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

عاجل

{ 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 ...^_^



ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق