امتحان الفيزياء الوزاري 2022، الدورة العامة، الورقة الثانية، الفرع الصناعي، مسار الكليات، مع الإجابات

مواسع كهربائي ذو صفيحتين متوازيتين وُصل مع بطارية فرق الجهد الكهربائي بين طرفيها (200) فولت، فكانت الكثافة السطحية للشحنة على صفيحتيه (177) ميكروكولوم/م²، فإنّ البعد بين صفيحتيه بالمتر يساوي: (علمًا أنّ: ⁦ε₀ = 8⁩⁠,⁦85 × 10⁻¹²⁩ كولوم²/نيوتن.م²)

في الشكل المجاور أربعة مواسعات (س1، س2، س3، س4) متماثلة، موصولة مع مصدر فرق جهد كهربائي، اعتمد على ذلك في الإجابة عن الفقرتين (12) و (13) الآتيتين: 12- المواسع الذي يكون مقدار المجال الكهربائي بين صفيحتيه الأكبر هو:

في الشكل المجاور أربعة مواسعات (س1، س2، س3، س4) متماثلة، موصولة مع مصدر فرق جهد كهربائي، اعتمد على ذلك في الإجابة عن الفقرتين (12) و (13) الآتيتين:

المواسع الذي يختزن أكبر طاقة كهربائية هو:

البيانات المثبتة في الشكل الآتي تمثل العلاقة البيانية بين الجهد الكهربائي والشحنة لمواسعين كهربائيين (ل، هـ) أثناء عملية الشحن للحد الأعلى لكل منهما من الجهد. اعتمد على ذلك في الإجابة عن الفقرات (14) و(15) و(16) الآتية: 14- الحد الأقصى للطاقة الكهربائية التي يمكن تخزينها في المواسع (هـ) بالجول تساوي:

البيانات المثبتة في الشكل الآتي تمثل العلاقة البيانية بين الجهد الكهربائي والشحنة لمواسعين كهربائيين (ل، هـ) أثناء عملية الشحن للحد الأعلى لكل منهما من الجهد. اعتمد على ذلك في الإجابة عن الفقرات (14) و(15) و(16) الآتية:

المواسعة الكهربائية للمواسع (ل) بالميكروفاراد تساوي:

البيانات المثبتة في الشكل الآتي تمثل العلاقة البيانية بين الجهد الكهربائي والشحنة لمواسعين كهربائيين (ل، هـ) أثناء عملية الشحن للحد الأعلى لكل منهما من الجهد. اعتمد على ذلك في الإجابة عن الفقرات (14) و(15) و(16) الآتية:

إذا وُصل المواسعان (ل، هـ) معًا على التوالي مع بطارية واكتسب كل منهما شحنة مقدارها (1) ميكروكولوم، فإنّ فرق الجهد بين طرفي البطارية بالفولت يساوي:

الشكل الآتي يمثّل ثلاثة مواسعات (س1، س2، س3) مواسعة كل منها (س) موصولة مع فرق جهد كهربائي مقداره (12) فولت. اعتمد على ذلك في الإجابة عن الفقرات (17) و(18) و(19) الآتية: 17- المواسعة المكافئة لمجموعة المواسعات بدلالة (س) تساوي:

الشكل الآتي يمثّل ثلاثة مواسعات (س1، س2، س3) مواسعة كل منها (س) موصولة مع فرق جهد كهربائي مقداره (12) فولت. اعتمد على ذلك في الإجابة عن الفقرات (17) و(18) و(19) الآتية:

فرق الجهد الكهربائي بين النقطتين (ب، د) بالفولت يساوي:

الشكل الآتي يمثّل ثلاثة مواسعات (س1، س2، س3) مواسعة كل منها (س) موصولة مع فرق جهد كهربائي مقداره (12) فولت. اعتمد على ذلك في الإجابة عن الفقرات (17) و(18) و(19) الآتية:

نسبة الشحنة المختزنة في (س1) إلى الشحنة المختزنة في (س3) تساوي:

يُطلق على "كمية الشحنة الكهربائية التي تعبر مقطع موصل في وحدة الزمن" مصطلح:

تُعدّ الإلكترونات الحرة في وحدة الحجوم (ن) للموصل:

