الفيزياء فصل أول

    أتحقّق صفحة 78: كيف أميّز بين الموصلات الأوميّة والمواد اللا أوميّة؟

         في الموصلات الأومية تكون العلاقة بين فرق الجهد والتيار خطًا مستقيمًا، بينما لا تكون خطًّا

         مستقيمًا في المواد اللا أومية

    أتحقّق صفحة 81: أوضّح الفرق بين مفهومي المقاومة والمُقاوميّة.

          المقاومة هي ممانعة الموصل لمرور التيار الكهربائي فيه، وتعتمد على نوع الموصل وأبعاده. بينما

          المقاومية هي ممانعة وحدة الحجوم من الموصل لمرور التيار الكهربائي فيه، وهي صفة نوعية للمادة

            تعتمد على نوعها فقط (عند درجة حرارة معينة).

     أفكر صفحة 82: الأيونات الموجبة في المواد الكيميائية داخل البطارية ليست ناقلةً للتيار الكهربائيّ، إنّما

           الإلكترونات هي التي تتحرك. أصفُ اتّجاه حركتها والشغل المبذول عليها، وأذكر تحولات الطاقة

            المادة الكيميائية داخل البطارية تحتوي على أيونات موجبة، وهذه الأيونات لا تنتقل بين القطبين عند مرور التيار

            الكهربائي، في حين أن الإلكترونات الحرة تنتقل من القطب الموجب إلى القطب السالب (داخل البطارية) تحت

            تأثير القوة الدافعة الكهربائية للبطارية، والتي تولد مجالًا كهربائيًا يبذل شغلًا على الإلكترونات. هذا الشغل ناتج

           عن تحوّل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية داخل البطارية.

    أتحقّق صفحة 82 : ما أهميّة القوّة الدافعة الكهربائيّة للبطارية بالنسبة لحركة الشحنات عبر الدارة الكهربائيّة؟

          القوة الدافعة الكهربائية تولد مجالًا كهربائيًا تتجه خطوطه من القطب الموجب للبطارية عبر أسلاك الدارة

          إلى قطبها السالب، فيعمل هذا المجال على نقل الإلكترونات بعكس اتجاه خطوط المجال؛ أي من القطب

         السالب للبطارية إلى قطبها الموجب عبر أسلاك الدارة.

     افكر صفحة 83: ما تحوّلات الطاقة التي تحدث داخل البطارية في الحالتين:

            أ) توليد القوّة الدافعة الكهربائيّة وبذل شُغلٍ لتحريك الشحنات خلال الدارة.

           ب) استهلاكُ جزءٍ من طاقة البطارية داخلها بسبب المقاومة الداخلية لها.

           أ) عند توليد القوة الدافعة الكهربائية تتحول الطاقة من كيميائية إلى كهربائية.

         ب) عند استهلاك جزء من الطاقة بسبب المقاومة الداخلية لها، تتحول الطاقة من

              كهربائية إلى حرارية.

  تمرين صفحة 89:    أحسب القدرة التي يستهلكها موقدٌ كهربائيٌّ مقاومة سلك التسخين فيه (   $20\Omega$ )،

                             ويعمل على فرق جُهد (240V ).

                                                                Δ??=? − ??=12−(4)(0.5)=10 V

 

                                                       مراجعة الدرس  صفحة 84

  . الفكرة الرئيسة: أوضّحُ المقصود بالمقاومة الكهربائيّة لمُوصلٍ فلزّي، وأذكرُ العوامل التي تعتمد

        عليها مُبينًا كيف  تتناسبُ المقاومة مع كلٍّ منها.

       الحل:   المقاومة الكهربائية: خاصّية ممانعة الموصل لمرور التيار الكهربائي.

                      وتعتمد المقاومة على  العوامل التالية وفق العلاقة (   $R =\frac{\rho L}{A}$ ):

                       1- طول الموصل ( $L$ ): وتتناسب المقاومة  طردياً مع طول الموصل,

                       2- مساحة  المقطع العرضي للموصل ( A ): وتتناسب  المقاومة  عكساً مع مساحة  المقطع 

                          العرض للموصل.

                       3. نوع المادة المصنوع  منها  الموصل :تتناسب المقاومة  طردياً  مع  المقاومية($\rho$ )   للموصل.

 

2. يبيّنُ الشكلُ المجاور موصلً فلزيًّا طولُه   (L )ومساحة مَقطعِه ( A).  أوضّح متى تتساوى مقاومة هذا الموصل

      مع مقاوميّة المادة المصنوع منها. 

    الحل:     عندما يكون:  $L =1m و A =1m^2$، وعندها تكون المقاومة تساوي  المقاومية.

                                                                                                      $R =\frac{\rho L}{A} =\frac{\rho \times 1}{1} =\rho$                           

 3 . أحسبُ المقاومة الكهربائيّة في جهاز حاسوب يسري فيه تيّارٌ كهربائيٌّ ( 800mA ) عند فرق جُهدٍ ( 220V ).

      الحل:                                                         : $R =\frac{V}{I} =\frac{220}{800\times {10}^{-3}}=\frac{220}{0.8} = 275\Omega$   

4 . موصل أومي فرق الجهد بين طرفيه ( V)، ويسري فيه تيار كهربائي ( I) عند درجة حرارة ( 20C^o )، بيّن ما يحدث لكلٍّ

                من فرق الجهد والتيار والمقاومة إذا ارتفعت درجة حرارة الموصل إلى ( 50c^o )، مفسّرًا إجابتك.

            الحل: عند ارتفاع درجة حرارة الموصل تكتسب ذراته طاقة حركيّة، فتزدادُ سَعة اهتزازها، ممّا يزيدُ من

                       فرصةِ تصادم الإلكترونات الحرّة معها، فتزداد مقاومة الموصل.  ويقل التيار   ويبقى فرق الجهد

                       ثابت  وهو جهد المصدر.

 

   

5 . أحلّل: تتكوّن دارةٌ كهربائيةٌ من بطاريّةٍ لها مقاومةٌ داخليةٌ ومكوّناتٌ أُخرى، يمرُّ فيها تيارٌ كهربائيٌّ ( 1.6A)   بالاتّجاه من ( a) إلى ( e). مُثّلَت تغيُّرات الجُهد فيها بيانيًّا، كما في الشكل المجاور. أجدُ ما يأتي:                     أ . القوّة الدافعة الكهربائيّة للبطارية.  ب. المقاومة الداخلية للبطارية.  ج. أُحدّد نوع العنصر ( A)، وأجد قياساته.  د. أُحدّد نوع العنصر ( B)، وأجد قياساته   الحل:             أ. القوة الدافعة  الكهربائية تساوي (8V ) وذلك  من الشكل.            ب. المقاومة الداخلية ( $r$ ):                                  $$\begin{gathered} ∆V =8-6=2V \\ ∆V = Ir \Rightarrow 2 =1.6 \times r \Rightarrow r=\frac{2}{1.6}=1.25\Omega \end{gathered}$$           ج. العنصر ( A )  مقاومة وجزء من سلك التوصيل  ، لأنها عملت على  اخفض الجهد الكهربائي            بمقدار  2V. ومقدارها:         $R_A =\frac{∆V}{I}=\frac{2}{1.6} =1.25\Omega$          د. العنصر ( B )  مقاومة  ، لأنها عملت على  اخفض الجهد الكهربائي  بمقدار  4V.                    ومقدارها:                    $R_B =\frac{∆V}{I}=\frac{4}{1.6} =2.5\Omega$

  5. أفسّر لماذا يتغيّرُ فرق الجُهد بين قطبي البطارية عندما يتغيّر مقدارُ التيار الكهربائيّ المارِّ فيها؟

        الجواب:  .  بسبب وجود مقاومة كهربائية للمواد الكيميائية داخل البطارية، تعرف بالمقاومة الداخلية، فإنه يحدث

        هبوط في فرق الجهد بين قطبي البطارية، أي أن فرق الجهد يكون أقل من القوة الدافعة الكهربائية للبطارية )

        عندما يكون اتجاه التيار من القطب السالب الى الموجب داخل البطارية(، وكلما  زاد مقدار التيار زاد هذا الهبوط في

          الجهد.

 6. أحسب: سخّانٌ كهربائيٌّ صغيرٌ يعمل على جهد ( 220V). إذا كان سلك التسخين فيه المصنوعٌ من سبيكة النيكروم

     طولهُ ( 83m )، ونصفُ قُطرهِ (0.3mm ). فما مقدارُ التيار الكهربائيّ المارّ في السخان؟

  الجواب:   لإيجاد قيمة  التيار يلزم   المقاومة:

                                           $R =\frac{\rho L}{A} = \frac{\rho L}{\pi r^2} =\frac{1.5\times {10}^{-6}\times 83}{\pi {(0.3\times {10}^{-3})}^2}=440.5\Omega$            

               وباستخدام قانون أوم أحسب مقدار التيار:

                                                                     $I =\frac{∆V}{R}=\frac{220}{440.5}=0.5A$     

    

7.   أستخدم الأرقام: تتكون دارة كهربائية من بطارية ومقاومة كما في الشكل المجاور.عندما كان   المفتاح ( S)مفتوحا كانت قراءة الفولتميتر ( 12V)، وعند إغلاق المفتاح أصبحت قراءته ( 10V )،   إذا علمت أن المقاومة  الداخلية للبطارية ( 0.5 Ω ). أحسب :          أ . قراءة الأميتر والمفتاح مغلق.                  ب. مقدار المقاومة (R ).   الحل: أ: مقدار التيار  والدارة  مغلقة:                 $$\begin{gathered} ∆V_{\epsilon }= \epsilon -Ir \\ 10 =12 -I\times 0.5 \Rightarrow 0.5I=2\Rightarrow I=\frac{2}{0.2}=4A \end{gathered}$$           ب:        مقدار  المقاومة  $R=\frac{∆V}{I}=\frac{10}{4}=2.5\Omega$