جدول البيانات - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

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

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

الدرس: جدول البيانات

📚 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

جدول البيانات

نوع: محتوى تعليمي

الملاحظات | الحاحب | التردد (Hz) | الحزمة | الملاحظات صندوق كرتون | FM | صندوق كرتون | AM صندوق كرتون مغطى بألومنيوم | FM | صندوق كرتون مغطى بألومنيوم | AM صندوق الأسلاك المشبكة | FM | صندوق الأسلاك المشبكة | AM صندوق فلزي | FM | صندوق فلزي | AM أكياس تحمي من التفريغ الكهربائي | FM | أكياس تحمي من التفريغ الكهربائي | AM

نوع: محتوى تعليمي

وأهمل انخفاض الصوت؛ لأنك تغطي المذياع بذراعيك فعالة في إيقاف استقبال المذياع.

2

نوع: QUESTION_HOMEWORK

استنتج لماذا لم تكن تغطية المذياع بذراعيك فعالة في إيقاف موجات الراديو؟

نوع: محتوى تعليمي

استخدم التفسير العلمي تمتص مياه المحيط موجات الراديو وتحد من اختراقها بحيث تصل إلى عمق يساوي طول الموجة تقريباً تحت السطح. وسبب ذلك تستخدم موجات ها تردداتها صغيرة جداً (80–40) Hz للتواصل مع الغواصات تحت الماء. لماذا يكون موقع محطة إرسال الموجات الراديوية ذات القدرة العالية والمستخدمة للاتصال بالغواصة موجوداً في منطقة بعيدة عن المحيط (مساعدة: قدر طول الموجي المستخدم إذا كان طوله يساوي نصف الطول الموجي).

3

نوع: QUESTION_HOMEWORK

ضع غطاء داخل صندوق الكرتون، وضع غطاء.

نوع: محتوى تعليمي

كرر الخطوة 5 أربع مرات أخرى باستخدام صندوق آخر من الأسلاك الفلزية (المغلق الباب)، والصندوق الفلزي (المغلق الغطاء) والكيس الذي يحمي من التفريغ الكهربائي على الترتيب.

4

نوع: QUESTION_HOMEWORK

ضم المذياع إلى صدرك وألاحظ انخفاض الصوت؛ لأنك تغطي المذياع بذراعيك، وكيف تأثر استقبال المذياع للإشارة بذلك؟ دون ملاحظاتك.

5

نوع: QUESTION_HOMEWORK

ضع المذياع داخل صندوق الكرتون، وأصغ إلى المذياع هل تأثر استقباله للإشارة؟ ودون ملاحظاتك.

6

نوع: QUESTION_HOMEWORK

كرر الخطوة 5 أربع مرات أخرى باستخدام صندوق آخر من الأسلاك المشبكة (المغلق الباب)، والصندوق الفلزي (المغلق الغطاء) والكيس الذي يحمي من التفريغ الكهربائي على الترتيب.

7

نوع: QUESTION_HOMEWORK

غير مؤشر المذياع إلى حزمة FM، وواألفه مع أقوى محطة. ودون تردد المحطة. ثم كرر الخطوات من 4 إلى 6.

التوسع في البحث

نوع: محتوى تعليمي

كيف يكون حجم الثقوب في الأسلاك الفلزية المشبكة الموضوعة على باب فرن الميكروويف مقارنة بطول موجة الميكروويف التي ترددها 2.4 GHz؟

الفيزياء في الحياة

نوع: محتوى تعليمي

افترض أنك تريد إرسال بعض الصور أو المعلومات المخزنة على القرص المغناطيسي لحاسوبك إلى صديقك، فما الذي يتعين عليك عمله لحماية تلك المعلومات من الموجات الكهرومغناطيسية خلال إرسال الإرسال؟

التحليل

نوع: محتوى تعليمي

التلخيص أي المواد أكثر فاعلية لحجب موجات الراديو؟

1

نوع: QUESTION_HOMEWORK

استخدم الأرقام لحسب فاعلية حجب موجات الراديو لكل تردد الموضوعة على باب فرن الميكروويف لكل تردد.

2

نوع: QUESTION_HOMEWORK

استخدم المذياع الكهرومغناطيسية وتساوي 3.00×10^8 m/s، حيث c سرعة الموجات الكهرومغناطيسية وتساوي 3.00×10^8 m/s.

3

نوع: QUESTION_HOMEWORK

قارن ما العلاقة بين الطول الموجي للموجة المستخدمة في المذياع واتساع الفتحة في المواد المستخدمة لحجب موجات الراديو؟

4

نوع: QUESTION_HOMEWORK

فسر البيانات ما الصفات المشتركة بين المواد التي تعمل على حجب موجات الراديو؟

الاستنتاج والتطبيق

نوع: محتوى تعليمي

اشرح قدرتها حول ما قد يحدث للمجالات الكهربائية والمغناطيسية لموجات الراديو التي منعت من الوصول إلى

نوع: METADATA

وزارة التعليم | 155 | 2025-1447

🔍 عناصر مرئية

جدول البيانات

A table comparing different materials (الحاجب) and their observed behavior (الملاحظات) with different frequencies (التردد Hz) and bands (الحزمة). It lists materials like cardboard boxes, aluminum-covered boxes, and metallic boxes.

📄 النص الكامل للصفحة

--- SECTION: جدول البيانات --- الملاحظات | الحاحب | التردد (Hz) | الحزمة | الملاحظات صندوق كرتون | FM | صندوق كرتون | AM صندوق كرتون مغطى بألومنيوم | FM | صندوق كرتون مغطى بألومنيوم | AM صندوق الأسلاك المشبكة | FM | صندوق الأسلاك المشبكة | AM صندوق فلزي | FM | صندوق فلزي | AM أكياس تحمي من التفريغ الكهربائي | FM | أكياس تحمي من التفريغ الكهربائي | AM وأهمل انخفاض الصوت؛ لأنك تغطي المذياع بذراعيك فعالة في إيقاف استقبال المذياع. --- SECTION: 2 --- استنتج لماذا لم تكن تغطية المذياع بذراعيك فعالة في إيقاف موجات الراديو؟ استخدم التفسير العلمي تمتص مياه المحيط موجات الراديو وتحد من اختراقها بحيث تصل إلى عمق يساوي طول الموجة تقريباً تحت السطح. وسبب ذلك تستخدم موجات ها تردداتها صغيرة جداً (80–40) Hz للتواصل مع الغواصات تحت الماء. لماذا يكون موقع محطة إرسال الموجات الراديوية ذات القدرة العالية والمستخدمة للاتصال بالغواصة موجوداً في منطقة بعيدة عن المحيط (مساعدة: قدر طول الموجي المستخدم إذا كان طوله يساوي نصف الطول الموجي). --- SECTION: 3 --- ضع غطاء داخل صندوق الكرتون، وضع غطاء. كرر الخطوة 5 أربع مرات أخرى باستخدام صندوق آخر من الأسلاك الفلزية (المغلق الباب)، والصندوق الفلزي (المغلق الغطاء) والكيس الذي يحمي من التفريغ الكهربائي على الترتيب. --- SECTION: 4 --- ضم المذياع إلى صدرك وألاحظ انخفاض الصوت؛ لأنك تغطي المذياع بذراعيك، وكيف تأثر استقبال المذياع للإشارة بذلك؟ دون ملاحظاتك. --- SECTION: 5 --- ضع المذياع داخل صندوق الكرتون، وأصغ إلى المذياع هل تأثر استقباله للإشارة؟ ودون ملاحظاتك. --- SECTION: 6 --- كرر الخطوة 5 أربع مرات أخرى باستخدام صندوق آخر من الأسلاك المشبكة (المغلق الباب)، والصندوق الفلزي (المغلق الغطاء) والكيس الذي يحمي من التفريغ الكهربائي على الترتيب. --- SECTION: 7 --- غير مؤشر المذياع إلى حزمة FM، وواألفه مع أقوى محطة. ودون تردد المحطة. ثم كرر الخطوات من 4 إلى 6. --- SECTION: التوسع في البحث --- كيف يكون حجم الثقوب في الأسلاك الفلزية المشبكة الموضوعة على باب فرن الميكروويف مقارنة بطول موجة الميكروويف التي ترددها 2.4 GHz؟ --- SECTION: الفيزياء في الحياة --- افترض أنك تريد إرسال بعض الصور أو المعلومات المخزنة على القرص المغناطيسي لحاسوبك إلى صديقك، فما الذي يتعين عليك عمله لحماية تلك المعلومات من الموجات الكهرومغناطيسية خلال إرسال الإرسال؟ --- SECTION: التحليل --- التلخيص أي المواد أكثر فاعلية لحجب موجات الراديو؟ --- SECTION: 1 --- استخدم الأرقام لحسب فاعلية حجب موجات الراديو لكل تردد الموضوعة على باب فرن الميكروويف لكل تردد. --- SECTION: 2 --- استخدم المذياع الكهرومغناطيسية وتساوي 3.00×10^8 m/s، حيث c سرعة الموجات الكهرومغناطيسية وتساوي 3.00×10^8 m/s. --- SECTION: 3 --- قارن ما العلاقة بين الطول الموجي للموجة المستخدمة في المذياع واتساع الفتحة في المواد المستخدمة لحجب موجات الراديو؟ --- SECTION: 4 --- فسر البيانات ما الصفات المشتركة بين المواد التي تعمل على حجب موجات الراديو؟ --- SECTION: الاستنتاج والتطبيق --- اشرح قدرتها حول ما قد يحدث للمجالات الكهربائية والمغناطيسية لموجات الراديو التي منعت من الوصول إلى وزارة التعليم | 155 | 2025-1447 --- VISUAL CONTEXT --- **TABLE**: جدول البيانات Description: A table comparing different materials (الحاجب) and their observed behavior (الملاحظات) with different frequencies (التردد Hz) and bands (الحزمة). It lists materials like cardboard boxes, aluminum-covered boxes, and metallic boxes. Table Structure: Headers: الملاحظات | الحاحب | التردد (Hz) | الحزمة | الملاحظات Rows: Row 1: صندوق كرتون | FM | صندوق كرتون | AM | Row 2: صندوق كرتون مغطى بألومنيوم | FM | صندوق كرتون مغطى بألومنيوم | AM | Row 3: صندوق الأسلاك المشبكة | FM | صندوق الأسلاك المشبكة | AM | Row 4: صندوق فلزي | FM | صندوق فلزي | AM | Row 5: أكياس تحمي من التفريغ الكهربائي | FM | أكياس تحمي من التفريغ الكهربائي | AM | Empty cells: Cell (0,4), Cell (1,4), Cell (2,4), Cell (3,4), Cell (4,4) Data: The table lists observations for different materials when exposed to AM and FM frequencies, noting their effect on sound reception. Context: This table likely serves as a reference for an experiment or activity related to radio wave reception and shielding, comparing the effectiveness of different materials.

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 11

سؤال 2: استنتج لماذا لم تكن تغطية المذياع بذراعيك فعالة في إيقاف موجات الراديو؟

الإجابة: غالباً لا يتغير الاستقبال كثيراً (قد يضعف قليلاً فقط)، لأن الذراعين لا تحجبان موجات الراديو حجباً فعّالاً.

خطوات الحل:

  1. **الشرح:** عندما نحاول حجب موجات الراديو باستخدام الذراعين، يجب أن نتذكر أن جسم الإنسان ليس موصلاً جيداً للكهرباء بالدرجة الكافية لحجب الموجات الكهرومغناطيسية بفعالية. بالإضافة إلى ذلك، فإن الذراعين لا تشكلان حاجزاً كاملاً ومغلقاً حول المذياع، مما يسمح للموجات بالمرور من خلال الفتحات أو الانحراف حول الذراعين. لذلك، غالباً ما نلاحظ أن استقبال المذياع لا يتأثر بشكل كبير، وقد يضعف قليلاً فقط، لأن الذراعين لا تحجبان موجات الراديو حجباً فعالاً.

سؤال 3: استخدم التفسير العلمي تمتص مياه المحيط موجات الراديو وتحد من اختراقها بحيث تصل إلى عمق يساوي طول الموجة تقريباً تحت السطح. وسبب ذلك تستخدم موجات لها ترددات صغيرة جداً (40–80) Hz للتواصل مع الغواصات تحت الماء. لماذا يكون موقع محطة إرسال الموجات الراديوية ذات القدرة العالية والمستخدمة للاتصال بالغواصة موجوداً في منطقة بعيدة عن المحيط (مساعدة: قدر طول الهوائي المستخدم إذا كان طوله يساوي نصف الطول الموجي).

