صفحة 42 - كتاب الهندسة - الصف 11 - الفصل 1 - المنهج السعودي - وزارة التعليم

📚 معلومات الصفحة

الكتاب: كتاب الهندسة - الصف 11 - الفصل 1 | المادة: الهندسة | المرحلة: الصف 11 | الفصل الدراسي: 1

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

نوع المحتوى: درس تعليمي

📝 ملخص الصفحة

📚 دائرة كهربائية مختلطة (توالي وتوازي)

المفاهيم الأساسية

* الدائرة المختلطة: دائرة تحتوي على مقاومات موصولة على التوالي وعلى التوازي معاً.

خريطة المفاهيم

```markmap

ما أتعلمه الآن (من الصفحة 34 و 36 و 37 و 38 و 39 و 40 و 41 و 42): قانون أوم وطرق التوصيل

قانون أوم (Ohm's Law)

المكتشف

الفيزيائي الألماني جورج سيمون أوم.
اكتشف العلاقة عام 1827م.

العلاقة الرياضية

I = \frac{V}{R}
I: شدة التيار (يتناسب طرديًا مع V).
V: فرق الجهد.
R: المقاومة.

تطبيقات القانون

يطبق على الدوائر ذات المقاومات المتعددة.
تُحسب المقاومة الإجمالية للدائرة بأكملها.
يُستخدم لدراسة قيم V، I، R لكل مكون في الدائرة.

حدود التطبيق

لا يمكن تطبيقه على الأجهزة التي لا تبقى فيها المقاومة ثابتة (مثل: الصمامات الثنائية والترانزستورات).

طرق توصيل المقاومات

التوصيل على التوالي (Series)

جميع المكونات متصلة متتالية (من طرف إلى طرف).
يشكل مسارًا واحدًا لحركة التيار.
لا يوجد تفرع للتيار.

#### حساب الدائرة على التوالي

المقاومة الإجمالية: R_T = R_1 + R_2 + ...
التيار الكلي: I = \frac{V}{R_T}
فرق الجهد على كل مقاومة: V_n = I \times R_n

#### خصائص التوصيل على التوالي (من الصفحة 40)

نفس شدة التيار: تيار واحد يمر عبر جميع المقاومات.

#### مثال تطبيقي

المعطيات: R_1 = 30k\Omega, R_2 = 60k\Omega, V = 9V
الحل:

- R_T = 30k\Omega + 60k\Omega = 90k\Omega

- I = \frac{9V}{90k\Omega} = 0.1 mA

- V_1 = 0.1mA \times 30k\Omega = 3V

- V_2 = 0.1mA \times 60k\Omega = 6V

#### تمرين تطبيقي (صفحة 39)

عند توصيل مقاومتين متماثلتين على التوالي بمصدر ذي مقاومة داخلية ضئيلة:

- تزداد المقاومة الكلية للدائرة.

- تأثير ذلك على شدة التيار: تنخفض.

التوصيل على التوازي (Parallel)

جميع المكونات متصلة بصورة متوازية.
تشكل مجموعتين من النقاط الكهربائية المشتركة.
يوجد تفرع للتيار الكهربائي.

#### حساب الدائرة على التوازي

المقاومة الإجمالية: \frac{1}{R_T} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + ... أو R_T = \frac{R_1 \times R_2}{(R_1 + R_2)}
التيار الكلي: I_T = I_1 + I_2 + ... أو I_T = \frac{V}{R_T}
فرق الجهد: يكون متساوياً على جميع المقاومات المتوازية.

#### خصائص التوصيل على التوازي (من الصفحة 40)

نفس فرق الجهد: نفس قيمة فرق الجهد عند أطراف جميع المقاومات.

#### مثال تطبيقي

المعطيات: R_1 = 3k\Omega, R_2 = 6k\Omega, V = 9V
الحل:

- R_T = \frac{3k\Omega \times 6k\Omega}{(3k\Omega + 6k\Omega)} = 2k\Omega

- I_1 = \frac{9V}{3k\Omega} = 3mA

- I_2 = \frac{9V}{6k\Omega} = 1.5mA

- I_T = 3mA + 1.5mA = 4.5mA

#### تمرين تطبيقي (صفحة 39)

عند توصيل مقاومتين مختلفتين (R1, R2) على التوازي:

- فرق الجهد: متساوٍ عند أطرافهما.

- شدة التيار: مختلفة في كل منهما (تتناسب عكسياً مع المقاومة).

- المقاومة المكافئة: لا تساوي مجموع المقاومتين (R ≠ R1 + R2).

الأجهزة الكهربائية (من الصفحة 40)

جهاز الأميتر (Ammeter)

الوظيفة: يقيس شدة التيار.
طريقة التوصيل: على التوالي في الدائرة.

جهاز الفولتميتر (Voltmeter)

الوظيفة: يقيس فرق الجهد.
طريقة التوصيل: على التوازي في الدائرة.

الطاقة والقدرة (من الصفحة 40)

الطاقة الكهربائية

الوحدة: الجول (J).

القدرة الكهربائية

الوحدة: الواط (W).

مثال تطبيقي: دائرة مختلطة (توالي وتوازي)

الهدف

إيجاد فرق الجهد بين النقطة A والنقطة B.

خطوات الحل

#### الخطوة الأولى: تبسيط الدائرة

تحديد المقاومات المتصلة على التوالي (R3, R4, R5).
حساب المقاومة المكافئة لها:

- R_{3,4,5} = R3 + R4 + R5

- R_{3,4,5} = 4Ω + 8Ω + 6Ω = 18Ω

#### الخطوة الثانية: رسم الدائرة المكافئة المبسطة

استبدال R3, R4, R5 بمقاومة واحدة مكافئة (18Ω).
تصبح الدائرة الجديدة تحتوي على:

- مصدر جهد (V).

- مقاومة R1 (11Ω) على التوالي مع...

- فرع متوازي يحتوي على R2 (18Ω) و R3,4,5 (18Ω).

#### الخطوة الثالثة: حساب المقاومة المكافئة للتوازي

حساب المقاومة المكافئة للفرع المتوازي (R2 // R3,4,5):

- R_{2//3,4,5} = \frac{R_{3,4,5} \times R_2}{R_{3,4,5} + R_2} = \frac{18 \times 18}{18 + 18} = 9Ω

#### الخطوة الرابعة: حساب المقاومة الكلية للدائرة

حساب المقاومة الكلية (Rₜ) بعد توصيل R1 على التوالي مع المقاومة المكافئة للتوازي:

- Rₜ = R₁ + R_{2,3,4,5} = 11 + 9 = 20Ω

#### الخطوة الخامسة: حساب التيارات وفروق الجهد

التيار عبر R2 (I₂): 1A.
فرق الجهد عبر R2 (V₂): V₂ = I₂ \times R₂ = 1 \times 18 = 18V
فرق الجهد عبر R3,4,5: يساوي V₂ (لأنهما على التوازي) = 18V.
التيار عبر R3,4,5 (I₃,₄,₅): I₃,₄,₅ = \frac{V₃,₄,₅}{R₃,₄,₅} = \frac{18}{18} = 1A
التيار الكلي (Iₜ): Iₜ = I₂ + I₃,₄,₅ = 1 + 1 = 2A

#### الخطوة السادسة: حساب فرق الجهد بين A و B (V_AB)

V_{AB} = Iₜ \times Rₜ = 2 \times 20 = 40V

تمارين تطبيقية (من الصفحة 41)

تمرين 5: دائرة مصباحين على التوالي

المهمة: تحليل دائرة تحتوي على مصباحين متطابقين (X1, X2) ومصدر (V) ومفتاح (S) على التوالي.
السؤال: هل سيصدر المصباحان نفس كمية الإضاءة عند إغلاق المفتاح؟ وضح إجابتك.

تمرين 6: دائرة مقاومات على التوازي

المهمة: تحليل دائرة تحتوي على ثلاث مقاومات (R1=200Ω, R2=50Ω, R3=40Ω) موصلة على التوازي مع مصدر جهد 20V.
المطلوب:

1. رسم مخطط الدائرة (يوجد شبكة رسم مخصصة).

2. إيجاد المقاومة الكلية (R).

3. إيجاد قراءة جهاز الأميتر (I) عند إغلاق المفتاح S.

تمرين تطبيقي: دائرة مختلطة (من الصفحة 42)

المعطيات

المقاومات: R_1 = 100Ω، R_2 = 50Ω، R_3 = 50Ω.
قراءة الأميتر (A): 0.8A.
توصيل الدائرة: R1 على التوالي مع فرع متوازي يحتوي على R2 و R3.

المطلوب حسابياً

المقاومة الكلية للدائرة.

شدة التيار عبر كل مقاومة.

قراءة جهاز الفولتميتر (V).

المطلوب عملياً

توضيح كيفية توصيل الأميتر والفولتميتر في الدائرة الكهربائية عملياً.

```

نقاط مهمة

* تحتوي الصفحة على تمرين لحساب قيم دائرة مختلطة (توالي وتوازي) باستخدام قانون أوم.

* التمرين يتطلب حساب المقاومة الكلية، التيار في كل فرع، وفرق جهد المصدر.

