امتحان الفيزياء الوزاري 2020، الدورة العامة، الدراسة الخاصة، مسار الكليات، مع الإجابات

مواسع كهربائي ذو صفيحتين متوازيتين، وصل مع بطارية حتى شحن تمامًا، فاكتسب شحنة كهربائية مقدارها (12) ميكرو كولوم، إذا زاد البعد بين صفيحتيه إلى مثلي ما كان عليه، وقلت مساحة صفيحتيه إلى ثلث ما كانت عليه، مع بقائه متصلاً مع البطارية، فإن شحنته الكهربائية بالميكرو كولوم تساوي:

إذا وصل طرفا موصل ما مع بطارية فإن العبارة التي تصف حركة الإلكترونات الحرة داخله هي: تتحرك الإلكترونات الحرة داخل الموصل بسرعات

ينتج عن مرور تيار كهربائي في موصل ما حدوث تصادمات داخله بين الإلكترونات الحرة مع بعضها بعضًا ومع ذرات الموصل، وتؤدي هذه التصادمات إلى:

موصل عدد الإلكترونات الحرة في وحدة الحجوم منه ⁦(8 × 10²⁸)⁩ إلكترون/م³، وعند مرور تيار كهربائي مقداره (3.2) أمبير فيه تحركت الإلكترونات الحرة فيه بسرعة انسياقية مقدارها ⁦(5 × 10⁻⁴)⁩ م/ث، فإذا علمت أن شحنة الإلكترون ⁦(1.6 × 10⁻¹⁹)⁩ كولوم، فإن مساحة مقطع الموصل بوحدة (م²) تساوي:

يستخدم المطاط في صناعة مقابض أدوات صيانة الأجهزة الكهربائية لأنه مادة:

أثر إنقاص مساحة مقطع الموصل على كل من مقاومته الكهربائية ومقاومية مادته على الترتيب، هو:

العبارة التي تصف العلاقة البيانية بين فرق الجهد الكهربائي والتيار الكهربائي المار في المقاومات الأومية، هي:

يوضح الشكل المجاور العلاقة البيانية بين فرق الجهد الكهربائي بين طرفي موصل والتيار الكهربائي المار فيه، إذا علمت أن طول الموصل (600) م، ومقاومية مادته ⁦(8 × 10⁻⁸) Ω⁩⁠.م، فإن مساحة مقطعه بوحدة (م²) تساوي:

معتمداً على البيانات الموضحة في الشكل المجاور، المقاومة المكافئة لمجموعة المقاومات بين النقطتين (س ، ص) بوحدة (أوم) تساوي:

معتمدًا على البيانات الموضحة في الشكل المجاور، والذي يبين دارة كهربائية تتكون من ثلاث مقاومات متماثلة، عند إغلاق المفتاح (ح) فإن قراءة كل من الأميتر ⁦(A)⁩ والفولتميتر ⁦(V)⁩ على الترتيب:

دائرة كهربائية مغلقة تتكون من مفتاح، ومقاومة، و أميتر قراءته (٢) أمبير، وبطارية يتصل طرفاها بفولتميتر قراءته (١٢) فولت. إذا علمت أنه عند فتح المفتاح تصبح قراءة الأميتر (صفر) أمبير، وقراءة الفولتميتر (١٥) فولت، فإن مقدار المقاومة الداخلية للبطارية بوحدة (أوم) تساوي:

يبين الشكل المجاور سطحين (ك، ل) يخترق كلاً منهما مجال مغناطيسي منتظم، العبارة التي تصف كلاً من المجال المغناطيسي (غ)، والتدفق المغناطيسي ⁦(Φ)⁩ عبر السطحين، هي:

ملف عدد لفاته (٥٠٠) لفة، غمر في مجال مغناطيسي منتظم، فكان التدفق المغناطيسي عبره (٠,٢٥) ويبر، إذا تلاشى المجال المؤثر فيه خلال (٠,٢) ثانية، فإن متوسط القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة بوحدة الفولت تساوي:

موصل مستقيم طوله (٢٥) سم، ويتعامد طوله مع مجال مغناطيسي منتظم مقداره (٠,٤) تسلا، إذا تحرك الموصل بسرعة (٣) م/ث عمودياً على طوله وعلى المجال المغناطيسي فإن متوسط القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة بوحدة الفولت تساوي:

معتمدًا على الشكل المجاور والذي يبين التمثيل البياني للعلاقة بين متوسط القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في ملف يتحرك داخله مغناطيس والزمن في كل من الفترات الزمنية المتساوية (أ، ب، ج). الشكل الذي يبين التمثيل البياني لعملية تغير المجال المغناطيسي الذي يخترق الملف بالنسبة للزمن، هو:

يبين الشكل المجاور موصلاً مستقيماً (ن هـ) مغمور في مجال مغناطيسي منتظم (غ) اتجاهه نحو (⁦+⁩ ز)، إذا تحرك الموصل (ن هـ) نحو (⁦+⁩ س) بسرعة ثابتة (ع)، فإن قوة دافعة كهربائية حثية تتولد بين طرفي الموصل، ويكون كل من طرف الموصل الأقل جهداً، واتجاه المجال الكهربائي داخل الموصل على الترتيب:

في أثناء ابتعاد قطب مغناطيسي جنوبي عن طرف ملف لولبي في دارة مغلقة، يتولد في الملف تيار كهربائي حثي، ينتج عنه مجال مغناطيسي حثي يقاوم:

في أثناء دوران ملف في مجال مغناطيسي منتظم، ينعدم التدفق المغناطيسي الذي يعبره في اللحظة التي يكون فيها متجه المساحة:

ملف مساحته (٦) سم٢، ويتكون من (٣٠٠) لفة، ومقاومته (٤) أوم، وضع في مجال مغناطيسي منتظم مقداره (٥) تسلا متعامد مع متجه المساحة، فإذا دار الملف وأصبح متجه المساحة له موازياً للمجال المغناطيسي في فترة زمنية مقدارها (٩) ملي ثانية، فإن التيار الكهربائي الحثي المتولد في الملف بوحدة الأمبير يساوي:

استنادًا إلى قانون لنز في الحث الكهرومغناطيسي؛ فإن اتجاه التيار الحثي في ملف يكون بحيث ينتج منه مجال مغناطيسي حثي: