صفحة 165 - كتاب الهندسة - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال س1: 1. تُستخدم مفاتيح الضغط عادةً في الآلات الحاسبة والأجهزة المنزلية في المطبخ والأقفال المغناطيسية، وما إلى ذلك.

الإجابة: س1: ✓ صح

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال. يتحدث عن استخدامات مفاتيح الضغط. مفتاح الضغط هو مكون كهربائي يمرر التيار عند الضغط عليه ويتوقف عند تحريره. نرى في السؤال أنه يذكر أمثلة مثل الآلات الحاسبة والأجهزة المنزلية في المطبخ والأقفال المغناطيسية. هذه الأجهزة تستخدم بالفعل مفاتيح ضغط للتحكم في تشغيلها وإيقافها. إذن الإجابة هي: **✓ صح**

سؤال س2: 2. تُمكّننا محاكاة الدائرة من اختبار وظائفها دون إنشائها فعليًا.

الإجابة: س2: ✓ صح

خطوات الحل:

1. **الشرح:** الفكرة هنا هي فهم مصطلح "محاكاة الدائرة". المحاكاة هي عملية استخدام برنامج حاسوبي لتمثيل وتشغيل دائرة كهربائية افتراضية. هذا يسمح للمصمم أو الطالب باختبار الدائرة، ومعرفة إذا كانت تعمل كما هو متوقع، واكتشاف أي أخطاء، كل ذلك قبل أن يصنع الدائرة الحقيقية ويشتري المكونات. لذلك، العبارة صحيحة تماماً. إذن الإجابة هي: **✓ صح**

سؤال س3: 3. يمكنك تعديل الدائرة في دوائر تينكركاد دون الحاجة إلى إيقاف المحاكاة.

الإجابة: س3: ✗ خطأ

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنتأمل في كيفية عمل برامج المحاكاة مثل تينكركاد. عند تشغيل المحاكاة، يكون النظام يحسب قيم التيار والجهد في كل جزء من الدائرة بناءً على التوصيلات الحالية. إذا حاول المستخدم إضافة مكون أو تغيير توصيلة أثناء جريان المحاكاة، فإن هذه التغييرات ستؤثر فوراً على الحسابات وقد تسبب نتائج غير صحيحة أو غير مستقرة. لذلك، تتطلب معظم برامج المحاكاة، بما فيها تينكركاد، إيقاف المحاكاة أولاً لإجراء أي تعديلات جوهرية على الدائرة. إذن الإجابة هي: **✗ خطأ**

سؤال س4: 4. بعد الانتهاء من محاكاة الدائرة، يمكنك إنشاؤها على لوحة دوائر مطبوعة.

الإجابة: س4: ✓ صح

خطوات الحل:

1. **الشرح:** هذا السؤال يربط بين مرحلتين في تصميم الدوائر الإلكترونية: المحاكاة والتصنيع. بعد أن ننتهي من محاكاة الدائرة على الكمبيوتر ونتأكد من أنها تعمل بشكل صحيح، تكون الخطوة التالية هي تحويل هذا التصميم الافتراضي إلى دائرة حقيقية. إحدى الطرق الشائعة لصنع الدوائر الحقيقية هي استخدام لوحة دوائر مطبوعة (PCB)، حيث تُطبع المسارات النحاسية على لوحة عازلة ويتم لحام المكونات عليها. إذن، العبارة تصف مساراً منطقياً للتصميم. إذن الإجابة هي: **✓ صح**

سؤال س5: 5. تُستخدم المقاومات في أجهزة التدفئة وأجهزة تحميص الخبز، وسخان الماء والمواقد الكهربائية، والعديد من الأجهزة الحرارية.

الإجابة: س5: ✓ صح

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنفكر في وظيفة المقاومة الكهربائية. عندما يمر تيار كهربائي في مقاومة، تتحول جزء من الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية، مما يؤدي إلى تسخين المقاومة. السؤال يذكر أمثلة لأجهزة تعتمد على التسخين مثل أجهزة التدفئة والتحميص والسخانات والمواقد. هذه الأجهزة تستخدم عناصر تسخين، وهي في الأساس مقاومات ذات قيمة محددة تسمح بمرور تيار يولد الحرارة المطلوبة. لذلك، استخدام المقاومات في هذه الأجهزة الحرارية هو استخدام صحيح وشائع. إذن الإجابة هي: **✓ صح**

سؤال س6: 6. لا يمكن استخدام جهاز الملتميتر لقياس كميات كهربائية مثل التردد والشحنة وما إلى ذلك.

الإجابة: س6: ✓ صح

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر أن جهاز الملتميتر (Multimeter) هو أداة قياس متعددة الوظائف. الوظائف الأساسية التي يمكن لمعظم الملتميترات القياسية قياسها هي: - الجهد (الفولت) - التيار (الأمبير) - المقاومة (الأوم) **الخطوة 2 (التطبيق):** وبتطبيق هذا على السؤال، نرى أنه يذكر كميات مثل التردد والشحنة. التردد هو خاصية للإشارات المتناوبة (AC) ويقاس عادةً بجهاز مخصص يسمى مقياس التردد. الشحنة الكهربائية تُقاس بوحدة الكولوم، ولا تقاس عادةً بالملتميتر العادي. **الخطوة 3 (النتيجة):** لذلك، العبارة صحيحة في أن الملتميتر العادي لا يمكنه قياس هذه الكميات المحددة. إذن الإجابة هي: **✓ صح**

سؤال س7: 7. يُوصّل الفولتميتر والأوميتر على التوالي مع المكوّن الذي يتم قياسه.

الإجابة: س7: ✗ خطأ

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر قاعدة أساسية في توصيل أجهزة القياس: - **الفولتميتر** (لقياس الجهد): يجب توصيله **على التوازي** مع المكون المراد قياس الجهد عليه. - **الأوميتر** (لقياس المقاومة): يجب توصيله **على التوازي** مع المكون المعزول عن الدائرة (أي غير موصل بمصدر طاقة). **الخطوة 2 (التطبيق):** العبارة في السؤال تقول إن كلا الجهازين يُوصلان "على التوالي". هذا غير صحيح بالنسبة لكليهما. **الخطوة 3 (النتيجة):** لذلك، العبارة خاطئة. إذن الإجابة هي: **✗ خطأ**

سؤال س8: 8. يُشبه التعليق التوضيحي في الدائرة المصممة الملاحظات اللاصقة (Sticky Notes).

الإجابة: س8: ✓ صح

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنتخيل أننا نصمم دائرة معقدة على برنامج مثل تينكركاد. التعليق التوضيحي هو أداة تسمح للمصمم بإضافة نص إلى الرسم التخطيطي للدائرة. هذا النص يمكن أن يكون لشرح وظيفة جزء معين، أو كتابة ملاحظات للمستقبل، أو تذكير بكيفية عمل شيء ما. تماماً مثل الملاحظات اللاصقة (Sticky Notes) التي نلصقها على الحائط أو على مستند لتذكير أنفسنا بمعلومة مهمة دون أن تشوش على المحتوى الأصلي. إذن، التشبيه المذكور في السؤال دقيق. إذن الإجابة هي: **✓ صح**

سؤال س9: 9. يتيح جهاز الملتميتر في دوائر تينكركاد قياس التيار بالفولت.

الإجابة: س9: ✗ خطأ

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر وحدات القياس الأساسية: - **التيار الكهربائي** يقاس بوحدة **الأمبير (Ampere)**. - **الجهد الكهربائي** يقاس بوحدة **الفولت (Volt)**. **الخطوة 2 (التطبيق):** العبارة في السؤال تقول: "قياس التيار بالفولت". هذا يعني أنها تخلط بين الوحدتين. جهاز الملتميتر في تينكركاد، مثل أي ملتميتر حقيقي، عند ضبطه لقياس التيار، ستظهر النتيجة بوحدة الأمبير (أو ملي أمبير)، وليس بالفولت. **الخطوة 3 (النتيجة):** لذلك، العبارة خاطئة لأنها تذكر وحدة قياس خاطئة للتيار. إذن الإجابة هي: **✗ خطأ**

سؤال س10: 10. تكمن الفائدة الرئيسة في استخدام لوحة توصيل الدوائر الحقيقية في إمكانية نقل المكوّنات بسهولة من موضع إلى آخر في اللوحة عند الحاجة.

الإجابة: س10: ✓ صح

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنقارن بين طريقتين لبناء الدوائر الحقيقية: اللحام على لوحة مطبوعة (PCB) واستخدام لوحة التوصيل (Breadboard). عند اللحام، يكون المكون مثبتاً بشكل دائم ويصعب نقله. أما لوحة التوصيل، فهي مصممة خصيصاً للتجارب والنماذج الأولية. تحتوي على ثقوب متصلة داخلياً، مما يسمح بإدخال أسلاك ومكونات وإخراجها بسهولة شديدة دون الحاجة إلى اللحام. هذه السهولة في النقل والتعديل هي الميزة الأساسية التي تجعل لوحة التوصيل أداة تعليمية وتجريبية قيمة. إذن الإجابة هي: **✓ صح**

أي مما يلي يصف الفائدة الأساسية لاستخدام برامج محاكاة الدوائر الإلكترونية (مثل تينكركاد) في الهندسة؟

• أ) إتاحة التعديل على التوصيلات وإضافة المكونات أثناء تشغيل المحاكاة دون الحاجة لإيقافها.
• ب) تمكين المصمم من اختبار وظائف الدائرة دون الحاجة إلى بنائها الفعلي.
• ج) قياس الكميات الكهربائية المعقدة مثل التردد والشحنة بوحدة الفولت باستخدام الملتميتر.
• د) تغني المحاكاة عن الحاجة لاستخدام لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) في المنتج النهائي.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: تمكين المصمم من اختبار وظائف الدائرة دون الحاجة إلى بنائها الفعلي.

الشرح: ١. المحاكاة هي عملية استخدام برامج حاسوبية لتمثيل عمل الدائرة الإلكترونية بشكل افتراضي. ٢. تتيح هذه العملية للمصمم اكتشاف الأخطاء وتصحيح التوصيلات في بيئة آمنة وغير مكلفة. ٣. الهدف الأساسي هو ضمان سلامة التصميم وكفاءته قبل البدء في مرحلة الإنشاء المادي (مثل اللحام أو التجميع على لوحة PCB).

تلميح: فكر في الغرض من إنشاء نموذج افتراضي قبل شراء القطع الإلكترونية وتجميعها يدوياً.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

بناءً على معايير القياس في الهندسة الكهربائية، ما هي الطريقة الصحيحة لتوصيل جهازي الفولتميتر والأوميتر مع المكوّن المراد قياسه؟

• أ) على التوالي
• ب) على التوازي
• ج) الفولتميتر على التوالي والأوميتر على التوازي
• د) الفولتميتر على التوازي والأوميتر على التوالي

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: على التوازي

الشرح: ١. الفولتميتر يقيس فرق الجهد بين نقطتين، لذا يجب توصيله بفرع موازٍ للمكون لضمان تساوي الجهد. ٢. الأوميتر يوصل طرفاه بطرفي المكون (توازي) لقياس مقاومته وهو معزول عن المصدر. ٣. التوصيل على التوالي يستخدم للأميتر فقط ليتمكن التيار من المرور خلاله. ٤. لذا، الطريقة الصحيحة لكلا الجهازين المذكورين هي التوازي.

تلميح: تذكر أن التوصيل الذي يحافظ على نفس فرق الجهد بين المكون وجهاز القياس هو التوصيل الذي يتفرع فيه المسار.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

ما هي الطريقة الصحيحة لتوصيل جهازي الفولتميتر والأوميتر عند قياس الخصائص الكهربائية لمكون ما في الدائرة؟

• أ) توصيل كلا الجهازين على التوازي مع المكون المراد قياسه.
• ب) توصيل كلا الجهازين على التوالي مع المكون المراد قياسه.
• ج) توصيل الفولتميتر على التوالي والأوميتر على التوازي.
• د) توصيل الفولتميتر على التوازي والأوميتر على التوالي.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: توصيل كلا الجهازين على التوازي مع المكون المراد قياسه.

الشرح: ١. الفولتميتر يقيس فرق الجهد بين نقطتين، لذا يجب توصيله بشكل متفرع (على التوازي) مع المكون. ٢. الأوميتر يقيس المقاومة عن طريق تمرير تيار صغير وقياس الجهد الناتج، لذا يوصل أيضاً على التوازي مع المكون (بشرط فصل مصدر الطاقة). ٣. التوصيل على التوالي يستخدم فقط لجهاز الأميتر لقياس التيار المار في المسار. ٤. العبارة التي تدعي توصيلهما على التوالي هي عبارة خاطئة تقنياً.

تلميح: فكر في كيفية قياس فرق الجهد (الفولت) والمقاومة (الأوم) مقارنة بقياس التيار (الأمبير).

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

بناءً على مبادئ الهندسة الكهربائية، ما مدى صحة العبارة التالية: "يُوصّل جهاز الفولتميتر وجهاز الأوميتر على التوالي مع المكوّن الذي يتم قياسه"؟

• أ) صحيحة؛ لأن التوصيل على التوالي يضمن مرور التيار الكافي لتشغيل حساسات الجهاز.
• ب) خاطئة؛ لأن الفولتميتر يُوصل على التوازي، والأوميتر يُوصل على التوازي مع مكون معزول عن الطاقة.
• ج) صحيحة؛ وتُستخدم هذه الطريقة خصيصاً عند إجراء المحاكاة الرقمية لتجنب تلف المكونات.
• د) خاطئة؛ لأن الفولتميتر يُوصل على التوالي دائماً، بينما الأوميتر فقط هو من يُوصل على التوازي.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: خاطئة؛ لأن الفولتميتر يُوصل على التوازي، والأوميتر يُوصل على التوازي مع مكون معزول عن الطاقة.

الشرح: ١. القاعدة الأساسية للفولتميتر هي التوصيل على التوازي (Parallel) لقياس فرق الجهد بين نقطتين. ٢. الأوميتر يُوصل أيضاً على التوازي مع المكون المراد قياس مقاومته بشرط أن يكون المكون معزولاً تماماً عن مصدر الطاقة. ٣. التوصيل على التوالي (Series) هو الطريقة المخصصة لجهاز الأميتر لقياس شدة التيار المار في المكون. ٤. بناءً على ذلك، العبارة التي تقترح توصيلهما على التوالي هي عبارة خاطئة تقنياً.

تلميح: تذكر أن الفولتميتر يقيس فرق الجهد بين نقطتين، بينما الأوميتر يتطلب عدم وجود تيار خارجي في المكون.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط

ما الفائدة الأساسية التي تجعل لوحة توصيل الدوائر (Breadboard) الأداة المفضلة عند بناء النماذج الأولية للهندسة الإلكترونية؟

• أ) توفير اتصال دائم وثابت للمكونات لحمايتها من العوامل الخارجية.
• ب) القدرة على نقل وتعديل مواضع المكونات بسهولة دون الحاجة للحام.
• ج) تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر داخل الدائرة المصممة تلقائياً.
• د) القدرة على محاكاة عمل الدائرة برمجياً قبل البدء في التوصيل الفيزيائي.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: القدرة على نقل وتعديل مواضع المكونات بسهولة دون الحاجة للحام.

الشرح: ١. لوحة التوصيل مصممة خصيصاً للتجارب والنمذجة الأولية السريعة. ٢. تحتوي على ثقوب متصلة داخلياً بمسارات معدنية تتيح إدخال المكونات يدوياً. ٣. هذه الخاصية توفر للمهندس مرونة عالية لتغيير التصميم وتصحيح الأخطاء بسرعة، حيث يمكن إزالة أي مكون ونقله دون الحاجة لاستخدام أدوات اللحام الدائم.

تلميح: فكر في الغرض من النماذج الأولية والحاجة للتعديل المستمر أثناء عملية التصميم.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

بناءً على مبادئ القياس الكهربائي الهندسي، ما هي الطريقة الصحيحة لتوصيل جهازي الفولتميتر (لقياس الجهد) والأوميتر (لقياس المقاومة) بالمكون المراد قياسه؟

• أ) يُوصّل كلاهما على التوالي مع المكوّن
• ب) يُوصّل كلاهما على التوازي مع المكوّن
• ج) يُوصّل الفولتميتر على التوازي والأوميتر على التوالي
• د) يُوصّل الفولتميتر على التوالي والأوميتر على التوازي

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: يُوصّل كلاهما على التوازي مع المكوّن

الشرح: ١. القاعدة الأساسية لقياس الجهد (الفولت) هي توصيل الفولتميتر على التوازي مع المكون المراد قياس الجهد عليه. ٢. جهاز الأوميتر يُستخدم لقياس المقاومة ويُوصل أيضاً على التوازي مع المكون (بشرط أن يكون معزولاً عن مصدر الطاقة). ٣. التوصيل على التوالي مخصص فقط لجهاز الأميتر الذي يقيس شدة التيار المار في المسار. ٤. العبارة التي تدعي توصيلهما على التوالي هي عبارة خاطئة هندسياً.

تلميح: تذكر أن جهاز قياس فرق الجهد يحتاج للاتصال بنقطتين مختلفتين دون قطع مسار التيار الأساسي.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

عند العمل على محاكاة دائرة إلكترونية باستخدام برنامج تينكركاد (Tinkercad)، ما هو الإجراء التقني الصحيح المطلوب لتعديل مكونات الدائرة أو توصيلاتها؟

• أ) يمكن تعديل الأسلاك فقط دون الحاجة لإيقاف المحاكاة الجارية.
• ب) يمكن تعديل قيم المقاومات فقط أثناء المحاكاة دون إيقافها.
• ج) يجب إيقاف المحاكاة أولاً قبل التمكن من إجراء أي تعديلات على الدائرة.
• د) تتم التعديلات تلقائياً بمجرد سحب المكونات الجديدة أثناء عمل المحاكاة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: يجب إيقاف المحاكاة أولاً قبل التمكن من إجراء أي تعديلات على الدائرة.

الشرح: ١. برامج المحاكاة تقوم بحسابات معقدة للقيم الكهربائية بناءً على الحالة الراهنة للتوصيلات. ٢. التغيير في المكونات أثناء جريان التيار (المحاكاة) قد يؤدي إلى نتائج غير مستقرة أو أخطاء في الحسابات. ٣. لذلك، تفرض بيئة تينكركاد تقنياً إيقاف المحاكاة (Stop Simulation) لتحرير العناصر وتعديلها. ٤. النتيجة: لا يمكن التعديل أثناء التشغيل النشط للمحاكاة.

تلميح: فكر في كيفية معالجة البرنامج للبيانات والحسابات الكهربائية (الجهد والتيار) أثناء التشغيل الفعلي.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

ما هي الطريقة الصحيحة والموحدة لتوصيل كل من جهاز الفولتميتر (لقياس الجهد) وجهاز الأوميتر (لقياس المقاومة) مع المكون المراد قياسه؟

• أ) على التوالي
• ب) على التوازي
• ج) توصيل مختلط (توالي وتوازي معاً)
• د) توصيل عشوائي لا يؤثر على القياس

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: على التوازي

الشرح: ١. القاعدة الأساسية في القياسات الكهربائية تنص على أن الفولتميتر يوصل دائماً على التوازي لقياس فرق الجهد. ٢. الأوميتر يُوصل أيضاً على التوازي مع المكون (مع التأكد من فصل الطاقة عن الدائرة). ٣. التوصيل على التوالي مخصص فقط لجهاز الأميتر الذي يقيس شدة التيار المار في المسار. ٤. العبارة الأصلية في الكتاب كانت خاطئة لأنها نصت على التوصيل التوالي لهما.

تلميح: تذكر أن أجهزة قياس الجهد والمقاومة تحتاج لمسار موازٍ للمكون لتتمكن من مقارنة أو قياس الخصائص الكهربائية دون قطع المسار الأصلي للتيار.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

كيف يجب توصيل الفولتميتر والأوميتر عند قياس قيمتهما في دائرة كهربائية؟

• أ) يُوصل كلاهما على التوالي مع المكون المراد قياس قيمته.
• ب) يُوصل كلاهما على التوازي مع المكون المراد قياس قيمته.
• ج) يُوصل الفولتميتر على التوالي والأوميتر على التوازي.
• د) يُوصل الفولتميتر على التوازي والأوميتر على التوالي.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: يُوصل كلاهما على التوازي مع المكون المراد قياس قيمته.

الشرح: ١. الفولتميتر يقاس الجهد (فرق الجهد) بين نقطتين، لذا يجب توصيله على التوازي حول المكون لقياس هذا الفرق دون تغيير مسار التيار. ٢. الأوميتر يقيس المقاومة، ويجب توصيله على التوازي مع المكون بعد فصله عن مصدر الطاقة وعزله عن الدائرة لتجنب تأثيرات أخرى. ٣. التوصيل على التوالي يغير من خصائص الدائرة الأصلية ويسبب أخطاء في القياس.

تلميح: تذكر قاعدة توصيل أجهزة القياس: الفولتميتر لقياس الجهد، والأوميتر لقياس المقاومة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

أي من الجمل التالية تصف استخدامات مفاتيح الضغط بشكل صحيح؟

• أ) تستخدم كمفاتيح أساسية في لوحات التحكم بالمحركات الكهربائية الكبيرة.
• ب) تستخدم حصرياً في أنظمة الإنذار ضد الحريق.
• ج) تستخدم في الآلات الحاسبة، الأجهزة المنزلية في المطبخ، والأقفال المغناطيسية.
• د) تستخدم بشكل أساسي كمصدر للطاقة في أجهزة التبريد والتكييف.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: تستخدم في الآلات الحاسبة، الأجهزة المنزلية في المطبخ، والأقفال المغناطيسية.

الشرح: ١. مفتاح الضغط (Push-button Switch) هو مكون كهربائي يعمل بمبدأ الضغط الميكانيكي. ٢. عند الضغط عليه، يكمل الدائرة الكهربائية ليمرر التيار، وعند تحريره ينقطع التيار. ٣. الأجهزة المذكورة (الآلات الحاسبة، أجهزة المطبخ، الأقفال المغناطيسية) تحتاج إلى هذا النوع من التحكم المؤقت. ٤. لذلك الجملة صحيحة.

تلميح: مفتاح الضغط يمرر التيار عند الضغط عليه ويتوقف عند تحريره. فكر في الأجهزة التي تتطلب ضغطاً لتشغيلها.

التصنيف: سؤال اختبار | المستوى: متوسط