* هناك جزء عملي يتعلق بكيفية توصيل أجهزة القياس (الأميتر والفولتميتر) في الدائرة.

📋 المحتوى المنظم

📖 محتوى تعليمي مفصّل

نوع: محتوى تعليمي

7

نوع: محتوى تعليمي

في الشكل أدناه للمصدر فرق جهد V، مع افتراض أن المقاومات الداخلية لكل من مصدر الطاقة وجهاري القياس (A) والفولتميتر (V) غير محتسبة.

نوع: محتوى تعليمي

تمتلك المقاومات القيم الآتية: R1 = 100Ω و R2 = 50Ω و R3 = 50Ω، ويعرض جهاز الأميتر القراءة 0.8A، بناءً على ذلك احسب الآتي:

1

نوع: QUESTION_HOMEWORK

المقاومة الكلية للدائرة.

2

نوع: QUESTION_HOMEWORK

شدة التيار المار عبر كل مقاومة.

3

نوع: QUESTION_HOMEWORK

قراءة جهاز الفولتميتر.

نوع: QUESTION_ACTIVITY

استعن بعمل الفيزياء وحاول أن تطبقها عمليًا بإشراف المعلم أو المحضر، ثم وضح كيف يتم توصيل كلاً من الأميتر والفولتميتر بالدائرة الكهربائية؟

🔍 عناصر مرئية

Circuit Diagram for Question 7

An electrical circuit diagram showing a voltage source (V) connected in series with a resistor R1. An ammeter (A) is placed in series with R1. Resistors R2 and R3 are connected in parallel to each other, and this parallel combination is connected in series with R1 and the ammeter. A voltmeter (V) is connected in parallel across the voltage source.

📄 النص الكامل للصفحة

7

في الشكل أدناه للمصدر فرق جهد V، مع افتراض أن المقاومات الداخلية لكل من مصدر الطاقة وجهاري القياس (A) والفولتميتر (V) غير محتسبة.

تمتلك المقاومات القيم الآتية: R1 = 100Ω و R2 = 50Ω و R3 = 50Ω، ويعرض جهاز الأميتر القراءة 0.8A، بناءً على ذلك احسب الآتي:

--- SECTION: 1 ---
المقاومة الكلية للدائرة.

--- SECTION: 2 ---
شدة التيار المار عبر كل مقاومة.

--- SECTION: 3 ---
قراءة جهاز الفولتميتر.

استعن بعمل الفيزياء وحاول أن تطبقها عمليًا بإشراف المعلم أو المحضر، ثم وضح كيف يتم توصيل كلاً من الأميتر والفولتميتر بالدائرة الكهربائية؟

--- VISUAL CONTEXT ---
**DIAGRAM**: Circuit Diagram for Question 7
Description: An electrical circuit diagram showing a voltage source (V) connected in series with a resistor R1. An ammeter (A) is placed in series with R1. Resistors R2 and R3 are connected in parallel to each other, and this parallel combination is connected in series with R1 and the ammeter. A voltmeter (V) is connected in parallel across the voltage source.
Key Values: R1 = 100Ω, R2 = 50Ω, R3 = 50Ω, Ammeter reading = 0.8A
Context: This diagram illustrates a series-parallel circuit used to calculate total resistance, current through each component, and voltage drop across the source, based on given resistance values and ammeter reading.

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 2

سؤال س: توصيل الأميتر (A): استعن بمعمل الفيزياء وحاول أن تطبقها عمليًا بإشراف المعلم أو المحضّر، ثم وضح كيف يتم توصيل كلاً من الأميتر والفولتميتر بالدائرة الكهربائية ؟

الإجابة: س: توصيل الأميتر (A) يُوصّل على التوالي (Series) مع الجزء المراد قياس تياره.

خطوات الحل:

**الشرح:** لنفهم هذا السؤال، علينا أولاً أن نعرف وظيفة الأميتر. الأميتر هو جهاز يستخدم لقياس شدة التيار الكهربائي المار في جزء معين من الدائرة. الفكرة هنا هي أننا نريد قياس التيار الذي يمر فعلياً عبر ذلك الجزء. لكي نقيس التيار بدقة، يجب أن يمر نفس التيار الذي يمر في ذلك الجزء من الدائرة عبر جهاز الأميتر نفسه. لذلك، لكي يمر نفس التيار، يجب أن نضع الأميتر في نفس المسار الذي يسلكه التيار. وهذا يعني توصيله بحيث يكون جزءاً من المسار نفسه، أي أننا نفتح الدائرة عند النقطة التي نريد القياس عندها، ونضع الأميتر بين هاتين النقطتين ليكمل المسار. هذا النوع من التوصيل، حيث يوصل الجهاز في نفس المسار بحيث يمر فيه نفس التيار، يسمى التوصيل على التوالي. إذن الإجابة هي: **يُوصّل على التوالي (Series) مع الجزء المراد قياس تياره.**

سؤال س: توصيل الفولتميتر (V): استعن بمعمل الفيزياء وحاول أن تطبقها عمليًا بإشراف المعلم أو المحضّر، ثم وضح كيف يتم توصيل كلاً من الأميتر والفولتميتر بالدائرة الكهربائية ؟

الإجابة: س: توصيل الفولتميتر (V) يُوصّل على التوازي (Parallel) بين طرفي العنصر.

خطوات الحل:

**الشرح:** لنفهم هذا السؤال، علينا أولاً أن نعرف وظيفة الفولتميتر. الفولتميتر هو جهاز يستخدم لقياس فرق الجهد (الفولتية) بين نقطتين في الدائرة الكهربائية. الفكرة هنا مختلفة عن الأميتر. نحن لا نريد قياس التيار المار، بل نريد قياس فرق الطاقة الكهربائية (الجهد) بين طرفي عنصر معين، مثل مقاومة أو مصباح. لكي نقيس فرق الجهد بين نقطتين بدقة، يجب أن يكون جهاز القياس متصلاً بهاتين النقطتين مباشرة، ولكن دون أن يمر عبره تيار كبير من الدائرة الرئيسية. إذا مر تيار كبير عبر الفولتميتر، فسوف يغير من سلوك الدائرة ولن نحصل على قراءة صحيحة للجهد الأصلي. لذلك، نوصله بحيث يكون متصلاً بالطرفين المراد القياس بينهما، ولكن في مسار منفصل موازٍ للعنصر. هذا يعني أن معظم التيار سيسير في المسار الأصلي (عبر العنصر)، بينما يمر جزء صغير جداً (شبه معدوم) عبر الفولتميتر ليقيس الجهد فقط. هذا النوع من التوصيل، حيث يوصل الجهاز بين نقطتين في مسار منفصل موازٍ للمسار الرئيسي، يسمى التوصيل على التوازي. إذن الإجابة هي: **يُوصّل على التوازي (Parallel) بين طرفي العنصر.**

🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة

عدد البطاقات: 5 بطاقة لهذه الصفحة

عند الرغبة في قياس خصائص دائرة كهربائية، ما هي الطريقة التقنية الصحيحة لتوصيل جهازي الأميتر (A) والفولتميتر (V) لضمان دقة القراءات؟

أ) يُوصّل الأميتر على التوازي لقياس التيار، والفولتميتر على التوالي لقياس الجهد.
ب) يُوصّل كلا الجهازين (الأميتر والفولتميتر) على التوالي لضمان استمرارية التيار.
ج) يُوصّل الأميتر على التوالي (Series)، بينما يُوصّل الفولتميتر على التوازي (Parallel).
د) يُوصّل كلا الجهازين (الأميتر والفولتميتر) على التوازي لتجنب احتراق المقاومات.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: يُوصّل الأميتر على التوالي (Series)، بينما يُوصّل الفولتميتر على التوازي (Parallel).

الشرح: 1. الأميتر: يُستخدم لقياس شدة التيار، ولكي يمر التيار المراد قياسه عبر الجهاز، يجب أن يوضع في نفس المسار، وهذا هو التوصيل على التوالي (Series). 2. الفولتميتر: يُستخدم لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين، لذا يُوصل بين طرفي العنصر المراد قياس جهده في مسار منفصل، وهذا هو التوصيل على التوازي (Parallel). 3. النتيجة النهائية: الأميتر توالي، والفولتميتر توازي.

تلميح: فكر في الجهاز الذي يجب أن يمر من خلاله التيار بالكامل ليتمكن من قياسه، والجهاز الذي يقيس فرق الطاقة بين نقطتين.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط

ما الطريقة الهندسية القياسية لتوصيل جهازي الأميتر (A) والفولتميتر (V) في الدائرة الكهربائية لضمان دقة قياسات التيار والجهد؟

أ) يوصل الأميتر على التوازي لتقليل المقاومة، والفولتميتر على التوالي لزيادة الدقة.
ب) يوصل كلا الجهازين على التوالي لضمان مرور نفس شدة التيار عبرهما.
ج) يوصل الأميتر على التوالي (Series) والفولتميتر على التوازي (Parallel).
د) يوصل كلا الجهازين على التوازي لقياس فرق الجهد والتيار عند نفس النقطة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: يوصل الأميتر على التوالي (Series) والفولتميتر على التوازي (Parallel).

الشرح: 1. توصيل الأميتر: يُدمج في الدائرة على التوالي (Series) ليمر التيار المراد قياسه عبره مباشرة. 2. توصيل الفولتميتر: يُوصل على التوازي (Parallel) بين طرفي العنصر المراد قياس فرق الجهد بينهما. 3. هذه القواعد تضمن أقل تأثير ممكن للجهاز على أداء الدائرة الكهربائية الأصلية.

تلميح: تذكر أن الأميتر يجب أن يمر فيه التيار بالكامل، بينما الفولتميتر يقيس فرق الجهد بين نقطتين.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط

ما هي الطريقة الهندسية الصحيحة لتوصيل جهازي الأميتر والفولتميتر في الدائرة الكهربائية لضمان قياس دقيق للمؤشرات؟

أ) يوصل الأميتر على التوازي والفولتميتر على التوالي.
ب) يوصل الأميتر على التوالي والفولتميتر على التوازي.
ج) يتم توصيل كلا الجهازين على التوالي لضمان تدفق التيار.
د) يتم توصيل كلا الجهازين على التوازي لتقليل المقاومة الكلية.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: يوصل الأميتر على التوالي والفولتميتر على التوازي.

الشرح: 1. الأميتر: يهدف لقياس شدة التيار المار، لذا يجب أن يمر التيار بالكامل عبره، مما يتطلب وضعه في مسار التيار نفسه (توصيل توالي). 2. الفولتميتر: يهدف لقياس فرق الجهد بين نقطتين، لذا يوصل بينهما في مسار مستقل لضمان عدم سحب تيار كبير من المسار الأصلي (توصيل توازي). 3. النتيجة: التوصيل القياسي هو (أميتر/توالي) و (فولتميتر/توازي).

تلميح: فكر في كيفية مرور التيار عبر الجهاز لقياسه، وكيفية قياس فرق الجهد بين نقطتين.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط

كيف يتم توصيل جهازي الأميتر والفولتميتر في الدائرة الكهربائية لضمان قياس دقيق لكل من شدة التيار وفرق الجهد؟

أ) يُوصّل الأميتر على التوازي، والفولتميتر على التوالي مع العنصر.
ب) يُوصّل الأميتر على التوالي، والفولتميتر على التوازي بين طرفي العنصر.
ج) يُوصّل كلاهما على التوالي لضمان مرور التيار الكهربائي بالكامل.
د) يُوصّل كلاهما على التوازي لضمان ثبات الجهد الكهربائي في الدائرة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: يُوصّل الأميتر على التوالي، والفولتميتر على التوازي بين طرفي العنصر.

الشرح: 1. الأميتر: صُمم ليقيس تدفق التيار، لذا يجب أن يكون جزءاً من المسار نفسه ليمر عبره التيار بالكامل، وهو ما يسمى التوصيل على التوالي (Series). 2. الفولتميتر: صُمم ليقيس فرق الجهد بين نقطتين، لذا يوضع في مسار مستقل موازٍ للعنصر المقاس لضمان عدم تغيير خصائص الدائرة، وهو ما يسمى التوصيل على التوازي (Parallel).

تلميح: تذكر أن الأميتر يجب أن يمر من خلاله التيار المراد قياسه، بينما يقيس الفولتميتر فرق الجهد بين نقطتين.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط

وضح الطريقة الصحيحة لتوصيل جهازي الأميتر (A) والفولتميتر (V) في الدائرة الكهربائية لقياس خصائصها؟

أ) يُوصّل الأميتر على التوازي، بينما يُوصّل الفولتميتر على التوالي.
ب) يُوصّل الأميتر على التوالي، بينما يُوصّل الفولتميتر على التوازي.
ج) يُوصّل كلاً من الأميتر والفولتميتر على التوالي في المسار الرئيسي.
د) يُوصّل كلاً من الأميتر والفولتميتر على التوازي مع مصدر الجهد.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: يُوصّل الأميتر على التوالي، بينما يُوصّل الفولتميتر على التوازي.

الشرح: 1. الأميتر: يُستخدم لقياس شدة التيار المار، لذا يجب وضعه في نفس مسار التيار (على التوالي) لضمان مرور نفس شدة التيار المراد قياسه عبر الجهاز. 2. الفولتميتر: يُستخدم لقياس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين، لذا يُوصل في مسار مستقل موازٍ للعنصر المراد قياس جهده (على التوازي).

تلميح: تذكر أن أحدهما يجب أن يمر عبره التيار بالكامل، والآخر يقيس فرق الجهد بين نقطتين.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط