا زودت دائرة الملف الابتدائي بفرق جهد متناوب مقداره 120 V ، فاجب عما يلي :

      a.   ما مقدار فرق الجهد في الملف الثانوي ؟

      b.  إذا كان تيار الملف الثانوي 2.0 A فما مقدار تيار الملف الابتدائي ؟

      c.   ما مقدار القدرة الداخلة والقدرة الناتجة عن المحول ؟

الحل :

      a.  

      b.     

     c.  
  

76. الحواسيب الشخصية محول مثالي في حاسوب شخصي يحتاج إلى جهد فعال مقداره 9.0 V من خط 120 V .

     a.   ما عدد لفات الملف الثانوي إذا كان عدد لفات الملف الابتدائي 475 لفة ؟

     b.  إذا كانالتيار المار في الحاسوب يساوي 125 mA فما مقدار التيار المار في دائرة الملف الابتدائي للمحول ؟

الحل :

     a.  
    

     b.     

77. مجففات الشعر صنع مجفف شعر ليعمل على تيار مقداره 10 A و فرق جهد 120 V في بلد ما . إذا أريد استخدام هذا الجهاز في بلد آخر مصدر الجهد فيه 240 V فاحسب :

     a.   النسبة التي يجب أن تكون بين عدد لفات ملفه الابتدائي وعدد لفات ملفه الثانوي .

     b.  مقدار التيار الذي يعمل عليه في البلد الجديد .

الحل :

    a.  
     

    b. 

78. محول مثالي قدرته 150 W يعمل عليه على جهد 9.0 V لينتج تيارا 5.0 A .

     a.   هل المحول رافع أم خافض للجهد ؟

     b.  ما النسبة بين جهد الملف الثانوي وجهد الملف الابتدائي ؟

الحل :

     a.  
    

     b. 
  

79. وصل أحمد محولا مثاليا بمصدر جهد مقداره 24 V وقاس 8.0 V في الملف الثانوي ، إذا عكست دائرتا الملف الابتدائي والثانوي فما مقدار الجهد الناتج في هذه الحالة ؟

الحل :

مراجعة عامة

80. عدد لفات الملف الابتدائي في محول مثالي رافع 500 لفة وعدد لفات الملف الثانوي 15000 لفة . إذا وصلت دائرة الملف الابتدائي بمولد تيار متناوب قوته الدافعة الكهربائية 120 V ، فاجب عما يلي :

     a.   احسب القوة الدافعة الكهربائية في دائرة الملف الثانوي .

     b.  إذا كان تيار دائرة الملف الثانوي يساوي 3.0 A ، فاحسب تيار دائرة الملف الابتدائي .

     c.   ما مقدار القدرة المسحوبة بواسطة دائرة الملف الابتدائي ؟ و ما مقدار القدرة التي تزودها دائرة الملف الثانوي ؟

الحل :

    a.  
  

    b. 
   

    c.      

81. ما مقدار السرعة التي يجب أن يقطع فيها موصل طوله 0.20 m مجالا مغناطيسيا  مقداره 2.5 T عموديا عليه لتكون القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة فيه 10 V ؟

الحل :

82. ما مقدار السرعة التي يجب ان يتحرك بها موصل طوله 50 cm عموديا على مجال مغناطيسي مقداره 0.20 T لكي تتولد فيه قوة دافعة كهربائية حثية مقدارها 1.0 V ؟

الحل :

83. دائرة إنارة منزلية تعمل على جهد فعال مقداره 120 V ، ما أكبر قيمة متوقعة للجهد في هذه الدائرة ؟

الحل :

84. محمصة الخبز تعمل محمصة خبز بتيار متناوب مقداره 2.5 A ، ما أكبر قيمة للتيار في هذا الجهاز ؟

الحل :

85. يحدث تلف للعزل في مكثف إذا تجاوز الجهد اللحظي المقدار 575 V ، ما مقدار أكبر جهد متناوب فعال يمكن استخدامه في المكثف ؟

الحل :

86. المنصهر الكهربائي يعمل قاطع الدائرة المغناطيسي على فتح دائرته إذا بلغ التيار اللحظي فيها 21.25 A ، ما مقدار اكبر تيار فعال يمكن أن يمر بالدائرة ؟

الحل :

87. إذا كان فرق الجهد الكهربائي الداخل إلى محطة كهربائية فرعية يساوي 240000 V فما النسبة بين عدد لفات المحول المستخدم إذا كان الجهد الخارج من المحطة يساوي 440 V ؟

الحل :

88 . يزود مولد تيار متناوب سخانا كهربائيا بقدرة مقدارها 45 kW ، فإذا كان جهد النظام يساوي _فعال660 V  فما القيمة العظمى للتيار المزود للنظام ؟

الحل :

89. يتكون الملف الابتدائي في محول مثالي خافض من 100 لفة ، ويتكون الملف الثانوي من 10 لفات . فإذا وصل بالمحول مقاومة حمل قدرتها 2.0 kW فما مقدار التيار الفعال الابتدائي ؟ افترض أن مقدار الجهد في الملف الثانوي يساوي 60.0 V .

الحل :

90 . قدرة محول 100 kVA ،زكفاءته 98%

     a.    إذا استهلك الحمل الموصول به 98 % فما مقدار القدرة الداخلة إلى المحول ؟

     b.  ما مقدار أكبر تيار في الملف الابتدائي الضروري لجعل المحول يستهلك قدرته الفعالة . افترض أن Vp=600 V .

الحل :

     a.  
  

    b. 
  

91. يقطع سلك طوله 0.40 m عموديا خطوط مجال مغناطيسي شدته 2.0 T ، وبسرعة 8.0 m/s

      a.    ما مقدار القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في السلك ؟

      b.  إذا كان السلك جزءا من دائرة مقاومتها 6.4 Ω فما مقدار التيار المار فيه ؟

الحل :

       a.  
  

       b. 
  

92. يتحرك ملف سلكي طوله 7.50 m عموديا على المجال المغناطيسي الأرضي بسرعة 5.50 m/s ، إذا كانت المقاومة الكلية للسلك 5.0x10^-2 Ω ، فما مقدار التيار المار فيه ؟ افترض أن المجال المغناطيسي للأرض يساوي 5x10^-5 T .

الحل :

93. القيمة العظمى للجهد المتناوب ، الذي يطبق على مقاومة مقدارها 144 Ω هي 1.00 x10² V ، ما مقدار القدرة التي يمكن ان تعطيها المقاومة الكهربائية ؟

الحل :

94. التلفاز يستخدم محول رافع في أنبوب الأشعة المهبطية CRT في التلفاز لتحويل الجهد من 120 V إلى 4800 V ، إذا كان عدد لفات الملف الثانوي للمحول 20000 لفة ، وكان الملف يعطي تيار مقداره 1.0 mA ، فأجب عما يلي :

     a.   ما عدد لفات الملف الابتدائي ؟

     b.  ما مقدار التيار الداخل على الملف الابتدائي ؟

الحل :

      a.  

      b.   

التفكير الناقد

95. تطبيق المفاهيم افترض أن هناك معرضا لقانون لنز يقول إن القوة تعمل على زيادة التغير في المجال المغناطيسي . لذلك عندما تحتاج إلى طاقة أكبر فإنه تلزمنا قوة أقل لتدوير المولد . فما قانون الحفظ الذي ينتهكه هذا القانون الجديد ؟ وضح إجابتك .

الحل :

هذا سينتهك قانون حفظ الطاقة ، وستنتج طاقة أكبر من الطاقة الداخلة ، وينتج المولد في هذه الحالة طاقة من العدم ، ولن يقتصر عمله على تحويل الطاقة من شكل إلى آخر وهذا غير صحيح .

96. حلل لا تصل كفاءة المحولات العملية إلى 100 % . اكتب تعبيرا يمثل كفاءة المحول بدلالة القدرة . إذا استخدم محول خافض كثافته 92.5 % ، وعمل على خفض الجهد في المنزل من 125 V إلى 28.0 V ، وكان التيار المار في دائرة الملف الثانوي يساوي 25.0 A فما مقدار التيار المار في دائرة الملف الابتدائي ؟

الحل :

97. حلل واستنتج محول كهربائي كفاءته 95%  يزود ثمانية منازل . وكل منزل يشغل فرنا كهربائيا يسحب تيارا مقداره 35 A بفرق جهد مقداره 240 V ، ما مقدار القدرة التي تزود بها الأفران الثمانية ؟ و ما مقدار القدرة المستنفدة في المحول في صورة حرارة ؟

الحل :

الكتابة في الفيزياء

98. صممت الأجهزة الشائعة مثل المثقب الكهربائي بصورة مثالية بحيث يحتوي على محرك توال . ارجع إلى مكتبتك وبعض المصادر الأخرى لتوضيح كيف يمكن لهذا النوع من المحركات استخدام تيار متناوب أو تيار مستمر .

الحل :

يستخدم محرك الـ DC كلا من الملف ذو القلب الحديدي والملف الموصول على التوالي معا ، وعند تشغيله بواسطة تيار متناوب تتغير القطبية في المجالين لحظيا ، ولذلك تبقى قطبية المجال المغناطيسي دون تغير ، وبذلك يصبح اتجاه الدوران ثابتا .

مراجعة تراكمية

99. ما مقدار الشحنة على مكثف سعته 22 µF عندما يكون فرق الجهد بين لوحيه 48 V ؟

الحل :

100 . ما مقدار فرق الجهد بين طرفي مقاومة كتب عليها 22 Ω  و 5.0 W عندما تصبح القدرة نصف قيمتها العظمى ؟

الحل :

101. احسب المقاومة المكافئة للمقاومات الموضحة في الشكل 2-26 .

الحل :

102. يتحرك إلكترون بسرعة 2.1x10⁶ m/s عموديا على مجال مغناطيسي مقداره 0.81 T ، ما مقدار القوة المؤثرة في الإلكترون ؟ وما مقدار تسارعه ؟ علما بأن كتلته 9.11x10^-31 kg .

الحل :

تم بحمد الله

نستقبل أسئلتكم واستفساراتكم واقتراحاتكم في خانة التعليقات

" نرد على جميع التعليقات "

بالتوفيق للجميع ...^_^