عند مرور تيار كهربائي مقداره (5) أمبير في موصل، فهذا يعني أن كمية الشحنة التي تعبر مقطع الموصل خلال ثانيتين تساوي:

في أثناء مرور تيار كهربائي في موصل تَحْدُث تصادمات داخله بين الإلكترونات وذرات مادة الموصل تعمل على:

موصل مساحة مقطعه (0,1) سم²، وعدد الإلكترونات الحرة في وحدة الحجوم من مادته ⁦(1 × 10²⁸)⁩ إلكترون/م³، يمر فيه تيار كهربائي مقداره (1,6) أمبير. اعتمد على ذلك في الإجابة عن الفقرتين (24) و(25) الآتيتين: (علمًا أن: ش_⁦e = 1⁩⁠,⁦6 × 10⁻¹⁹⁩ كولوم) مقدار السرعة الانسياقية للإلكترونات الحرة في الموصل بوحدة (م/ث) يساوي:

موصل مساحة مقطعه (0,1) سم²، وعدد الإلكترونات الحرة في وحدة الحجوم من مادته ⁦(1 × 10²⁸)⁩ إلكترون/م³، يمر فيه تيار كهربائي مقداره (1,6) أمبير. (علمًا أن: ش_⁦e = 1⁩⁠,⁦6 × 10⁻¹⁹⁩ كولوم). اعتمد على ذلك في الإجابة عن الفقرتين (24) و(25) الآتيتين:

عدد الإلكترونات التي تَعْبُر الموصل خلال (5) ثوانٍ يساوي:

يُطلق على "إعاقة حركة الإلكترونات الحرة في الموصل عند مرور التيار الكهربائي" مصطلح:

تُصنّف المواد إلى ثلاثة أنواع (موصلة وشبه موصلة وعازلة للكهرباء) وفقًا لقيم:

يمثل الشكل المجاور العلاقة بين فرق الجهد الكهربائي بين طرفي موصل والتيار الكهربائي المار فيه، معتمدًا على ذلك أجب عن الفقرتين (28) و(29) الآتيتين: مقاومة الموصل بوحدة الأوم تساوي:

يمثل الشكل المجاور العلاقة بين فرق الجهد الكهربائي بين طرفي موصل والتيار الكهربائي المار فيه، معتمدًا على ذلك أجب عن الفقرتين (28) و(29) الآتيتين:

عندما يكون فرق الجهد الكهربائي بين طرفي الموصل (3) فولت، فإن مقدار التيار الكهربائي المار فيه بالأمبير يساوي:

إذا بذلت بطارية شغلًا مقداره (6) جول لدفع شحنة مقدارها (2) كولوم من قطبها السالب إلى قطبها الموجب داخلها، فإن قوتها الدافعة الكهربائية بالفولت تساوي:

معتمدًا على الشكل المجاور وبياناته، أجب عن الفقرات (31) و (32) و (33) الآتية: 31- المقاومة المكافئة للمقاومات الخارجية بين النقطتين (د، هـ) بوحدة الأوم تساوي:

معتمدًا على الشكل المجاور وبياناته، أجب عن الفقرات (31) و (32) و (33) الآتية:

إذا كانت قراءة الأميتر ⁦(A)⁩ تساوي (4) أمبير، فإنّ قراءة الفولتميتر ⁦(V)⁩ بالفولت تساوي:

معتمدًا على الشكل المجاور وبياناته، أجب عن الفقرات (31) و (32) و (33) الآتية:

إذا علمت أنّ طول المقاومة (6) أوم يساوي (0.4) م، ومساحة مقطعها ⁦(5 × 10⁻⁹)⁩ م²، فإنّ مقاومية مادتها بوحدة (أوم. م) تساوي:

الشكل المجاور يمثل دارة كهربائية قراءة الأميتر ⁦(A)⁩ فيها تساوي (4) أمبير، معتمدًا على ذلك أجب عن الفقرات (34) و (35) و (36) الآتية: 34- الهبوط في جهد البطارية بالفولت يساوي:

الشكل المجاور يمثل دارة كهربائية قراءة الأميتر ⁦(A)⁩ فيها تساوي (4) أمبير، معتمدًا على ذلك أجب عن الفقرات (34) و (35) و (36) الآتية:

فرق الجهد الكهربائي بين طرفي البطارية بالفولت يساوي:

الشكل المجاور يمثل دارة كهربائية قراءة الأميتر ⁦(A)⁩ فيها تساوي (4) أمبير، معتمدًا على ذلك أجب عن الفقرات (34) و (35) و (36) الآتية:

إذا فُتح المفتاح (ح)، فإنّ قراءة الفولتميتر بالفولت تساوي:

إذا كان التدفق المغناطيسي سالبًا فهذا يعني أنّ خطوط المجال المغناطيسي:

سطح موضوع في مجال مغناطيسي منتظم في أربعة أوضاع مختلفة (أ، ب، ج، د) الوضع الذي يكون فيه التدفق المغناطيسي الذي يخترق السطح أكبر ما يمكن هو:

موصل مستقيم (د، هـ) موضوع في مجال مغناطيسي منتظم كما في الشكل المجاور، إذا أردنا أن يكون الطرف (هـ) أقل جهدًا بالنسبة إلى الطرف (د)، فإنه يتعين التأثير بقوة خارجية لتحريك الموصل باتجاه:

الشكل المجاور يمثل سطحًا مساحته (50) سم²، مغمور في مجال مغناطيسي منتظم مقداره (4) تسلا. التدفق المغناطيسي عبر السطح بالويبر يساوي: ( جا ⁦37° = 0.6⁩ ، جتا ⁦37° = 0.8 ⁩)

الشكل المجاور يمثل دارتين كهربائيتين (1، 2). لا يتولد تيار حثي في الدارة الكهربائية (2):

موصل مستقيم طوله (0.8) م، ويتعامد طوله مع مجال مغناطيسي منتظم مقداره (5) تسلا، إذا تحرك الموصل بسرعة ثابتة مقدارها (2) م/ث عموديًا على طوله وعلى المجال المغناطيسي، فإن متوسط القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في الموصل بالفولت يساوي:

يتغير التدفق المغناطيسي في الفترات الزمنية (أ، ب، ج، د) عبر ملف عدد لفاته (500) لفة كما في الشكل المجاور، اعتمد على الشكل وبياناته في الإجابة عن الفقرتين (43) و (44) الآتيتين: متوسط القوة الدافعة الكهربائية الحثية في الفترة (أ) بوحدة الفولت يساوي:

يتغير التدفق المغناطيسي في الفترات الزمنية (أ، ب، ج، د) عبر ملف عدد لفاته (500) لفة كما في الشكل المجاور، اعتمد على الشكل وبياناته في الإجابة عن الفقرتين (43) و (44) الآتيتين:

لا تتولد قوة دافعة كهربائية حثية في الملف في:

يتغير المجال المغناطيسي الذي يَعْبُر حلقة مساحتها (0,01) م² من (8) تسلا إلى (3) تسلا خلال (0,5) ثانية. متوسط مقدار القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في الحلقة بالفولت يساوي:

سطح مساحته (0,4) م² مغمور في مجال مغناطيسي مقداره (0,2) تسلا، إذا كان التدفق المغناطيسي عبره (0,08) ويبر، فإن مقدار الزاوية بين اتجاه المجال ومتجه المساحة يساوي:

يُطلق على "عدد خطوط المجال المغناطيسي التي تخترق سطحًا ما عموديًا عليه" مصطلح:

ملف عدد لفاته (100) لفة، ومساحة اللفة الواحدة ⁦(2×10⁻²)⁩ م²، غُمر في مجال مغناطيسي منتظم مقداره (2) تسلا، بحيث يكون متجه المساحة موازيًا لاتجاه المجال المغناطيسي، إذا تلاشى المجال المغناطيسي خلال (0,2) ثانية، فإن متوسط القوة الدافعة الكهربائية الحثية المتولدة في الملف بالفولت تساوي:

وحدة التدفق المغناطيسي (الويبر) تكافئ:

ثلاث حلقات موصلة يمر في الحلقة الوسطى تيار كهربائي كما في الشكل المجاور، إذا تحركت الحلقة الوسطى نحو (-س)، فإن اتجاه التيار الكهربائي الحثي المتولد في الحلقتين (1) و (2) نتيجة هذه الحركة بالنسبة إلى عين الناظر هو: