أسئلة الفيزياء الوزارية: الوحدة ٦: التيار المتردد والدارات الإلكترونية

يبيّن الشكل المجاور العلاقة بين التيار المتردّد والزمن في دارة تيار متردّد تحتوي على مقاومة فقط. فإنّ القيمة اللّحظيّة للتيار تكون مساوية للقيمة الفعّالة له عند اللحظة ($t$) بوحدة ملي ثانية ($\text{ms}$) تساوي:

يمثّل الشكل المجاور عمليّة نَقْل الطاقة الكهربائيّة من محطّة توليد الكهرباء إلى حيّ سكنيّ. فرق الجهد الأعلى مقدارًا من بين فروق الجهد المعيّنة في الشكل، هو:

دارة ⁦(RLC)⁩ في حالة رنين ترددها ⁦(ω₀)⁩⁠، إذا زادت مواسعة المواسع إلى مثلي ما كانت عليه، وقلّ معامل الحث الذاتي للمحثّ إلى (1/8) ما كان عليه، فإنّ تردّد الرنين للدارة بدلالة ⁦(ω₀)⁩ يصبح:

اعتمادًا على الشكل المجاور وبياناته الذي يوضح التمثيل البياني لتغيّر كلّ من فرق الجهد والتيار بالنسبة إلى الزمن في دارة تيار متردّد تحتوي على مقاومة فقط. أجب عن الفقرتين (31، 32) الآتيتين: القدرة الكهربائية المتوسطة المستهلكة في المقاومة بوحدة واط ⁦(W)⁩ تساوي:

اعتمادًا على الشكل المجاور وبياناته الذي يوضّح التمثيل البياني لتغيّر كلّ من فرق الجهد والتيار بالنسبة إلى الزمن في دارة تيار متردّد تحتوي على مقاومة فقط:

التردّد الزاويّ للتيار بوحدة ⁦(rad/s)⁩ يساوي:

يوضح الشكل المجاور محولاً كهربائيًا مثاليًا. مستعينًا بالشكل وبياناته، فإن نوع المحوّل الكهربائي ومقدار التيار المار في المقاومة ⁦(R)⁩⁠:

معتمدًا على الرسم البياني المجاور الذي يمثل تغير التيار بالنسبة للزمن في دارة تيار متردد تحتوي مقاومة فقط مقدارها ⁦(30 Ω)⁩⁠، أجب عن الفقرتين (33، 34) الآتيتين: 33- القدرة الكهربائية المتوسطة المستهلكة في المقاومة يُعبّر عنها بالعلاقة الآتية:

معتمدًا على الرسم البياني المجاور الذي يمثل تغير التيار بالنسبة للزمن في دارة تيار متردد تحتوي مقاومة فقط مقدارها ⁦(30 Ω)⁩⁠.

التردّد الزاويّ بوحدة ⁦(rad/s)⁩ للتيار بدلالة ($\pi$ ) يساوي:

يُستخدم في شبكات توزيع الكهرباء مُحوّل خافض للجهد، عدد لفات ملفه الابتدائي (3450) لفة، وملفه الثانوي (300) لفة، إذا كان فَرْق الجهد بين طرفي الملف الابتدائي ⁦(230kV)⁩⁠، فإنّ فَرْق الجهد بين طرفي الملف الثانوي بوحدة فولت ⁦(V)⁩ يساوي:

يدور ملف مُولّد كهربائي، فيولّد فَرْق جهد كهربائي تردّده ⁦(10Hz)⁩⁠، إذا كان مقدار فَرْق الجهد بين طرفي الملف يساوي ⁦(8V)⁩ عند اللحظة ($t = \frac{1}{120}$ ⁦s)⁩⁠، فإنّ القيمة العُظمى لفَرْق الجهد بوحدة ⁦(V)⁩ تساوي:

يُبيّن الشكل المجاور دارة يتصل فيها مصباح ومحثّ بمصدر فَرْق جهد متردّد تردّده الزاوي ⁦(ω)⁩⁠، وقراءة الأميتر ⁦(3.4A)⁩⁠، إذا زاد مقدار التردّد الزاوي للمصدر ليصبح ($\omega' = \frac{5}{2}\omega$) مع بقاء القيمة العُظمى لفَرْق الجهد ثابتة، فإنّ قراءة الأميتر بوحدة أمبير ⁦(A)⁩ تُصبح:

محول كهربائي مثالي عدد لفات ملفه الابتدائي (800) لفة وملفه الثانوي (50) لفة يتصل مع مصباح مقاومته ⁦(3 Ω)⁩ ويمر فيه تيار ⁦(5 A)⁩⁠. أجب عن الفقرتين (31، 32) الآتيتين: القدرة الناتجة من ملفه الثانوي بوحدة واط ⁦(W)⁩ تساوي:

يوضّح الشكل المجاور التوزيع الإلكتروني لعنصر ($X$). إذا أضيف هذا العنصر إلى بلّورة سيليكون نقيّة، فإنّ البلّورة الناتجة تكون من النوع:

في الدارات المبيّنة في الشكل المجاور، فإنّ الدارة التي يضيء فيها المصباح ($B$) فقط هي الدارة رقم:

يبيّن الشكل المجاور دارة مقوّم نصف موجة. جهد النقطة ($a$) مقارنة بجهد النقطة ($b$)، وحالة الانحياز في الدارة خلال الفترة ($0.1 - 0.2\text{ s}$):

يوضّح الشكل المجاور ذرتين ⁦(X, Y)⁩ في بلورة سليكون نقية عند درجة حرارة الغرفة، فيها فجوة بين الذرتين. السبب في وجود هذه الفجوة هو أنّ أحد إلكتروني الرابطة التساهمية بين الذرتين قد حدث له أحد الآتية:

اعتمادًا على الدارة في الشكل المجاور، وإذا علمت أنّ التيار الكهربائي المارّ في المقاومة ⁦(R)⁩ يساوي ⁦(2mA)⁩⁠، وأنّ المقاومة الداخلية للبطارية مهملة، فإنّ القوة الدافعة الكهربائية للبطارية بوحدة فولت ⁦(V)⁩ تساوي:

يوضّح الشكل المجاور تمثيلاً بسيطًا لدارة البوابة الرقمية ⁦(AND)⁩⁠، وجدول الحقيقة للدارة نفسها، والرموز ⁦(x, y, z)⁩ تمثل مدخلات ومخرجات محتملة لها. اعتمادًا على الدارة وبيانات الجدول، فإنّ القيم الصحيحة لكل من ⁦(x, y, z)⁩ تكون على إحدى الصور الآتية:

الناقلات الأغلبية للتيار الكهربائي في بلورة شبه الموصل من نوع ⁦(n)⁩ عند توصيلها بمصدر فرق جهد هي:

يمثل الشكل المجاور رمز الترانزستور في الدارات الكهربائية، الأجزاء المشار إليها بالأرقام (1, 2, 3) تمثل:

اعتمادًا على الشكل المجاور، وبإهمال فرق الجهد على طرفي الثنائي في حالة الانحياز الأمامي، أجب عن الفقرتين (37، 38) الآتيتين: 37- أحد العبارات الآتية صحيحة فيما يخص الثنائيين ⁦(D1, D2)⁩⁠:

اعتمادًا على الشكل المجاور، وبإهمال فرق الجهد على طرفي الثنائي في حالة الانحياز الأمامي.

التيار الكهربائي المار في المقاومة ⁦(R2)⁩ بوحدة أمبير ⁦(A)⁩ يساوي:

يوضح الشكل المجاور عملية إشابة، أُضيف فيها عنصر ⁦(X)⁩ إلى بلّورة السليكون النقي ⁦(Si)⁩⁠، إنّ العنصر ⁦(X)⁩ وما يُشير إليه السهم في الشكل على الترتيب، هما:

اعتمادًا على البيانات المثبتة في الشكل المجاور، وإذا علمت أنّ المقاومة الداخلية لمصدر فَرْق الجهد مُهملة، والثنائيّين مصنوعان من السليكون، فإنّ مقدار التيار المارّ في المقاومة بوحدة ملي أمبير ⁦(mA)⁩ يساوي: