امتحان الفيزياء الوزاري 2021، الدورة التكميلية، الورقة الثانية، الفرع الصناعي، مع الإجابات

اعتمد على البيانات المثبتة على الرسم البياني المجاور، الذي يمثل العلاقة بين جهد مواسع ذو صفيحتين متوازيتين وشحنته، في الإجابة عن الفقرتين (11) و (12) الآتيتين: مواسعة المواسع بالميكروفاراد تساوي:

اعتمد على البيانات المثبتة على الرسم البياني المجاور، الذي يمثل العلاقة بين جهد مواسع ذو صفيحتين متوازيتين وشحنته، في الإجابة عن الفقرتين (11) و (12) الآتيتين:

الطاقة المختزنة في المواسع عندما يكون فرق الجهد بين صفيحتيه (16) فولت بالميكرو جول تساوي:

مواسع كهربائي مكتوب عليه (15 ميكروفاراد، 20 فولت)، هذا يدل على:

مواسع ذو صفيحتين متوازيتين مشحون، والطاقة المختزنة فيه (4) ميكروجول، إذا زاد فرق الجهد بين صفيحتيه إلى مثلي ما كان عليه، فإن الطاقة المختزنة فيه تصبح بالميكروجول:

مواسعات كهربائية متماثلة عددها (ن)، ومواسعة كل منها (س)، أقل مواسعة مكافئة وأكبر مواسعة مكافئة يمكن الحصول عليها من هذه المواسعات عند وصلها معًا بدلالة (س) على الترتيب:

يمثل الشكل المجاور جزءًا من دارة كهربائية يحتوي أربعة مواسعات متساوية المواسعة ومشحونة. فإن شحنة المواسع الأول (ش1) تساوي:

مواسع ذو صفيحتين متوازيتين، وتفصل بينهما مسافة (3) مم، تم وصله بمصدر فرق جهد (6) فولت. كثافة الشحنة السطحية على كل من صفيحتيه بالكولوم/م² تساوي: (⁦ε₀ = 8.85 × 10⁻¹²⁩ كولوم²/نيوتن.م²)

يمثل الشكل المجاور منحنى (الجهد - الشحنة) لمواسعين (ع، ل) متماثلين في مساحة صفائحهما (أ)، ومختلفين في المسافة بينهما (ف). العلاقة بين مواسعة كل من المواسعين، والمسافة بين صفيحتي كل منهما على الترتيب:

عند زيادة شحنة مواسع مشحون إلى أربعة أمثال ما كانت عليه فإن مواسعته:

ثلاث مقاومات وُصلت كما في الشكل المجاور، إذا كانت المقاومة المكافئة لمجموعة المقاومات تساوي (2) أوم، فإن مقدار (م) بالأوم يساوي:

تقاس المقاومية الكهربائية بوحدة:

في الشكل المجاور تندفع الإلكترونات الحرة في الموصل بفعل المجال الكهربائي (مـ):

سلكان موصلان (ع) و (ن) مصنوعان من المادة نفسها، إذا علمت أن (ل ع = 2 ل ن) و (أ ع = 3 أ ن)، فإن النسبة بين مقاومة السلك (ع) إلى مقاومة السلك (ن):

تعمل البطارية في الدارة الكهربائية على:

تُعرف مقاومة موصل يمر فيه تيار مقداره (1) أمبير عندما يكون فرق الجهد بين طرفيه (1) فولت بـ:

جميع ما يأتي ينتج عن التصادمات بين الإلكترونات الحرة في موصل فلزي عند مرور تيار كهربائي فيه ما عدا:

إذا كانت كمية الشحنة التي تَعبر مقطع موصل تساوي (8) كولوم كل ثانية، فإن عدد الإلكترونات الحرة التي تعبر المقطع في الزمن نفسه تساوي: (شحنة الإلكترون = ⁦1.6 × 10⁻¹⁹⁩ كولوم)

عندما نقول إن مقاومة سلك نحاسي تساوي (5) أوم، هذا يدل على:

الترتيب التصاعدي الصحيح لمقاومية المواد الموصلة والعازلة وشبه الموصلة يكون على النحو الآتي:

في الشكل المجاور دارة كهربائية بسيطة. الرسم البياني الصحيح الذي يعبر عن العلاقة بين قراءات الأميتر وقراءات الفولتميتر:

اتصلت مقاومتان كهربائيتان على التوازي مع مصدر فرق جهد كهربائي، العبارة الصحيحة التي تصف فرق الجهد بين طرفي المقاومتين:

تتصل مقاومة (م) مع مصدر فرق جهد (جـ) كما في الشكل المجاور، إذا وصلت مع هذه المقاومة مقاومة أخرى مماثلة لها على التوازي، فإن ما يحدث في الدارة:

ثلاثة مصابيح متماثلة (1، 2، 3) متصلة معًا في دارة كهربائية كما في الشكل المجاور، عند فتح المفتاح (ح) فإن ما يحدث لإضاءة كل من المصباحين (1، 2) على الترتيب:

موصل مساحة مقطعه (0.4) مم²، يمر عبره تيار كهربائي مقداره (3.2) أمبير، إذا علمت أن عدد الإلكترونات الحرة في وحدة الحجوم من الموصل تساوي ⁦(2 × 10²⁸)⁩ إلكترون/م³، فإن السرعة الانسياقية للإلكترونات الحرة في الموصل بوحدة م/ث تساوي: (شحنة الإلكترون = ⁦1.6 × 10⁻¹⁹⁩ كولوم)

في الشكل المجاور إذا علمت أن قراءة الفولتميتر تساوي (10) فولت، وعند فتح المفتاح (ح) أصبحت قراءة الفولتميتر (12) فولت. أجب عن الفقرتين (35) و (36) الآتيتين: القوة الدافعة الكهربائية للبطارية بالفولت تساوي:

في الشكل المجاور إذا علمت أن قراءة الفولتميتر تساوي (10) فولت، وعند فتح المفتاح (ح) أصبحت قراءة الفولتميتر (12) فولت. أجب عن الفقرتين (35) و (36) الآتيتين:

المقاومة الداخلية للبطارية بالأوم تساوي:

يبين الشكل المجاور سطحين متماثلين (س، ص) يخترق كلًا منهما مجال مغناطيسي منتظم، عند مقارنة التدفق المغناطيسي عبر السطحين فإن:

ملف عدد لفاته (500) لفة، غُمر في مجال مغناطيسي منتظم، فكان التدفق المغناطيسي عبره ⁦(8 × 10⁻³)⁩ ويبر، إذا انعكس اتجاه المجال المؤثر فيه خلال (0.4) ث، فإن متوسط القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة بالفولت يساوي:

أثناء اقتراب القطب الجنوبي لمغناطيس من طرف ملف في دارة مغلقة، يتولد في الملف تيار كهربائي حثي ينشأ عنه مجال مغناطيسي يقاوم:

موصل مستقيم طوله (50) سم، ويتعامد طوله مع مجال مغناطيسي منتظم (غ)، إذا علمت أنه عندما تحرك الموصل بسرعة (10) م/ث عموديًا على طوله وعلى المجال المغناطيسي تولدت فيه قوة دافعة كهربائية حثية تساوي (1,8) فولت، فإن مقدار المجال المغناطيسي (غ) بوحدة التسلا يساوي:

معتمدًا على الشكل المجاور والذي يبين متوسط القوة الدافعة الكهربائية الحثية التي تنشأ عندما يتغير المجال المغناطيسي الذي يخترق ملفًا عدد لفاته (1000) لفة بالنسبة إلى الزمن. فإن الشكل الذي يبين التمثيل البياني للعلاقة بين التدفق المغناطيسي والزمن في كل من الفترات الزمنية (أ، ب، ج) هو:

سطح مساحته (30) سم² وضع في مجال مغناطيسي منتظم مقداره (0,1) تسلا؛ إذا كان متجه المساحة يوازي اتجاه المجال المغناطيسي فإن التدفق المغناطيسي عبر السطح بالويبر يساوي:

مُثل التدفق المغناطيسي مع الزمن بيانيًا كما في الشكل المجاور، لحركة مغناطيس بالنسبة إلى ملف. فإذا كان عدد لفات الملف (1000) لفة، وكان التغير في المجال المغناطيسي خلال الفترة الزمنية (أ) يساوي (3) تسلا. أجب عن الفقرتين (43، 44) الآتيتين: متوسط القوة الدافعة الكهربائية الحثية في الفترة (أ) بالفولت يساوي:

مُثل التدفق المغناطيسي مع الزمن بيانيًا كما في الشكل المجاور، لحركة مغناطيس بالنسبة إلى ملف. فإذا كان عدد لفات الملف (1000) لفة، وكان التغير في المجال المغناطيسي خلال الفترة الزمنية (أ) يساوي (3) تسلا. أجب عن الفقرتين (43، 44) الآتيتين:

مساحة مقطع اللفة الواحدة من الملف بالمتر المربع تساوي:

في الشكل (1) المجاور تتحرك حلقة باتجاه مغناطيس ثابت، وفي الشكل (2) يتحرك مغناطيس مبتعدًا عن حلقة ثابتة. اتجاه التيار الحثي في كل من الحلقتين على الترتيب عند النظر إليهما من جهة اليسار:

يبين الشكل المجاور موصل مستقيم يتحرك بسرعة (ع) في مجال مغناطيسي منتظم. الشكل الصحيح الذي يمثل تراكم الشحنات على الموصل نتيجة حركته في المجال هو:

حلقة موصلة تعبر مجالاً مغناطيسيًا منتظمًا كما في الشكل المجاور. المناطق (أ، ب، ج، د، هـ) تمر فيها الحلقة في أثناء حركتها. يتولد في الحلقة تيار حثي عندما تتحرك في المنطقتين:

في الشكل المجاور، ملف لولبي موصول في دارة كهربائية، ووضع بجانبه حلقة موصلة (س). بعد إغلاق المفتاح، ووصول التيار إلى قيمته العظمى في الدارة فإن ما يحدث لكل من التدفق المغناطيسي والتيار الحثي في الحلقة:

ملف يتكون من (٤٠٠) لفة، ومقاومته (٤) ⁦Ω⁩، وضع في مجال مغناطيسي منتظم يوازي متجه المساحة للملف، فإذا قل التدفق المغناطيسي عبر الملف بمعدل زمني (٢ × ١٠⁻²) وبر/ث، فإن التيار الكهربائي الحثي المتولد في الملف بالأمبير يساوي:

موصل مستقيم (أ ب) قابل للانزلاق على مجرى فلزي داخل مجال مغناطيسي كما في الشكل المجاور. إذا أردنا أن يتولد تيار حثي اتجاهه من (هـ) إلى (و) عبر المقاومة (م) فإنه يجب تحريك الموصل (أ ب) نحو: