صف تحولات الطاقة التي تحدث في الادوات التاليه

الجواب:
مصباح كهربائي متوهج | تتحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية وضوء
مجففة ملابس | تتحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية وطاقة حركية
مذياع رقمي مزود بساعة | تتحول الطاقة الكهربائية إلى ضوء وصوت

هذا هو الجواب الصحيح للسؤال ( صف تحولات الطاقة التي تحدث في الأدوات التالية: a – مصباح كهربائي متوهج | b – مجففة ملابس | c – مذياع رقمي مزود بساعة ) والخاص بطلاب الصف الثالث ثانوي الفصل الدراسي الأول.

إقراء أيضاً: قارن بين درجة الحرارة والحرارة

جميع حلول أسئلة التقويم الفصل السابع ( الكهرباء التيارية )

أكمل خريطة المفاهيم أدناه باستخدام المصطلحات التالية : الواط ، التيار ، المقاومة .

• الجواب:

عرف وحدة قياس التيار الكهربائي بدلالة الوحدات الأساسية M

• الجواب:

قم بالرجوع إلى الشكل التالي للإجابة عن الأسئلة 36-39 .

كيف يجب وصل فولتمتر في الشكل لقياس جهد المحرك ؟

• الجواب:

ويوصل القطب السالب للفولتمتر مع قطب الذراع اليمنى للمحرك. يوصل القطب الموجب للفولتمتر مع قطب الذراع اليسرى للمحرك .

كيف يجب وصل أميتر في الشكل لقياس تيار المحرك  ؟

• الجواب:

قم بفتح الدائرة بين البطارية والمحرك، بعدها وصل القطب الموجب للأميتر مع الطرف الموجب لمكان فتح الدائرة ( الطرف الموصل مع القطب الموجب للبطارية ) وقم بوصل القطب السالب للأميتر مع الطرف السالب ( الطرف الأقرب إلى المحرك )

ما اتجاه التيار الاصطلاحي في المحرك ؟

• الجواب:

من خلال المحرك من اليسار إلى اليمين.

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 ؟

• الجواب:

a/4
b/1
c/2
d/3

أي السلكين يوصل الكهرباء بمقاومة أقل : سلك مساحة مقطعه العرضي كبيرة ، أم سلك مساحة مقطعه العرضي صغيرة ؟

• الجواب:

سلك الذي له مساحة مقطعه العرضي كبيرة ، وذلك لتوفره على عددا أكبر من الإلكترونات لحمل الشحنة.

لماذا يكون عدد المصابيح التي تحترق لحظة إضاءتها أكبر كثيرا من عدد المصابيح التي تحترق وهي مضاءة ؟

• الجواب:

عند مرور التيار بشكل كبير للفتيلة الباردة، يحدث تغير كبير في درجة حرارتها، ليسبب في احرقها

عند عمل دائرة قصر لبطارية بوصل طرفي سلك نحاسي بقطبي البطارية ترتفع درجة حرارة السلك . فسر لماذا يحدث ذلك ؟

• الجواب:

يحدث ذلك بسبب التيارا كبيرا الأتي من دائرة القصر، ليسبب تصادم عدد أكبر من الإلكترونات مع ذرات السلك وهذا يؤدي إلى رفع الطاقة الحركية للذرات وكذلك رفع درجة حرارة السلك.

ما الكميات الكهربائية التي يجب المحافظة على مقاديرها قليلة عند نقل الطاقة الكهربائية مسافات طويلة بصورة اقتصادية ؟

• الجواب:

مقاومة السلك والتيار الذي يمر فيه.

عرف وحدة القدرة الكهربائية بدلالة الوحدات الأساسية MKS .

• الجواب:

خطوط القدرة لماذا تستطيع الطيور الوقوف على خطوط الجهد المرتفع دون أن تتعرض لصدمة كهربائية

• الجواب:

ليس هناك فرق جهد على امتداد السلك، لهذا الجسم الطائر لا يمر به التيار الكهربائي.

صف طريقتين لزيادة التيار في دائرة كهربائية.

• الجواب:

إما بتقليل المقاومة أو زيادة الجهد.

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.

• الجواب:

إذا ثبت فرق الجهد في دائرة كهربائية ، وتم مضاعفة مقدار المقاومة ، فما تأثير ذلك في تيار الدائرة؟

• الجواب:

سيقل التيار إلى النصف إذا تضاعفت المقاومة فإن.

50. ما تأثير مضاعفة كل من الجهد والمقاومة في تيار دائرة كهربائية ؟ وضح إجابتك .

• الجواب:

لا يوجد هناك تأثير ولا يتغير إذا تضاعف كل من الجهد والقاومة، لأن V= IR ، لأن I=V/R.

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 25×10^-3 A ، فهل تحقق هذه الأداة قانون أوم ؟

• الجواب:

سلكان أحدهما مقاومته كبيرة والآخر مقاومته صغيرة . إذا وصل كل منهما بقطبي بطارية جهدها 60 V ، فأي السلكين ينتج طاقة بمعدل أكبر ؟ ولماذا ؟

• الجواب:

السلك الذي يتوفر على أقل مقاومة، بسبب P = V2 /R، لأن المقاومة R الأقل تولد قدرة P أكبر تتبدد في السلك، حيث يولد طاقة حرارية بمعدل اكبر.

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

• الجواب:

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 .

• الجواب:

56. مجففات الملابس وصلت مجففة ملابس قدرتها 4200 W بدائرة كهربائية جهدها 220 V ، احسب مقدار التيار المار فيها .

• الجواب:

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 ؟

• الجواب:

b. 27 V

 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 ؟

• الجواب:

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 .

• الجواب:

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 ؟

• الجواب:

a.لا يحقق المصباح قانون أوم، بسبب ازدياد الجهد بمعدل مقداره 9.0/6.0 = 1.5 في حين يزداد التيار بمعامل مقداره 75/66 = 1.1

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 ؟

• الجواب:

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 ؟

• الجواب:

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 ؟

• الجواب:

س لا يحقق الدايود قانون أوم، لأن المقاومة تعتمد على الجهد.

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 .

• الجواب:

ما مقدار أكبر تيار ينتج عن قدرة كهربائية مقدارها 5.0 W في مقاومة مقدارها 220 Ω ؟

• الجواب:

يمر تيار مقداره 3.0 A في مكواة كهربائية جهدها 110 V . ما مقدار الطاقة الحرارية الناتجة خلال ساعة ؟

• الجواب:

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.

• الجواب:

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.

• الجواب:

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 ؟

• الجواب:

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.

• الجواب:

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 .

• الجواب:

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 ؟

• الجواب:

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؟

• الجواب:

c.يستهلك المصباح أكبر قدرة كهربائية في اللحظة التي يشغل فيها 

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؟

• الجواب:

يشغل محرك كهربائي مضخة توزيع الماء في مزرعة بحيث تضخ 1.0×10⁴ 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 ؟

• الجواب:

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 ؟

• الجواب:

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 ؟

• الجواب:

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 .

• الجواب:

لا، بسبب أن الشحنة الكلية مضروبة في فرق الجهد النهائي بيانيا تساوي ضعف المساحة تحت المنحنى تماما. ويعني هذا فيزيائيا أن كل كولوم بحاجة إلى كمية الطاقة القصوى نفسها لتخزينها في المكثف. وتزداد كمية الطاقة اللازمة في الواقع لإضافة كل شحنة كلما تراكمت الشحنة في المكثف.

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 ؟

• الجواب:

d.وبقيت وحدة C/so وألغيت kg ووحدة J .

e.هناك الطرائق مختلفة التي يمكنك بها زيادة كفاءة تسخين الميكروويف حيث تصل نسبة كفاءة التحويل من الطاقة الكهربائية على طاقة في الميكروويف إلى 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 %، وفي الغالب عند استخدام ترددات مختلفة للإشعاع الكهرومغناطيسي قد يكون هناك تحسين لعملية تحويل أشعة الميكروويف إلى طاقة حرارية.

f.يجب عدم تشغيل أفران الميكروويف وهي فارغة، وذلك عند تشغيل الفرن فارغ فإن طاقة الميكرويف ستتبدد في الفرن. وهذا سيسبب المزيد من السخونة لأجزاء الفرن ومن ثم تلفها

تطبيق المفاهيم تتراوح أحجام مقاومة مقدارها 10 Ω بين راس دبوس إلى وعاء حساء . وضح ذلك .

• الجواب:

يحدد الحجم الفيزيائي للمقاومة حسب قدرتها. حيث تكون المقاومات التي تنتج عند 100 W تكون أكبر بشكل كبير من تلك التي تنتج قدرة مقدارها 1W.

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 .

• الجواب:

المنحنى الباني فولت – أمبير للمقاومة نادرا ما يكون ضروريا وهو الذي يحقق قانون أوم عبارة عن خط مستقيم.

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.

• الجواب:

يجب أن تحتوي إجابات الطلاب فكرة أن الأجهزة التي تحقق قانون أوم، حيث يتناسب هبوط الجهد فيها طرديا مع التيار المار في الجهاز، وأن الصيغة الرياضية R= V/I، وأن تعريف المقاومة مشتق من قانون أوم.

تتمدد المادة عند تسخينها . ابحث في العلاقة بين التمدد الحراري وأسلاك التوصيل المستخدمة لنقل الجهد العالي.

• الجواب:

ستكون هناك إجابات مختلفة لكل طلاب، لكن يجب على الطلاب توضيح أن أسلاك ( خطوط ) نقل القدرة الكهربائية تصبح ساخنة بمقدار كاف لكي تتمدد وترتخي عندما يمر فيها تيارات كبيرة وتصبح هذه الأسلاك المرتخية، وتصبح خطيرة إذا لامست الجسم.

84. تبعد شحنة مقدارها +3.0×10^-6 C مسافة 2.0 m عن شحنة أخرى مقدارها +6.0×10^-5 C ، احسب مقدار القوة المتبادلة بينهما.