حل أسئلة التقويم الفصل الثاني ( الحث الكهرومغناطيسي ) - العلم نور

جديد

{ وَقُلْ رَبِّ زِدْنِي عِلْمًا }

الخميس، 24 يناير 2019

حل أسئلة التقويم الفصل الثاني ( الحث الكهرومغناطيسي )



بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله و بركاته
حل أسئلة التقويم الفصل الثاني ( الحث الكهرومغناطيسي )
نبدأ على بركة الله ...




خريطة المفاهيم
24. اكمل خريطة المفاهيم أدناه باستخدام المصطلحات التالية : المولد الكهربائي ، القوة الدافعة الكهربائية العكسية ، قانون لنز .



الحل :



إتقان المفاهيم

25. ما الجزء المتحرك في المولد الكهربائي ؟
الحل :
الجزء المتحرك في المولد الكهربائي يتكون من عدد من لفات السلك الكهربائي ملفوفة على قلب من حديد ، و عندما يدور هذا الجزء في مجال مغناطيسي ، فإن لفات السلك تقطع المجال المغناطيسي فينشأ تيار حثي .

26. لماذا يستخدم الحديد قلبا للملف ؟
الحل :
يستخدم الحديد في الملف ذو القلب الحديدي لزيادة تركيز المجال المغناطيسي .

للإجابة عن الأسئلة 27-29 ارجع إلى الشكل 2-17 .

27. يتحرك موصل داخل مجال مغناطيسي ويتولد جهد كهربائي بين طرفيه . في أي اتجاه يجب أن يتحرك الموصل بالنسبة إلى المجال المغناطيسي دون أن يتولد جهد ؟
الحل :
أقل جهد متولد ( صفر فولت ) ينتج عندما يتحرك الموصل موازيا لخطوط المجال المغناطيسي .

28.  ما قطبية الجهد الحثي المتولد في السلك عندما يقطع القطب الجنوبي لمجال مغناطيسي ؟
الحل :
ستتولد في الموصل المتحرك عند القطب الجنوبي جهد حثي موجب .

29. ما أثر زيادة الطول الكلي للموصل داخل مولد كهربائي ؟



الحل :
تؤدي زيادة طول الموصل على زيادة الجهد المتولد .

30. فيم تتشابه نتائج كل من أورستد وفاراداي ؟ وفيم تختلف ؟
الحل :
يتشابهان في كون كل منهما يبين العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية . ويختلفان في ان التيار الثابت يولد مجالا مغناطيسيا ، في حين يتطلب توليد التيار الكهربائي مجالا مغناطيسيا متغيرا .

31. لديك ملف سلكي وقضيب مغناطيسي . صف كيف يمكنك استخدامها في توليد تيار كهربائي ؟
الحل :
إما بتحريك المغناطيس إلى داخل الملف أو خارجه أو بتحريك الملف إلى أعلى او إلى اسفل فوق طرف المغناطيس .

32. ما الذي ترمز إليه EMF ؟ وما سبب عدم دقة الاسم ؟
الحل :
ترمز إلى القوة الدافعة الكهربائية الحثية ، وهي ليست قوة و إنما فرق جهد ( طاقة لكل وحدة شحنة ) .

33. ما الفرق بين المولد الكهربائي والمحرك الكهربائي ؟
الحل :
في المولد ، تدور الطاقة الميكانيكية الملف ذا القلب الحديدي داخل المجال المغناطيسي ، ويسبب الجهد الحثي تدفق التيار الكهربائي ، وبذلك تنتج طاقة كهربائية . أما في المحرك فيطبق جهد عبر ملفات الملف المثبت داخل المجال المغناطيسي ، فيسبب الجهد تدفق التيار في الملف لذا يدور الملف فينتج طاقة ميكانيكية .

34. اكتب الأجزاء الرئيسة لمولد التيار المتناوب AC .
الحل :
يتكون مولد التيار المتناوب AC من مغناطيس دائم ، وملف ومجموعة الفرشاتين ، والحلقة .

35. لماذا تكون القيمة الفعالة للتيار المتناوب أقل من القيمة العظمى له ؟
الحل :
تتغير القدرة المتولدة بين صفر وقيمة عظمى في ولد التيار المتناوب عن دوران الملف . والتيار الفعال أو القيمة الفعالة للتيار هي القيمة الثابتة التي تسبب تبديد القدرة المتوسطة في مقاومة الحمل .

36. الكهرومائية يدير الماء الذي كان محجوزا خلف السد التربينات التي تدور المولدات . أعد قائمة بجميع أشكال الطاقة وتحولاتها منذ كان الماء محجوزا إلى ان تولدت الكهرباء .
الحل :
هناك طاقة وضع في الماء المحجوز أو  المخزن خلف السد ، والطاقة الحركية للماء الساقط تدير التوربينات ، وتولد طاقة كهربائية في المولد . وهناك طاقة ضائعة في التوربينات نتيجة الاحتكاك تظهر على شكل طاقة حرارية .

37. اكتب نص قانون لنز .
الحل :
التيار الحثي المتولد يؤثر دائما في اتجاه يجعل المجال المغناطيسي الناتج عنه يقاوم التغير في التيار المولد له .

38. ما الذي يسبب تولد القوة الدافعة الكهربائية العكسية في المحرك الكهربائي ؟
الحل :
هذا هو قانون لنز ، يسلك المحرك عندما يدأ في الدوران سلوك مولد ، ويولد تيارا معاكسا للتيار الذي زود به المحرك .


39. لماذا لا تحدث شرارة كهربائية عندما تغلق مفتاحا كهربائيا لتمرير تيار محث ، في حين تحدث الشرارة عند فتح ذلك المفتاح ؟
الحل :
تنتج شرارة عن القوة الدافعة الكهربائية العكسية التي تحاول الحفاظ على استمرار تدفق التيار ، وتكون القوة الدافعة الكهربائية العكسية كبيرة لأن التيار نقص إلى الصفر بسرعة ، وعند إغلاق المفتاح لا تكون زيادة التيار سريعة بسبب مقاومة الاسلاك .

40. لماذا يكون الحث الذاتي في ملف عاملا رئيسيا عندما يمر فيه تيار متناوب AC في حين يكون عاملا ثانويا عندما يمر فيه تيار مستمر DC ؟
الحل :
يكون التيار المتناوب متغيرا دائما في المقدار والاتجاه ، ولذلك يكون عاملا أساسيا في الحث الذاتي في الملف ، أما عندما يكون التيار مستمرا فهو يصبح ثابتا بعد فترة قصيرة ، وعندما لا يحدث تغير في المجال المغناطيسي لذا ، يعد التيار المستمر DC عاملا ثانويا في الحث الذاتي في الملف .

41. وضح لماذا تظهر كلمة "تغير" في هذا الفصل بكثرة ؟
الحل :
كما اكتشف فاراداي فإن المجال المغناطيسي المتغير هو الذي يولد قوة دافعة كهربائية حثية .

42. علام تعتمد النسبة بين القوة الدافعة الكهربائية في كل من دائرتي الملفين الابتدائي والثانوي للمحول نفسه ؟
الحل :
تعتمد القوة الدافعة الكهربائية EMF على نسبة عدد لفات السلك في الملف الابتدائي إلى عدد لفات السلك في الملف الثانوي .

تطبيق المفاهيم
43. استخدام الوحدات لإثبات أن الفولت هو وحدة قياس للمقدار BLv .

الحل :



44. عندما يتحرك سلك داخل مجال مغناطيسي فهل تؤثر مقاومة الدائرة المغلقة في التيار فقط ، ام في القوة الدافعة الكهربائية فقط ، أم في كليهما ، أم لا يتأثر أي منها ؟
الحل :
تؤثر في التيار فقط .

45. الدراجة الهوائية عندما يبطئ أحمد من سرعة دراجنه ماذا يحدث للقوة الدافعة الكهربائية الناتجة عن مولد دراجنه ؟ استخدم مصطلح ( الملف ذو القلب الحديدي ) خلال التوضيح .
الحل :
 عندما يبطئ أحمد دراجته الهوائية ستقل سرعة دوران الملف ذي القلب الحديدي الموجود داخل المجال المغناطيسي ، لذلك ستقل القوة الدافعة الكهربائية الناتجة في مولد دراجته .

46. يتغير اتجاه الجهد المتناوب (AC) 120 مرة في كل ثانية ، فهل يعني ذلك ان الجهاز الموصول بجهد متناوب AC يفقد الطاقة ويكتسبها بالتناوب ؟
الحل :
لا ، تتزامن تغيرات إشارة التيار مع تغيرات إشارة الجهد ، لذا يكون حاصل ضرب التيار في الجهد دائما موجبا .


47. يتحرك سلك بصورة أفقية بين قطبي مغناطيس ، كما هو موضح في الشكل 2-18 . ما اتجاه التيار الحثي فيه ؟



الحل :
لا يتولد تيار حثي في السلك ، لأن اتجاه السرعة مواز لاتجاه المجال المغناطيسي .


48. عملت مغناطيسا كهربائيا بملف سلك حول مسمار طويل ، كما هو موضح في الشكل 2-19 ، ثم وصلته مع بطارية ، فهل يكون التيار أكبر بعد التوصيل مبائرة ، أم بعد التوصيل بعدة أعشار من الثانية ، أم يبقى التيار نفسه دائما ؟ وضح إجابتك .




الحل :
يزداد التيار بعد التوصيل بعدة أعشار من الثانية ، لأن القوة الدافعة الكهربائية الحثيية المتولدة في الملف تقاوم تكون التيار بعد التوصيل مباشرة .


49. تتحرك قطعة من حلقة سلكية إلى اسفل بين قطبي مغناطيس ، كما هو موضح في الشكل 2-20 . ما اتجاه التيار الحثي المتولد ؟



الحل :
اتجاه التيار إلى اليسار وعلى طول مسار السلك .

50. وصل محول مع بطارية بواسطة مفتاح كهربائي ، ووصلت دائرة الملف الثانوي مع مصباح كهربائي ، كما في الشكل 2-21 . هل يضيء المصباح ما دام المفتاح مغلقا ، أم عند لحظة الإغلاق فقط ، أم عند فتح المفتاح فقط ؟ وضح إجابتك .




الحل :
سيضيء المصباح عند وجود تيار في دائرة الملف الثانوي ، وهذا يحدث كلما تغير تيار الملف الابتدائي ، ولذلك يضيء المصباح في الحالتين عند فتح المفتاح أو إغلاقه .

51. المجال المغناطيسي الأرضي اتجاه المجال المغناطيس الأرضي في النصف الشمالي في اتجاه الأسفل ونحو الشمال ، كما هو موضح في الشكل 2-22 . إذا تحرك سلك أفقي ( يمتد من الشرق إلى الغرب ) من الشمال إلى الجنوب فما اتجاه التيار المتولد ؟



الحل :
اتجاه التيار المتولد من الغرب إلى الشرق .

52. إذا حركت سلكا نحاسيا إلى أسفل خلال مجال مغناطيسي B كما في الشكل 2-19 فأجب عما يلي :
     a.   هل يسري التيار الحثي المتولد في قطعة السلك إلى اليسار أم إلى اليمين ؟
     b.  عندما يتحرك السلك داخل المجال المغناطيسي سيسري فيه تيار ، وعندها تكون القطعة عبارة عن سلك يسري فيه تيار كهربائي وموضوع داخل مجال مغناطيسي ، ويجب أن تؤثر فيه قوة مغناطيسية . ما اتجاه القوة التي ستؤثر في السلك نتيجة سريان التيار الحثي ؟
الحل :
    a.   تبين قاعدة اليد اليمنى أن التيار الحثي المتولد يسري إلى اليسار .
    b.  تؤثر القوة في السلك إلى الأعلى .


53. أسقط مدرس فيزياء مغناطيسا في أنبوب نحاسي ، كما في الشكل 2-23 ، فتحرك المغناطيس ببطء شديد ، فاعتقد الطلبة في الصف أنه يجب أن تكون هناك قوة معاكسة لقوة الجاذبية .
    a.   ما اتجاه التيار الحثي المتولد في الأنبوب بسبب سقوط المغناطيس إذا كان القطب الجنوبي للمغناطيس هو القطب المتجه إلى أسفل ؟
    b.  ينتج التيار الحثي مجالا مناطيسيا . ما اتجاه هذا المجال ؟
    c.  كيف يعمل المجال المغناطيسي على تقليل تسارع المغناطيس الساقط ؟

الحل :
     a.   تكون القوة الدافعة الكهربائية الحثية متعامدة مع كل من المجال والسرعة ، ويجب أن يكون التيار محيطا بالأنبوب . وخطوط المجال تدخل في القطب الجنوبي S وتخرج من القطب الشمالي N ، ووفق قاعدة اليد اليمنى يكون اتجاه التيار في اتجاه حركة عقارب الساعة بالقرب من القطب S و عكس عقارب الساعة بالقرب من القطب N .
    b.  يكون المجال داخل الانبوب إلى اسفل بالقرب من القطب الجنوبي S ، في حين يكون المجال بالقرب من القطب الشمالي N إلى أعلى .
    c.   يؤثر المجال المغناطيسي التولد بقوة في المغناطيس في اتجاه الأعلى في القطبين .

54. المولدات لماذا يكون دوران المولد أكثر صعوبة عندما يكون متصلا بدائرة كهربائية يزودها بالتيار ، مقارنة بدورانه عندما لا يكون متصلا بدائرة ما ؟
الحل :
عندما يدور الملف في المولد تنشأ قوة دافعة حثية معاكسة لاتجاه الدوران نتيجة للتيار الحثي ( قانون لنز ) . في حين عندما يكون ساكنا لا يتولد فيه تيار حثي ، أي لا توجد قوة دافعة حثية معاكسة .

55. وضح لماذا يكون التيار الابتدائي عند تشغيل المحرك كبيرا . وضح  كيف يمكن تطبيق قانون لنز عند اللحظة t > 0 ؟
الحل :
لا يدور الملف عند لحظة بداية التشغيل ، لذلك لا يتقاطع الملف مع خطوط المجال ولا يتوفر فرق جهد . لهذا تكون القوة الدافعة الكهربائية الحثية العكسية صفرا فلا يتكون تيار أو مجال حول الموصل الساكن . وفي اللحظة التس يبدأ فيها الملف بالدوران سيتقاطع مع خطوط المجال ، ويتولد فيه جهد حثي ويكون لهذا الجهد قطبية بحيث يولد مجالا مغناطيسيا معاكسا للمجال المولد له ، وهذا من شانه تقليل التيار في المحرك . لذلك تزداد ممانعة المحرك للحركة .

56. بالرجوع إلى الشكل 2-10 وبالربط مع قانون لنز ، وضح لماذا يتكون قلب المحول الكهربائي من شرائح معزولة ؟
الحل :
يستخدم قلب على شكل شرائح رقيقة لتقليل تدفق التيارات الدوامية ، ولأن التيارات الدورانية تنتج في القلب بواسطة تغير التدفق المغناطيسي خلاله . حيث يؤدي وجود فولتية حثية متولدة في القلب على تكون التيارات الدوامية .

57. يصنع محول كهربائي عملي بحيث يحتوي قلبه على شرائح ليست فائقة التوصيل . ولأنه لا يمكن التخلص من التيارات الدوامية نهائيا فإنه يكون هناك فقد قليل للقدرة في قلب المحول . وهذا يعني وجود فقد مستمر للقدرة في قلب المحول . ما القانون الأساسي الذي يكون من المستحيل معه جعل الطاقة المفقودة صفرا ؟
الحل :
قانون لنز .

58. اشرح كيفية حدوث الحث المتبادل في المحول ؟
الحل :
عند مرور تيار متناوب في الملف الابتدائي لمحول ينتج تدفق متغير للتيار خلال الملف ، وهذا التيار بدوره يولد تدفقا مغناطيسيا متغيرا ، ويولد هذا التدفق المغناطيسي المتغير فولتية في الملف الثانوي المثبت على الجانب الآخر من القلب ، وتعتمد الفولتية أو القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة على معدل التغير في التدفق المغناطيسي ( تردد المصدر ) ، وعدد لفات الملف الثانوي ومقدار التدفق المغناطيسي .

59. أسقط طالب قضيبا مغناطيسيا بحيث كان قطبه الشمالي إلى اسفل في أنبوب نحاسي رأسي .
    a.    ما اتجاه التيار الحثي المتولد في الأنبوب النحاسي في أثناء مرور قطبه الجنوبي ؟
    b.  ينتج التيار الحثي المتولد مجالا مغناطيسيا . ما اتجاه هذا المجال ؟
الحل :
    a.   مع عقارب الساعة حول الأنبوب ، عند النظر إلى الأنبوب من أعلى .
    b.  إلى أسفل الأنبوب باتجاه القطب الجنوبي للمغناطيس أي بعكس اتجاه المجال المغناطيسي للمغناطيس .

إتقان حل المسائل
2-1 التيار الكهربائي الناتج عن تغير المجالات المغناطيسية

60. يتحرك سلك طوله 20.0 m بسرعة 4.0 m/s  عموديا على مجال مغناطيسي . فإذا تولدت قوة دافعة كهربائية حثية خلاله مقدارها 40 V فما مقدار المجال المغناطيسي ؟
الحل :



61. الطائرات تطير طائرة بسرعة 9.50x102 Km/h وتمر فوق منطقة مقدار المجال المغناطيسي الأرضي فيها 4.5x10-5 T ، والمجال المغناطيسي في تلك المنطقة رأسي تقريبا . احسب مقدار فرق الجهد بين طرفي جناحيها إذا كانت المسافة بينهما 75 m .
الحل :



62. يتحرك سلك مستقيم طوله 0.75 m إلى أعلى بسرعة 16 m/s في مجال مغناطيسي أفقي مقداره 0.30 T ، كما هو موضح في الشكل 2-24 .
    a.    ما مقدار القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في السلك ؟   
    b.  إذا كان السلك جزءا من دائرة كهربائية مقاومتها 11 Ω فما مقدار التيار المار فيها ؟



الحل :
      a.  
  


     b. 
  



63. ما السرعة التي يجب أن يتحرك بها سلك طوله 0.20 m داخل مجال مغناطيسي مقداره 2.5 T ، لكي تتولد فيه قوة دافعة كهربائية EMF مقدارها 10 V ؟

الحل :



64. مولد كهربائي AC يولد قوة دافعة كهربائية عظمى مقدارها 565 V .
ما مقدار القوة الدافعة الكهربائية الفعالة التي يزود بها المولد دائرة خارجية ؟

الحل :




65. مولد كهربائي AC يولد فولتية عظمى مقدارها 150 V ، ويزود دائرة خارجية بتيار قيمته العظمى 30.0 A ، احسب :
    a.   الجهد الفعال للمولد .
    b.  التيار الفعال الذي يزود به المولد الدائرة الخارجية .
    c.   القدرة الفعالة المستهلكة في الدائرة .
الحل :
    a.  
  

    b. 
  

    c.  
  


66. الفرن الكهربائي يتصل فرن كهربائي بمصدر تيار متناوب AC جهده الفعال 240 V .
      a.   احسب القيمة العظمى للجهد خلال أحد أجزاء الفرن عند تشغيله .
      b.  إذا كانت مقاومة عنصر التشغيل 11 Ω  فما مقدار التيار الفعال ؟
الحل :
      a.  
  


     b. 



67. إذا أردت توليد قوة دافعة كهربائية مقدارها 4.5 V عن طريق تحريك سلك بسرعة 4.0 m/s خلال مجال مغناطيسي مقداره 0.050 T فما طول السلك اللازم ؟ وما مقدار الزاوية بين المجال و اتجاه الحركة لكي نستخدم أقصر سلك؟
الحل :



68. يتحرك سلك طوله 40.0 cm عموديا على مجال مغناطيسي مقداره 0.32 T بسرعة  1.3 m ، فإذا اتصل السلك بدائرة مقاومتها 10.0 Ω  فما مقدار التيار المار فيها ؟

الحل :



69. إذا وصلت طرفي سلك نحاسي مقاومته 0.10 Ω بطرفي جلفانومتر مقاومته 875 Ω ، ثم حركت 10.0 cm من السلك إلى أعلى بسرعة 1.0 m/s عموديا على مجال مغناطيسي مقداره 2.0x10-2 T ، فما مقدار التيار الذي سيقيسه الجلفانومتر ؟
الحل :




70. تحرك سلك طوله 2.5 m أفقيا بسرعة 2.4 m/s داخل مجال مغناطيسي مقداره 0.045 T في اتجاه يصنع زاوية مقدارها 60 فوق الأفقي . احسب :
      a.   المركبة الرأسية للمجال المغناطيسي .
      b.  القوة الدفعة الكهربائية الحثية EMF المتولدة في السلك .
الحل :
     a.      المركبة الرأسية للمجال تساوي :



     b.      



71. السدود ينتج مولد كهربائي على سد قدرة كهربائية مقدارها 375 MW ، إذا كانت كفاءة المولد والتوربين 85% فأجب عما يلي :
      a.   احسب معدل الطاقة التي يجب أن يزود بها التوربين من المياه الساقطة .
      b.  طاقة الماء الساقط تكون نتيجة للتغير في طاقة الوضع P.E= mgh . ما مقدار التغير في طاقة الوضع اللازمة في كل ثانية ؟
      c.   إذا كان الماء يسقط من ارتفاع 22 m فما مقدار كتلة الماء التي يجب أن تمر خلال التوربين في كل ثانية لتعطي هذه القدرة ؟

الحل :
      a.  


      b. 

      c.  
  



