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

مواسع كهربائي ذو صفيحتين متوازيتين، وصل مع بطارية فرق الجهد بين طرفيها (18) فولت حتى شُحن تماماً، ثم فصل عنها، إذا قلّ البعد بين صفيحتيه إلى ثُلث ما كان عليه، وزيدت مساحة صفيحتيه إلى مِثلي ما كانت عليه، فإن فرق الجهد بين طرفيه بالفولت يساوي :

في الشكل المجاور الذي يبين منحنى (الشحنة-الجهد) لأربعة مواسعات كهربائية (ن، م، ل، ك)، المواسع ذو المواسعة الكهربائية الأصغر هو:

في الشكل المجاور الذي يبين منحنى (الجهد-الشحنة) لأربعة مواسعات كهربائية (ن، و، هـ، ي)، المواسع الذي يختزن أكبر مقدار من الطاقة الكهربائية هو:

إذا علمت أن المواسعة المكافئة لمجموعة المواسعات الكهربائية الموضحة في الشكل المجاور تساوي (3) ميكرو فاراد؛ فإن مواسعة المواسع (س) بالميكرو فاراد تساوي:

اعتمادًا على الشكل المجاور وبياناته، والذي يمثل جزءًا من دارة كهربائية، فرق جهد المواسع (س٣) يساوي:

اعتمادًا على الشكل المجاور، والذي يمثل جزءًا من دارة كهربائية، الشحنة على المواسع (س٢) تساوي:

في الشكل المجاور لحظة الضغط على مفتاح التشغيل (ح٢) وفتح المفتاح (ح١) تُغلق دارة:

عند إغلاق المفتاح في الدارة المبينة في الشكل المجاور:

يبين الشكل المجاور مواسعًا كهربائيًا قيد التصنيع، يتكون من شريطين (ك، هـ) ملفوفين على شكل أسطوانة يفصل بينهما الشريط (ل) المصنوع من مادة:

يُطلق مصطلح ناقلات الشحنة على الشحنات:

اتجاه التيار الكهربائي الاصطلاحي في الموصل يكون باتجاه:

إذا وصل طرفا الموصل مع بطارية فستتحرك الإلكترونات الحرة داخله بسرعات:

ينتج عن مرور تيار كهربائي في الموصل تصادمات بين الإلكترونات الحرة بعضها مع بعض ومع ذرات الموصل. أثر هذه التصادمات في كل من الطاقة الحركية للإلكترونات الحرة فيه، ودرجة حرارة الموصل على الترتيب هي:

موصل مساحة مقطعه ⁦(2 × 10⁻⁷)⁩ م²، وعدد الإلكترونات الحرة في وحدة الحجوم منه ⁦(5 × 10²⁸)⁩ إلكترون/م³، فإذا علمت أن السرعة الانسياقية للإلكترونات حرة فيه ⁦(3 × 10⁻³)⁩ م/ث، وشحنة الإلكترون ⁦(1.6 × 10⁻¹⁹)⁩ كولوم، فإن مقدار التيار الكهربائي المار فيه بالأمبير يساوي:

المقاومة الكهربائية والمقاومية الكهربائية لبعض المواد تهبط بشكل مفاجئ إلى الصفر عند درجة حرارة منخفضة جدًا، وعندها تُصبح تلك المواد:

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

تستخدم المقاومات الكهربائية في الأجهزة والدارات الكهربائية بغرض:

أثر إنقاص طول الموصل في كل من مقاومته الكهربائية ومقاومية مادته على الترتيب، هو:

يوضح الشكل المجاور العلاقة البيانية بين فرق الجهد الكهربائي بين طرفي موصل والتيار الكهربائي المار فيه، فإذا علمت أن مقاومية مادته ⁦(6 × 10⁻⁸) Ω⁩⁠.م، ومساحة مقطعه ⁦(6 × 10⁻⁷)⁩ م²، فإن طول الموصل بوحدة المتر يساوي:

توصيل المقاومات الكهربائية على التوالي يعمل على:

المقاومة المكافئة لخمسة مقاومات متماثلة مقدار كل منها (20) أوم متصلة على التوازي بالأوم تساوي:

معتمدًا على البيانات الموضحة في الشكل المجاور، المقاومة المكافئة لمجموعة المقاومات بين النقطتين (ل، ك) بوحدة ⁦(Ω)⁩ تساوي:

العبارة التي تصف توصيل جهاز الأميتر في الدارة الكهربائية هي:

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

دارة كهربائية مفتوحة تتكون من مفتاح، ومقاومة، وأميتر قراءته (صفر) أمبير، وبطارية مقاومتها الداخلية (1,⁦5) Ω⁩ ، ويتصل طرفا البطارية بفولتميتر قراءته (18) فولت. إذا علمت أنه عند إغلاق المفتاح تصبح قراءة الفولتميتر (15) فولت، فإن قراءة الأميتر تصبح بوحدة الأمبير تساوي:

اعتمادًا على البيانات المثبتة في الشكل المجاور، عند فتح الدارة تصبح قراءة الفولتميتر ⁦(V)⁩ تساوي:

استنادًا إلى قانون فارادي في الحث الكهرومغناطيسي؛ يتناسب متوسط القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في ملف:

العبارة الرياضية (⁦Φ = - 7⁩ ويبر) تعني أن:

ملف عدد لفاته (200) لفة، غُمر في مجال مغناطيسي منتظم، فكان التدفق المغناطيسي عبره (0,8) ويبر، إذا انعكس اتجاه المجال المؤثر فيه خلال (0,4) ث، فإن متوسط القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة بالفولت تساوي:

إذا تغير التدفق المغناطيسي الذي يخترق ملفًا ما وفق المنحنى الموضح في الشكل المجاور، فإنه سيتولد في الملف قوة دافعة كهربائية حثية في أثناء:

اعتمادًا على البيانات الموضحة في الشكل المجاور، لحظة ابتعاد المغناطيس عن طرف الملف اللولبي فإن إضاءة المصباح:

معتمدًا على الشكل المجاور والذي يبين عملية تغير المجال المغناطيسي الذي يخترق ملفًا ما بالنسبة إلى الزمن، الشكل الذي يبين التمثيل البياني للعلاقة بين متوسط القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة والزمن في كل من الفترات الزمنية المتساوية (أ، ب، ج) هو:

يبين الشكل المجاور موصلاً مستقيمًا (ك هـ) مغمورًا في مجال مغناطيسي منتظم (غ) نحو (-ز)، إذا تحرك الموصل (ك هـ) نحو (-س) بسرعة ثابتة (ع)، فإن قوة دافعة كهربائية حثية تتولد بين طرفيه، ويكون طرفه الأقل جهدًا واتجاه المجال الكهربائي الناشئ داخله على الترتيب هما:

موصل مستقيم طوله (30) سم، ويتعامد طوله مع مجال مغناطيسي منتظم (غ)، إذا علمت أنه عندما تحرك الموصل بسرعة (5) م/ث عموديًا على طوله وعلى المجال المغناطيسي تولدت فيه قوة دافعة كهربائية حثية تساوي (18) فولت، فإن مقدار المجال المغناطيسي (غ) بوحدة التسلا يساوي:

في أثناء اقتراب قطب مغناطيسي شمالي من طرف ملف لولبي في دارة مغلقة، يتولد في الملف تيار كهربائي حثي ينتج منه مجال مغناطيسي حثي يقاوم:

في أثناء دوران ملف في مجال مغناطيسي منتظم، يبلغ التدفق المغناطيسي الذي يعبر الملف قيمته العظمى في اللحظة التي يكون فيها متجه المساحة:

ملف مساحته ⁦(4 × 10⁻⁴)⁩ م²، ويتكون من (400) لفة، ومقاومته ⁦(5) Ω⁩⁠، وضع في مجال مغناطيسي منتظم مقداره (4) تسلا يوازي متجه المساحة، فإذا تغير المجال المغناطيسي تغيرًا منتظمًا، وأصبح (4,5) تسلا في فترة زمنية مقدارها (10) ملي ثانية، فإن التيار الكهربائي الحثي المتولد في الملف بوحدة الأمبير يساوي:

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

استنادًا لقانون فارادي في الحث الكهرومغناطيسي؛ القوة الدافعة الكهربائية الحثية تكون:

في الشكل المجاور إذا علمت أن المغناطيسين متماثلان، فإننا نحصل على اتجاه التيار الحثي المتولد في الملف في أثناء: