مسائل تدريبية

📚 معلومات الصفحة

الكتاب: كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 2 | المادة: الفيزياء | المرحلة: الصف 12 | الفصل الدراسي: 2

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

📋 المحتوى المنظم

📖 محتوى تعليمي مفصّل

نوع: محتوى تعليمي

يمكن أن تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية خلال مادة ما يمكن أن تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية خلال المادة أيضاً؛ فسقوط أشعة الشمس على كأس زجاجية بها ماء مثال على انتقال موجات الضوء خلال ثلاث مواد مختلفة؛ الهواء والزجاج والماء، وهي مواد غير موصلة للكهرباء، وتسمى العوازل الكهربائية، وتكون سرعة الموجة الكهرومغناطيسية خلال العازل دائماً أقل من سرعتها في الفراغ، ويمكن حسابها بالعلاقة:

نوع: محتوى تعليمي

v = c/√K

نوع: محتوى تعليمي

، وتقاس سرعة الضوء c بوحدة m/s، أما العزل الكهربائي النسبي K فليس له وحدات. وفي الفراغ 1.000054=K وسرعة الموجة في الفراغ تساوي c. وفي الهواء أيضاً أقل قليلاً من c.

نوع: محتوى تعليمي

مسائل تدريبية

19

نوع: QUESTION_HOMEWORK

ما مقدار سرعة الموجة الكهرومغناطيسية المنتقلة في الهواء؟ استخدم العلاقة c = 299792458 m/s في حساباتك.

20

نوع: QUESTION_HOMEWORK

إذا كان ثابت العزل الكهربائي للماء 1.77، فما مقدار سرعة انتقال الضوء في الماء؟

21

نوع: QUESTION_HOMEWORK

إذا كانت سرعة الضوء خلال مادة ما 2.43 × 108 m/s، فما مقدار ثابت العزل الكهربائي للمادة؟

الشكل 6-5

نوع: FIGURE_REFERENCE

الشكل 6-5 يؤكد مصدر التيار المتردد

نوع: محتوى تعليمي

تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية كما في الشكل 6-5. وهوائي هو سلك يتصل بمصدر لبث واستقبال التيار المتناوب المصمم لبث واستقبال الموجات الكهرومغناطيسية. ويبولد المصدر المتناوب فرق جهد متغيراً في أهوائي الذي يهتز بتردده مساوٍ لتردد المصدر المتناوب، ويولد فرق الجهد المتبادل في أهوائي مجالاً كهربائياً متغيراً، والمجال الكهربائي المتغير بدوره يولد مجالاً مغناطيسياً متغيراً، والمجال المغناطيسي المتغير متعامداً مع الصفحة. وعلى الرغم من أن المجال المغناطيسي يتولد من المجال الكهربائي المتغير، إلا أنه ينتشر مبتعداً عن الهوائي. وينشأ عن ترابط المجالات الكهربائية والمغناطيسية معاً موجات كهرومغناطيسية تنتشر في الفضاء بسرعة الضوء.

نوع: محتوى تعليمي

(b) و (c).

🔍 عناصر مرئية

الشكل 6-5 (a)

Diagram (a) shows an antenna labeled 'الهوائي' with electric field lines originating from it, labeled 'مجال كهربائي'. The electric field lines are shown as loops around the antenna. There are '+' and '-' signs indicating polarity.

الشكل 6-5 (b)

Diagram (b) shows a pair of antennas with electric field lines (loops) and magnetic field lines (concentric circles around the antennas). The magnetic field lines are perpendicular to the electric field lines and the direction of propagation. '+' and '-' signs indicate polarity.

الشكل 6-5 (c)

Diagram (c) shows propagating electromagnetic waves. It depicts oscillating electric field lines (shown as loops expanding outwards) and magnetic field lines (shown as concentric circles expanding outwards), perpendicular to each other and to the direction of propagation. The waves are shown radiating away from the source.

📄 النص الكامل للصفحة

يمكن أن تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية خلال مادة ما يمكن أن تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية خلال المادة أيضاً؛ فسقوط أشعة الشمس على كأس زجاجية بها ماء مثال على انتقال موجات الضوء خلال ثلاث مواد مختلفة؛ الهواء والزجاج والماء، وهي مواد غير موصلة للكهرباء، وتسمى العوازل الكهربائية، وتكون سرعة الموجة الكهرومغناطيسية خلال العازل دائماً أقل من سرعتها في الفراغ، ويمكن حسابها بالعلاقة:

v = c/√K

، وتقاس سرعة الضوء c بوحدة m/s، أما العزل الكهربائي النسبي K فليس له وحدات. وفي الفراغ 1.000054=K وسرعة الموجة في الفراغ تساوي c. وفي الهواء أيضاً أقل قليلاً من c.

--- SECTION: مسائل تدريبية ---
مسائل تدريبية

--- SECTION: 19 ---
ما مقدار سرعة الموجة الكهرومغناطيسية المنتقلة في الهواء؟ استخدم العلاقة c = 299792458 m/s في حساباتك.

--- SECTION: 20 ---
إذا كان ثابت العزل الكهربائي للماء 1.77، فما مقدار سرعة انتقال الضوء في الماء؟

--- SECTION: 21 ---
إذا كانت سرعة الضوء خلال مادة ما 2.43 × 108 m/s، فما مقدار ثابت العزل الكهربائي للمادة؟

--- SECTION: الشكل 6-5 ---
الشكل 6-5 يؤكد مصدر التيار المتردد

تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية كما في الشكل 6-5. وهوائي هو سلك يتصل بمصدر لبث واستقبال التيار المتناوب المصمم لبث واستقبال الموجات الكهرومغناطيسية. ويبولد المصدر المتناوب فرق جهد متغيراً في أهوائي الذي يهتز بتردده مساوٍ لتردد المصدر المتناوب، ويولد فرق الجهد المتبادل في أهوائي مجالاً كهربائياً متغيراً، والمجال الكهربائي المتغير بدوره يولد مجالاً مغناطيسياً متغيراً، والمجال المغناطيسي المتغير متعامداً مع الصفحة. وعلى الرغم من أن المجال المغناطيسي يتولد من المجال الكهربائي المتغير، إلا أنه ينتشر مبتعداً عن الهوائي. وينشأ عن ترابط المجالات الكهربائية والمغناطيسية معاً موجات كهرومغناطيسية تنتشر في الفضاء بسرعة الضوء.

(b) و (c).

--- VISUAL CONTEXT ---
**DIAGRAM**: الشكل 6-5 (a)
Description: Diagram (a) shows an antenna labeled 'الهوائي' with electric field lines originating from it, labeled 'مجال كهربائي'. The electric field lines are shown as loops around the antenna. There are '+' and '-' signs indicating polarity.
Context: Illustrates the generation of electric fields by an antenna.

**DIAGRAM**: الشكل 6-5 (b)
Description: Diagram (b) shows a pair of antennas with electric field lines (loops) and magnetic field lines (concentric circles around the antennas). The magnetic field lines are perpendicular to the electric field lines and the direction of propagation. '+' and '-' signs indicate polarity.
Context: Illustrates the generation of both electric and magnetic fields by oscillating antennas, showing their perpendicular relationship.

**DIAGRAM**: الشكل 6-5 (c)
Description: Diagram (c) shows propagating electromagnetic waves. It depicts oscillating electric field lines (shown as loops expanding outwards) and magnetic field lines (shown as concentric circles expanding outwards), perpendicular to each other and to the direction of propagation. The waves are shown radiating away from the source.
Context: Illustrates how the coupled oscillating electric and magnetic fields propagate as an electromagnetic wave in space.

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 3

سؤال 19: ما مقدار سرعة الموجة الكهرومغناطيسية المنتقلة في الهواء؟ استخدم العلاقة $c = 299792458\text{ m/s}$ في حساباتك.

الإجابة: باستخدام $v = \frac{c}{\sqrt{K}}$ و $K_{air} = 1.00054$ $v = \frac{299792458}{\sqrt{1.00054}} \approx 2.997 \times 10^8\text{ m/s}$

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - سرعة الضوء في الفراغ (c) = $299792458\text{ m/s}$ - ثابت العزل الكهربائي للهواء ($K_{air}$) = $1.00054$
**الخطوة 2 (القانون):** نستخدم العلاقة التي تربط سرعة الموجة الكهرومغناطيسية في وسط ($v$) بسرعة الضوء في الفراغ ($c$) وثابت العزل الكهربائي للمادة ($K$): $$v = \frac{c}{\sqrt{K}}$$
**الخطوة 3 (الحل):** بالتعويض بالقيم المعطاة في القانون: $$v = \frac{299792458}{\sqrt{1.00054}}$$ $$v \approx \frac{299792458}{1.0002699}$$ $$v \approx 299711900\text{ m/s}$$
**الخطوة 4 (النتيجة):** إذن سرعة الموجة الكهرومغناطيسية في الهواء = **$2.997 \times 10^8\text{ m/s}$**

سؤال 20: إذا كان ثابت العزل الكهربائي للماء 1.77، فما مقدار سرعة انتقال الضوء في الماء؟

الإجابة: $v = \frac{299792458}{\sqrt{1.77}} \approx 2.253 \times 10^8\text{ m/s}$

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - سرعة الضوء في الفراغ (c) = $299792458\text{ m/s}$ (وهي قيمة ثابتة معروفة) - ثابت العزل الكهربائي للماء ($K_{water}$) = $1.77$
**الخطوة 2 (القانون):** نستخدم نفس العلاقة التي تربط سرعة الموجة الكهرومغناطيسية في وسط ($v$) بسرعة الضوء في الفراغ ($c$) وثابت العزل الكهربائي للمادة ($K$): $$v = \frac{c}{\sqrt{K}}$$
**الخطوة 3 (الحل):** بالتعويض بالقيم المعطاة في القانون: $$v = \frac{299792458}{\sqrt{1.77}}$$ $$v \approx \frac{299792458}{1.330413}$$ $$v \approx 225345900\text{ m/s}$$
**الخطوة 4 (النتيجة):** إذن سرعة انتقال الضوء في الماء = **$2.253 \times 10^8\text{ m/s}$**

سؤال 21: إذا كانت سرعة الضوء خلال مادة ما $2.43 \times 10^8\text{ m/s}$، فما مقدار ثابت العزل الكهربائي للمادة؟

الإجابة: $K = (\frac{c}{v})^2 = (\frac{299792458}{2.43 \times 10^8})^2 \approx 1.52$

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - سرعة الضوء في الفراغ (c) = $299792458\text{ m/s}$ - سرعة الضوء خلال المادة ($v$) = $2.43 \times 10^8\text{ m/s}$
**الخطوة 2 (القانون):** نبدأ من العلاقة الأساسية التي تربط سرعة الموجة الكهرومغناطيسية في وسط ($v$) بسرعة الضوء في الفراغ ($c$) وثابت العزل الكهربائي للمادة ($K$): $$v = \frac{c}{\sqrt{K}}$$ لإيجاد $K$، نقوم بإعادة ترتيب المعادلة. بتربيع الطرفين نحصل على: $$v^2 = \frac{c^2}{K}$$ ثم نحل المعادلة لـ $K$: $$K = \frac{c^2}{v^2}$$ أو يمكن كتابتها بالشكل التالي: $$K = \left(\frac{c}{v}\right)^2$$
**الخطوة 3 (الحل):** بالتعويض بالقيم المعطاة في القانون المعاد ترتيبه: $$K = \left(\frac{299792458}{2.43 \times 10^8}\right)^2$$ $$K = \left(\frac{299792458}{243000000}\right)^2$$ $$K \approx (1.233714)^2$$ $$K \approx 1.52205$$
**الخطوة 4 (النتيجة):** إذن ثابت العزل الكهربائي للمادة = **$1.52$**