72. يتحرك موصل طوله 20 cm عموديا على مجال مغناطيسي مقداره 4.0 T بسرعة 1 m/s . احسب فرق الجهد المتولد .
الحل :





73. ارجع إلى المثال 1 و الشكل 2-25 لإيجاد ما يلي :
     a.   الجهد الحثي المتولد في الموصل .
     b.  مقدار التيار I .
     c.   اتجاه دوران المجال المغناطيسي المتولد حول الموصل .
     d.  قطبية النقطة A بالنسبة إلى النقطة B .



الحل :
  
     a.  

     b. 
   

     c.    يدور التدفق المغناطيسي في اتجاه عقارب الساعة حول الموصل عند النظر إليه من اعلى .

     d.  النقطة A سالبة بالنسبة للنقطة B .





2-2 تغيرات المجالات المغناطيسية يولد قوة دافعة كهربائية حثية

74. يتكون الملف الابتدائي في محول مثالي من 150 لفة ، ويتصل بمصد جهد مقداره 120 V ، احسب عدد لفات الملف الثانوي الضرورية للتزويد بالجهو التالية :
     a.   625 V
     b.  35 V
     c.   6.0 V
الحل :
     a.  


     b. 


     c.  
  


75. محول مثالي رافع يتكون ملفه الثانوي من 1200 لفة ، إذا زودت دائرة الملف الابتدائي بفرق جهد متناوب مقداره 120 V ، فاجب عما يلي :
      a.   ما مقدار فرق الجهد في الملف الثانوي ؟
      b.  إذا كان تيار الملف الثانوي 2.0 A فما مقدار تيار الملف الابتدائي ؟
      c.   ما مقدار القدرة الداخلة والقدرة الناتجة عن المحول ؟
الحل :
      a.  


      b.     



     c.  
  



76. الحواسيب الشخصية محول مثالي في حاسوب شخصي يحتاج إلى جهد فعال مقداره 9.0 V من خط 120 V .
     a.   ما عدد لفات الملف الثانوي إذا كان عدد لفات الملف الابتدائي 475 لفة ؟
     b.  إذا كانالتيار المار في الحاسوب يساوي 125 mA فما مقدار التيار المار في دائرة الملف الابتدائي للمحول ؟
الحل :
     a.  
    

     b.     




77. مجففات الشعر صنع مجفف شعر ليعمل على تيار مقداره 10 A و فرق جهد 120 V في بلد ما . إذا أريد استخدام هذا الجهاز في بلد آخر مصدر الجهد فيه 240 V فاحسب :
     a.   النسبة التي يجب أن تكون بين عدد لفات ملفه الابتدائي وعدد لفات ملفه الثانوي .
     b.  مقدار التيار الذي يعمل عليه في البلد الجديد .
الحل :
    a.  
     

    b. 


78. محول مثالي قدرته 150 W يعمل عليه على جهد 9.0 V لينتج تيارا 5.0 A .
     a.   هل المحول رافع أم خافض للجهد ؟
     b.  ما النسبة بين جهد الملف الثانوي وجهد الملف الابتدائي ؟
الحل :
     a.  
    

     b. 
  


79. وصل أحمد محولا مثاليا بمصدر جهد مقداره 24 V وقاس 8.0 V في الملف الثانوي ، إذا عكست دائرتا الملف الابتدائي والثانوي فما مقدار الجهد الناتج في هذه الحالة ؟

الحل :



مراجعة عامة

80. عدد لفات الملف الابتدائي في محول مثالي رافع 500 لفة وعدد لفات الملف الثانوي 15000 لفة . إذا وصلت دائرة الملف الابتدائي بمولد تيار متناوب قوته الدافعة الكهربائية 120 V ، فاجب عما يلي :
     a.   احسب القوة الدافعة الكهربائية في دائرة الملف الثانوي .
     b.  إذا كان تيار دائرة الملف الثانوي يساوي 3.0 A ، فاحسب تيار دائرة الملف الابتدائي .
     c.   ما مقدار القدرة المسحوبة بواسطة دائرة الملف الابتدائي ؟ و ما مقدار القدرة التي تزودها دائرة الملف الثانوي ؟
الحل :
    a.  
  

    b. 
   



    c.      





81. ما مقدار السرعة التي يجب أن يقطع فيها موصل طوله 0.20 m مجالا مغناطيسيا  مقداره 2.5 T عموديا عليه لتكون القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة فيه 10 V ؟
الحل :



82. ما مقدار السرعة التي يجب ان يتحرك بها موصل طوله 50 cm عموديا على مجال مغناطيسي مقداره 0.20 T لكي تتولد فيه قوة دافعة كهربائية حثية مقدارها 1.0 V ؟
الحل :






83. دائرة إنارة منزلية تعمل على جهد فعال مقداره 120 V ، ما أكبر قيمة متوقعة للجهد في هذه الدائرة ؟
الحل :




84. محمصة الخبز تعمل محمصة خبز بتيار متناوب مقداره 2.5 A ، ما أكبر قيمة للتيار في هذا الجهاز ؟
الحل :




85. يحدث تلف للعزل في مكثف إذا تجاوز الجهد اللحظي المقدار 575 V ، ما مقدار أكبر جهد متناوب فعال يمكن استخدامه في المكثف ؟

الحل :





86. المنصهر الكهربائي يعمل قاطع الدائرة المغناطيسي على فتح دائرته إذا بلغ التيار اللحظي فيها 21.25 A ، ما مقدار اكبر تيار فعال يمكن أن يمر بالدائرة ؟
الحل :





87. إذا كان فرق الجهد الكهربائي الداخل إلى محطة كهربائية فرعية يساوي 240000 V فما النسبة بين عدد لفات المحول المستخدم إذا كان الجهد الخارج من المحطة يساوي 440 V ؟
الحل :




88 . يزود مولد تيار متناوب سخانا كهربائيا بقدرة مقدارها 45 kW ، فإذا كان جهد النظام يساوي فعال660 V  فما القيمة العظمى للتيار المزود للنظام ؟
الحل :




89. يتكون الملف الابتدائي في محول مثالي خافض من 100 لفة ، ويتكون الملف الثانوي من 10 لفات . فإذا وصل بالمحول مقاومة حمل قدرتها 2.0 kW فما مقدار التيار الفعال الابتدائي ؟ افترض أن مقدار الجهد في الملف الثانوي يساوي 60.0 V .
الحل :




90 . قدرة محول 100 kVA ،زكفاءته 98%
     a.    إذا استهلك الحمل الموصول به 98 % فما مقدار القدرة الداخلة إلى المحول ؟
     b.  ما مقدار أكبر تيار في الملف الابتدائي الضروري لجعل المحول يستهلك قدرته الفعالة . افترض أن Vp=600 V .
الحل :

     a.  
  


    b. 
  



91. يقطع سلك طوله 0.40 m عموديا خطوط مجال مغناطيسي شدته 2.0 T ، وبسرعة 8.0 m/s
      a.    ما مقدار القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في السلك ؟
      b.  إذا كان السلك جزءا من دائرة مقاومتها 6.4 Ω فما مقدار التيار المار فيه ؟
الحل :
       a.  
  

       b. 
  



92. يتحرك ملف سلكي طوله 7.50 m عموديا على المجال المغناطيسي الأرضي بسرعة 5.50 m/s ، إذا كانت المقاومة الكلية للسلك 5.0x10-2 ، فما مقدار التيار المار فيه ؟ افترض أن المجال المغناطيسي للأرض يساوي 5x10-5 T .
الحل :




93. القيمة العظمى للجهد المتناوب ، الذي يطبق على مقاومة مقدارها 144 Ω هي 1.00 x102 V ، ما مقدار القدرة التي يمكن ان تعطيها المقاومة الكهربائية ؟
الحل :




94. التلفاز يستخدم محول رافع في أنبوب الأشعة المهبطية CRT في التلفاز لتحويل الجهد من 120 V إلى 4800 V ، إذا كان عدد لفات الملف الثانوي للمحول 20000 لفة ، وكان الملف يعطي تيار مقداره 1.0 mA ، فأجب عما يلي :
     a.   ما عدد لفات الملف الابتدائي ؟
     b.  ما مقدار التيار الداخل على الملف الابتدائي ؟
الحل :

      a.  

      b.   




التفكير الناقد

95. تطبيق المفاهيم افترض أن هناك معرضا لقانون لنز يقول إن القوة تعمل على زيادة التغير في المجال المغناطيسي . لذلك عندما تحتاج إلى طاقة أكبر فإنه تلزمنا قوة أقل لتدوير المولد . فما قانون الحفظ الذي ينتهكه هذا القانون الجديد ؟ وضح إجابتك .
الحل :
هذا سينتهك قانون حفظ الطاقة ، وستنتج طاقة أكبر من الطاقة الداخلة ، وينتج المولد في هذه الحالة طاقة من العدم ، ولن يقتصر عمله على تحويل الطاقة من شكل إلى آخر وهذا غير صحيح .

96. حلل لا تصل كفاءة المحولات العملية إلى 100 % . اكتب تعبيرا يمثل كفاءة المحول بدلالة القدرة . إذا استخدم محول خافض كثافته 92.5 % ، وعمل على خفض الجهد في المنزل من 125 V إلى 28.0 V ، وكان التيار المار في دائرة الملف الثانوي يساوي 25.0 A فما مقدار التيار المار في دائرة الملف الابتدائي ؟
الحل :





97. حلل واستنتج محول كهربائي كفاءته 95%  يزود ثمانية منازل . وكل منزل يشغل فرنا كهربائيا يسحب تيارا مقداره 35 A بفرق جهد مقداره 240 V ، ما مقدار القدرة التي تزود بها الأفران الثمانية ؟ و ما مقدار القدرة المستنفدة في المحول في صورة حرارة ؟
الحل :







الكتابة في الفيزياء
98. صممت الأجهزة الشائعة مثل المثقب الكهربائي بصورة مثالية بحيث يحتوي على محرك توال . ارجع إلى مكتبتك وبعض المصادر الأخرى لتوضيح كيف يمكن لهذا النوع من المحركات استخدام تيار متناوب أو تيار مستمر .

الحل :
يستخدم محرك الـ DC كلا من الملف ذو القلب الحديدي والملف الموصول على التوالي معا ، وعند تشغيله بواسطة تيار متناوب تتغير القطبية في المجالين لحظيا ، ولذلك تبقى قطبية المجال المغناطيسي دون تغير ، وبذلك يصبح اتجاه الدوران ثابتا .



مراجعة تراكمية

99. ما مقدار الشحنة على مكثف سعته 22 µF عندما يكون فرق الجهد بين لوحيه 48 V ؟
الحل :





100 . ما مقدار فرق الجهد بين طرفي مقاومة كتب عليها 22 Ω  و 5.0 W عندما تصبح القدرة نصف قيمتها العظمى ؟
الحل :





101. احسب المقاومة المكافئة للمقاومات الموضحة في الشكل 2-26 .



الحل :





102. يتحرك إلكترون بسرعة 2.1x106 m/s عموديا على مجال مغناطيسي مقداره 0.81 T ، ما مقدار القوة المؤثرة في الإلكترون ؟ وما مقدار تسارعه ؟ علما بأن كتلته 9.11x10-31 kg .
الحل :















تم بحمد الله


نستقبل أسئلتكم واستفساراتكم واقتراحاتكم في خانة التعليقات

" نرد على جميع التعليقات "



بالتوفيق للجميع ...^_^



هناك تعليقان (2):

  1. ملفان متجاوران بينهما ترابط منغاطيسي تام فولطية مستمرة مقدارها 36V علئ طرفي ملف الابتدائي الذي مقاومته 12اوم ومعامل حثه ذاتي 0.1H وعدد اللفاته 100 لفة فما مقدار القوة الدافعة الكهربائية المحثتة حول طرفي هذة الملف في اللحظة التي يكون فيه الفيض المغناطيسي الذي يخترق كل لفة من لفاته 2mwb وما معدل قوة الدافة الكهربائية المحثتة علئ طرفي ملف الثانوي في هذة اللحظة اذا علمت ان معامل حث الذاتي للملف الثانوي 0.4H
    اريد حل هذة السوال بلا زحمة عليكم

    ردحذف
  2. ينتج مولد كهربائي على سد قدرة كهربائية مقدارها 300 mw إذا كانت كفاءة الولد والتوربين 85%
    1- اجيب معدل الطاقة الذي يجب ان يزود بها التوربين من المياه الساقطة؟
    2- ما المقصود بأن الكفاءة 85؟

    ردحذف