الفيزياء فصل أول

      أتحقّق صفحة 88:

       في الدارة الكهربائيّة المُبيّنة في الشكل ( 13 )؛ كيف تنتقل الشحنة الموجبة الافتراضية داخل البطارية؟

        ومن أين تحصل على الطاقة؟ 

         في الدارة المبينة في الشكل تتحرك الإلكترونات الحرة في الدارة بعكس اتجاه دورانية عقارب الساعة،

        وسريان للتيار الكهربائي باتجاه عقارب الساعة. أما الشحنة  الافتراصية الموجبة فهي تتحرك في الدارة

        باتجاه التيار، أي مع اتجاه عقارب الساعة، وتكمل حركتها داخل البطارية من القطب السالب إلى 

       الموجب (من 𝑎 إلى 𝑏 ). وتحصل على الطاقة من الشغل الذي تبذله عليها القوة الدافعة للبطارية.  

      تمرين صفحة 90: أحسب القدرة التي يستهلكها موقدٌ كهربائيٌّ مقاومة سلك التسخين فيه ( 20 Ω )،

                   ويعمل على فرق جُهد ( 240V ).

                                                                        $P =\frac{V^2}{R} = \frac{{\left(240\right)}^2}{20}=2880W$              

 

                       مراجعة الدرس   صفحة 91

     1-الفكرة الرئيسة: أوضّح المقصودَ بالقُدرة الكهربائيّة، ووحدةَ قياسِها.

           الحل: هي المعدلُ الزمنيّ للشُّغل المبذول، وتقاس بوحدة واط ( watt ).

     2. أستخدم  المتغيرات:موصلان ( A) و ( B) متساويان في الطول ومساحة المقطع، وُصِل كلٌّ منهما

       مع مصدر الجُهد الكهربائيّ نفسه، إذا كانت مقاوميّة مادة الموصل ( A) مثلَيْ مقاوميّة مادة الموصل ( B)؛

       فما نسبة  القدرة التي يستهلكها أحدهما إلى قدرة الآخر؟

 الحل:     القدرة بدلالة كل من فرق الجهد والمقاومة:     $P =\frac{V^2}{R}$

                والمقاومة بدلالة المقاومية :                           $R =\frac{\rho L}{A}$

                 الموصلان متساويان  في  الطول  ومساحة  المقطع،  , وفرق الجهدأي أن:

                                                         $A_A = A_B=A , L_A=L_B=L , V_A =V_B =V$   

              ومقاومية  الموصل ( A )  مثلي مقاو$$مية الموصل ( B ):         

                                      ${\rho }_A =2 {\rho }_B$

                                      $\frac{P_A}{P_B} =\frac{\left({\displaystyle \frac{{V_A}^2}{R_A}}\right)}{\left({\displaystyle \frac{{V_B}^2}{R_B}}\right)} = \frac{\left({\displaystyle \frac{V^{2}A}{{\rho }_{A}L}}\right)}{\left({\displaystyle \frac{V^{2}A}{{\rho }_{B}L}}\right)}= \frac{\left({\displaystyle \frac{1}{{\rho }_A}}\right)}{ \left({\displaystyle \frac{1}{{\rho }_{}}}\right)} =\frac{{\rho }_B}{{\rho }_A} =\frac{{\rho }_B}{2{\rho }_B} =\frac{1}{2} \Rightarrow P_A=\frac{1}{2}{P}_B$

                    حل آخر:           $P_A=\frac{V^2}{R_A}= \frac{V^2}{2R_B}=\frac{1}{2}\left(\frac{V^2}{R_B}\right)=\frac{1}{2}\left(P_B\right)$

          

  

