الفيزياء12 فصل أول

حلول أسئلة كتاب الطالب (مُراجعة الدرس)

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

القدرة: المعدل الزمني للشغل المبذول. .

الواط: قدرة جهاز كهربائي يستهلك طاقة كهربائية بمقدار (1J) كل ثانية.

2. أستخدم الأرقام: 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 الموصل (A) إلى القدرة التي يستهلكها الموصل (B).

بما أن الموصلين متماثلين في أبعادهما، فإن نسبة مقاومتيهما ستكون بنفس نسبة المقاومية بينهما أي (𝑅_𝐴=2𝑅_𝐵) 

$𝑃𝐵=\frac{{𝑉}_2}{{𝑅}_{𝐵}}$

${𝑃}_{𝐴}=\frac{{𝑉}^2}{{𝑅}_A}=\frac{{𝑉}^2}{2{𝑅}_{𝐵}} =\frac{1}{2}\left(\frac{{𝑉}^2}{{𝑅}_{𝐵}}\right)=\frac{1}{2}{𝑃}_{𝐵}$

$\frac{{𝑃}_{𝐴}}{{𝑃}_{𝐵}}=\frac{1}{2}$

3. أستخدم الأرقام: في الدارة الكهربائيّة المُبيّنة في الشكل المجاور؛ أُغلقَ المفتاح (S) مدّة (5min). أحسب ما يأتي:

أ . الطاقة الكهربائيّة التي انتجتها البطّارية (الشغل الذي بذلته).

$𝐼=\frac{𝜀}{𝑅+𝑟}=\frac{36}{10+2}=3A$

${𝐸}_{𝜀}={𝑃}_{𝜀}\Delta 𝑡={𝐼}_{𝜀}\Delta 𝑡=3\times 36\times 5 min\times \frac{60 s}{1 min}=32400 J$

ب. الطاقة الكهربائيّة التي استهلكتها كلُّ مقاومة.

${𝐸}_{𝑟}={𝑃}_{𝑟}\Delta 𝑡=\frac{𝐼}{2}𝑟𝛥𝑡=9\times 2\times 5 min\frac{60 s}{1 min}=5400 J$

${𝐸}_{𝑅}={𝑃}_{𝑅}\Delta 𝑡=\frac{𝐼}{2}𝑅𝛥𝑡=9\times 10\times 5 min\frac{60 s}{1 min}=27000 J$

ج. نوع تحوّلات الطاقة في البطّارية وفي المقاومات.

تتحول الطاقة في البطارية من كيميائية إلى كهربائية، وفي المقاومات من كهربائية إلى حرارية.

4. أستخدم الأرقام: وُصلت سيارة أطفال كهربائيّة مع شاحن كهربائيّ فرقُ جُهده (12V)، وقدرته (120W) حتى اكتملت عملية الشحن. إذا علمتُ أنّ مقدار الطاقة الكهربائيّة التي انتقلت إلى البطّارية (2.4kWh)؛ أحسبُ:

أ. المدّةَ الزمنيّة لاكتمال عملية الشحن.

  $𝐸=𝑃\Delta 𝑡\to \Delta 𝑡=\frac{𝐸}{𝑃}=\frac{2.4 kWh}{0.12 kW}=20h$

ب. التيّار المارَّ بين الشاحن وبطارية السيارة. $𝐼=\frac{𝑃}{𝑉}=\frac{120}{12}=10 A$

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

من الممكن ذلك، لكن الأمر يستغرق مدة زمنية $𝑃=𝐼𝑉=1\times 12=12 W$

$\Delta 𝑡=\frac{𝐸}{𝑃}=\frac{2.4 kWh}{0.012 kW}=200h$

5. أستنتج: تتكوّن دارةٌ كهربائيةٌ من بطاريّةٍ لها مقاومةٌ داخليةٌ ومقاومتين خارجيتين، يمرُّ فيها تيّار كهربائيٌّ (1.6A) بالاتّجاه من (a) إلى (b). مُثّلَت تغيُّرات الجُهد فيها بيانيًّا، كما في الشكل المجاور. أجدُ ما يأتي:

أ . القوّة الدافعة الكهربائيّة للبطارية. $(𝜀=8V)$

ب. المقاومة الداخلية للبطارية. $(𝑟=\frac{8-6}{1.6}=1.25\Omega )$

ج. المقاومة الخارجية (A). $({𝑅}_{𝐴}=\frac{6-4}{1.6}=1.25 \Omega )$

د . المقاومة الخارجية (B). $({𝑅}_{𝐴}=\frac{4-0}{1.6}=2.5 \Omega )$

6. أضع دائرةً حول رمز الإجابة الصحيحة لكل جملة ممّا يأتي:

1. معتمدًا على بيانات الدارة الكهربائية الموضحة في الشكل المجاور؛ فإن فرق الجهد بين طرفي المقاومة (R₁) بوحدة فولت (V) يساوي:

 

أ . 1.50                    ب. 3.75                 ج. 6.0                       د. 9.0

2. دارة كهربائية بسيطة تتكون من بطاريتين ومقاومة خارجية، التيار المار في الدارة (1.5A). معتمدا على التمثيل البياني لتغيرات الجهد في الدارة، فإن القدرة الكلية المستهلكة في مقاومات الدارة الداخلية والخارجية بوحدة الواط (W).

أ. 22.5                    ب. 15                ج. 13.5                       د. 9.0

3. يُعرّف المعدل الزمني للشغل الذي تبذله البطارية لنقل كمية من الشحنة بين قطبيها بأنّه:

أ. فرق الجهد بين قطبي البطارية.

ب. القوة الدافعة الكهربائية للبطارية.

ج. القدرة الكهربائية للبطارية.

د. المقاومة الداخلية للبطارية.

4. وُصِل مصباح كهربائي مع مصدر فرق جهد (240V)؛ فسرى فيه تيار كهربائي (5A)، إذا كان سعر الطاقة الكهربائية (0.2JD/kWh)؛ فإن تكلفة تشغيل المصباح مدة عشرين ساعة تساوي:

أ. (4.8JD).                  ب. (2.4JD).                 ج. (0.48JD).                  د. (0.24JD).

5. هاتف نقّال يعمل على بطارية تخزن طاقة كهربائية مقدارها (=0.054kWh)، وُصل بشاحن يزوّد بتيار (2A) وفرق جهد (3.6V). إذا كانت البطارية مفرغة تمامًا؛ فإنّ الزمن اللازم لشحنها كاملةً هو:

أ. (7.5s).                 ب. (450s).           ج. (4.5h).               د. (7.5h).

---

أسئلة كتاب الأنشطة والتجارب العملية

لا يوجد أسئلة لهذا الدرس