أسئلة وأجوبة

الوحدة الثانية: الكهربية والمغناطيسية

ملخص شامل للوحدة في هيئة أسئلة وأجوبة مع جميع المعادلات

الدرس الأول: التيار الكهربي

ما هو المفهوم العلمي للتيار الكهربي وكيف ينشأ؟ التيار الكهربي هو تدفق الشحنات الكهربية (الإلكترونات الحرة) خلال الموصلات المعدنية (الأسلاك) في مسار متصل. وينشأ نتيجة وجود مصدر كهربي (بطارية) يدفع هذه الإلكترونات للحركة في اتجاه واحد عبر الدائرة المغلقة.

كيف نُعرف "شدة التيار الكهربي"

$(I)$

وكيف يتم قياسها؟ هي كمية الشحنة الكهربية المارة عبر مقطع الموصل في الثانية الواحدة.

I = \dfrac{Q}{t}

وحدة القياس: الأمبير

(\mathrm{A})

. الجهاز المستخدم: الأميتر، ويوصل في الدائرة على التوالي.

ما الفرق بين فرق الجهد

$(V)$

والقوة الدافعة الكهربية

(\varepsilon)

؟ فرق الجهد: هو الشغل المبذول لنقل شحنة

(1 \text{ C})

بين نقطتين في الدائرة. القوة الدافعة: هي الشغل الكلي الذي يبذله المصدر لنقل الشحنة في الدائرة كاملة (داخل وخارج المصدر).

V = \dfrac{W}{Q}

وكلاهما يقاس بوحدة الفولت

(\mathrm{V})

باستخدام جهاز الفولتمتر الموصل على التوازي.

قارن بين طرق توصيل الأعمدة الكهربية (البطاريات). التوصيل على التوالي: يوصل القطب الموجب للأول بالسالب للثاني؛ والهدف هو الحصول على قوة دافعة أكبر (مجموع قوى الأعمدة).

\varepsilon_{\text{total}} = N \times \varepsilon_{\text{cell}}

التوصيل على التوازي: توصل الأقطاب الموجبة معاً والسالبة معاً؛ والهدف هو الحصول على قوة دافعة تساوي عموداً واحداً ولكن لفترة زمنية أطول.

\varepsilon_{\text{total}} = \varepsilon_{\text{cell}}

ما هي "المقاومة الكهربية"

$(R)$

وما العوامل المؤثرة عليها؟ هي الممانعة التي يلقاها التيار أثناء مروره في الموصل، وتقاس بـ الأوم

(\Omega)

. تزداد المقاومة بزيادة طول السلك وبنقص مساحة مقطعه، كما تتأثر بنوع مادة السلك ودرجة حرارته.

الدرس الثاني: الدوائر الكهربية

اشرح نص قانون أوم والعلاقة الرياضية الخاصة به. ينص القانون على أن "شدة التيار المار في موصل تتناسب طردياً مع فرق الجهد بين طرفيه عند ثبوت درجة الحرارة".

V = I \times R

بيانياً يمثل بخط مستقيم يمر بنقطة الأصل، وميل الخط يمثل قيمة المقاومة الثابتة.

ما الفرق بين توصيل المقاومات على التوالي وعلى التوازي؟ التوالي: يمر نفس التيار في جميع المقاومات، ويتوزع الجهد، والمقاومة المكافئة تزداد.

R' = N \times R

التوازي: يتوزع التيار، ويكون الجهد متساوياً على طرفي كل مقاومة، والمقاومة المكافئة تقل.

R' = \dfrac{R}{N}

علل: تُوصل الأجهزة والمصابيح في المنازل على التوازي. ليعمل كل جهاز في مسار مستقل وبجهد ثابت، فإذا تلف أحد الأجهزة أو أُطفئ، تظل باقي الأجهزة تعمل ولا تنقطع الدائرة.

عرف "القدرة الكهربية"

$(P)$

وكيف تُحسب الطاقة المستهلكة؟ القدرة: هي معدل استهلاك الجهاز للطاقة في الثانية الواحدة، وتقاس بـ الوات

(\mathrm{W})

P = \dfrac{E}{t}

الطاقة

$(E)$

: القدرة × الزمن.

E = P \times t

وتُقاس منزلياً بوحدة كيلووات.ساعة

(\text{kW}\cdot\text{h})

1 \text{ kW}\cdot\text{h} = 3.6 \times 10^6 \text{ J}

ما أهمية "بطاقة كفاءة الطاقة" الملصقة على الأجهزة؟ توضح مستوى كفاءة الجهاز في استهلاك الكهرباء؛ فالسهم الأخضر (A) يشير إلى أن الجهاز أعلى كفاءة وأقل استهلاكاً للطاقة.

جميع معادلات الدرس الثاني:

V = I \times R

R = \dfrac{V_2 - V_1}{I_2 - I_1}

R' = N \times R

R' = \dfrac{R}{N}

P = \dfrac{E}{t}

E = P \times t

1 \text{ kW}\cdot\text{h} = 3.6 \times 10^6 \text{ J}

الدرس الثالث: القوى الكهربية والمغناطيسية

ما هو اكتشاف العالم "هانز أورستد" بشأن التيار الكهربي؟ اكتشف أن مرور تيار كهربي في سلك يولد حوله مجالاً مغناطيسياً، واستدل على ذلك بانحراف إبرة البوصلة عند وضعها بالقرب من السلك.

اشرح تركيب "المغناطيس الكهربي" وكيفية زيادة قوته. يتكون من ملف من سلك نحاسي معزول يحيط بقلب من الحديد المطاوع. يكتسب المغنطة عند مرور التيار ويفقدها عند فصله (مغناطيس مؤقت). تزداد قوته بزيادة عدد لفات الملف أو زيادة شدة التيار المار فيه.

ما هي فكرة عمل "المحرك الكهربي" (الموتور)؟ تحويل الطاقة الكهربية إلى طاقة حركية. يعتمد على تولد "عزم ازدواج" يؤدي لدوران ملف يمر به تيار موضوع بين قطبي مغناطيس. ومن تطبيقاته: المروحة، الخلاط، والمترو.

ما وظيفة "المولد الكهربي" (الدينامو) ومبدأ عمله؟ تحويل الطاقة الميكانيكية (الحركية) إلى طاقة كهربية. يعمل عن طريق تحريك ملف داخل مجال مغناطيسي، مما يؤدي لقطع خطوط المجال وتوليد قوة دافعة كهربائية.

اذكر أهم احتياطات الأمن والسلامة عند التعامل مع الكهرباء. 1. تجنب التحميل الزائد للمقابس لمنع الحرائق. 2. التأكد من عزل الأسلاك جيداً. 3. جفاف اليدين والأدوات قبل الاستخدام لأن الماء موصل. 4. فصل المصدر تماماً قبل استبدال أي مكون في الدائرة.

جميع معادلات الدرس الثالث:

\varepsilon_{\text{total}} = N \times \varepsilon_{\text{cell}}

\varepsilon_{\text{total}} = \varepsilon_{\text{cell}}

ملخص جميع معادلات الوحدة الثانية

I = \dfrac{Q}{t}

V = \dfrac{W}{Q}

V = I \times R

R = \dfrac{V_2 - V_1}{I_2 - I_1}

R' = N \times R

R' = \dfrac{R}{N}

P = \dfrac{E}{t}

E = P \times t

1 \text{ kW}\cdot\text{h} = 3.6 \times 10^6 \text{ J}

\varepsilon_{\text{total}} = N \times \varepsilon_{\text{cell}}

\varepsilon_{\text{total}} = \varepsilon_{\text{cell}}