3 . أستخدم المُتغيّرات: في الدارة الكهربائيّة المُبيّنة في الشكل المجاور؛   أُغلقَ المفتاح ( s) مدة (5min ). إذا كان التيار (3A )؛    أحسب ما يأتي:   أ . الطاقة الكهربائيّة التي تنتجُها البطارية )الشغل الذي تبذله .   ب. الطاقة الكهربائيّة التي تستهلكها كلُّ مقاومة.    ج. نوع تحوّلات الطاقة في البطارية وفي المقاومات.   الحل:        أ. لإيجاد قدرة البطارية يجب ايجاد التيار:                                             $\epsilon -Ir - IR =0 \Rightarrow 36 -I ( 10 + 2 )=0 \Rightarrow I=3A$     الطاقة التي  تنتجها البطارية =  قدرة  البطارية × الزمن                                                    $$\begin{gathered} E =P_{\epsilon }\times ∆t= I\epsilon \times ∆t \\ =3\times 36\times 5\times 60 =32400 J \end{gathered}$$                                  ب.  الطاقة  المستهلكة في  المقاومة الخارجية:                                                   $$\begin{gathered} E =P_R\times ∆t= I^{2}R\times ∆t \\ = {\left(3\right)}^2\times 10\times 5\times 60 = 27000J \end{gathered}$$                               الطاقة  المستهلكة في  المقاومة  الداخلية  للبطارية:                                                  $$\begin{gathered} E =P_r\times ∆t= I^{2}r\times ∆t \\ = {\left(3\right)}^2\times 2\times 5\times 60 = 5400 J \end{gathered}$$                                               ج. تتحول الطاقة في البطارية من كيميائية إلى كهربائية، وفي المقاومات تتحول                  من كهربائية إلى حرارية.

                          

 4 . أستخدم المتغيرات: وُصلت سيارة أطفال كهربائيّة مع شاحن كهربائيّ فرقُ جهدِهِ ( 12V)، وقدرته ( 120W )

   حتى اكتملت عملية الشحن. إذا علمت أن مقدار الطاقة الكهربائيّة التي انتقلت إلى البطارية ( 2.4kWh)؛

   أحسبُ:

     أ . المدّةَ الزمنيّة لاكتمال عملية الشحن.

     ب. التيار المارَّ بين الشاحن وبطارية السيارة.

      ج. هل يمكن شحن السيارة باستخدام شاحنٍ فرقُ جُهدهِ ( 12V )، والتيار الذي يُنتِجه ( 1A )؟

    الحل:

       أ. المدة الزمنية:   

                                       $$\begin{gathered} E = P \times ∆t \\ 2.4 =\frac{120}{1000}\times ∆t \Rightarrow ∆t =\frac{2.4}{0.12} =20h \end{gathered}$$       

      ب. التيار المار :

                                     $P =IV \Rightarrow 120 =12\times I \Rightarrow I =\frac{120}{12}=10A$

        ج.   يمكن: لكن الزمن المستغرق يكون: 

                                         $P =IV =1\times 12 =12W$ 

                                       $∆t =\frac{E}{P} =\frac{2.4}{0.012} =200h$                    

 

5- أحلّل: تتكوّن دارةٌ كهربائيةٌ من بطاريّةٍ لها مقاومةٌ داخليةٌ ومقاومتين خارجيتين،   يمرُّ فيها تيّار كهربائيٌّ ( 1.6 A ) بالاتّجاه من ( a) إلى ( a). مُثّلَت تغيُّرات الجُهد فيها بيانيًّا،   كما في الشكل المجاور. أجدُ ما يأتي:      أ . القوّة الدافعة الكهربائيّة للبطارية.      ب. المقاومة الداخلية للبطارية.      ج. المقاومة الخارجية   (A ).      د. المقاومة الخارجية ( B ).      الحل:             أ-  من الشكل  القوة الدافعة الكهربائية للبطارية:   $\epsilon =8V$            ب-   مقدار  الهبوط في الجهد بين طرفي  المقاومة الداخلية ( r ):   $∆V_r=2V$                                           $R_r=\frac{∆V_r}{I}=\frac{2}{1.6}=1.25\Omega$                           ج -  فرق الجهد بين طرفي  المقاومة الخارجية( $R_A$ ):     $∆V_A=2V$                                          $R_A=\frac{∆V_A}{I}=\frac{2}{1.6}=1.25\Omega$                  د- فرق  الجهد بين طرفي المقاومة الخارجية ( $R_B$ ):   $∆V_B=4V$                                              $R_B=\frac{∆V_B}{I}=\frac{4}{1.6}=2.5\Omega$