الإجابة: س3: لأن ترددات (40-80) Hz تعطي أطوالاً موجية هائلة: $\lambda = \frac{c}{f} = \frac{3 \times 10^8}{40} \approx 7500 \text{ km}$ ، وهذا يتطلب هوائياً ضخماً جداً.

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات والمفهوم):** لدينا ترددات صغيرة جداً تتراوح بين 40-80 Hz تستخدم للتواصل مع الغواصات. نعلم أن سرعة الموجات الكهرومغناطيسية في الفراغ (أو الهواء تقريباً) هي $c = 3.00 \times 10^8 \text{ m/s}$. المطلوب هو فهم سبب وضع محطة الإرسال بعيداً عن المحيط، مع الأخذ في الاعتبار طول الهوائي.
  2. **الخطوة 2 (القانون والحساب):** نستخدم العلاقة بين سرعة الموجة (c)، ترددها (f)، وطولها الموجي ($\lambda$): $$c = f \lambda \implies \lambda = \frac{c}{f}$$ لنحسب الطول الموجي لأقل تردد (40 Hz) حيث يعطي أكبر طول موجي: $$\lambda = \frac{3 \times 10^8 \text{ m/s}}{40 \text{ Hz}} = 7,500,000 \text{ m} = 7500 \text{ km}$$ إذا كان طول الهوائي يساوي نصف الطول الموجي، فسيكون طوله: $$\text{طول الهوائي} = \frac{1}{2} \times 7500 \text{ km} = 3750 \text{ km}$$
  3. **الخطوة 3 (الاستنتاج):** نلاحظ أن الطول الموجي لهذه الترددات منخفضة جداً هائل للغاية (آلاف الكيلومترات). وبالتالي، فإن الهوائي المطلوب لإرسال هذه الموجات سيكون ضخماً جداً (بآلاف الكيلومترات أيضاً). بناءً على ذلك، من غير العملي بناء هوائي بهذا الحجم الهائل بالقرب من المحيط أو في منطقة سكنية. لذلك، يجب أن تكون محطة الإرسال في منطقة نائية وواسعة جداً لتتمكن من استيعاب هذا الهوائي الضخم. إذن الإجابة هي: **لأن ترددات (40-80) Hz تعطي أطوالاً موجية هائلة تتطلب هوائياً ضخماً جداً لا يمكن بناؤه بالقرب من المحيط.**

سؤال 5: ضع المذياع داخل صندوق الكرتون، وأصغ إلى المذياع هل تأثر استقباله للإشارة؟ ودون ملاحظاتك.

الإجابة: غالباً لا يتأثر أو يتأثر بشكل بسيط جداً؛ لأن الكرتون مادة عازلة وغير موصلة فلا يحجب موجات الراديو بكفاءة.

خطوات الحل:

  1. **الشرح:** عند وضع المذياع داخل صندوق من الكرتون، نلاحظ غالباً أن استقبال الإشارة لا يتأثر بشكل كبير، أو قد يتأثر بشكل بسيط جداً. السبب في ذلك هو أن الكرتون مادة عازلة وغير موصلة للكهرباء. الموجات الراديوية هي موجات كهرومغناطيسية، وهي قادرة على اختراق المواد غير الموصلة بسهولة نسبياً. المواد التي تحجب هذه الموجات بفعالية هي المواد الموصلة التي يمكنها عكس أو امتصاص الموجات. لذلك، فإن الكرتون لا يحجب موجات الراديو بكفاءة عالية. إذن الملاحظة هي: **غالباً لا يتأثر الاستقبال أو يتأثر بشكل بسيط جداً؛ لأن الكرتون مادة عازلة وغير موصلة فلا يحجب موجات الراديو بكفاءة.**

سؤال 6: كرر الخطوة 5 أربع مرات أخرى باستخدام صندوق آخر من الأسلاك المشبكة (المغلق الباب)، والصندوق الفلزي (المغلق الغطاء) والكيس الذي يحمي من التفريغ الكهربائي على الترتيب.

الإجابة: تكون غلافاً موصلاً ومغلقاً حول المذياع (يشبه قفص فاراداي)؛ لذا توجد فتحات تسمح بدخول الموجات.

خطوات الحل:

  1. **الشرح:** عند تكرار التجربة باستخدام صندوق من الأسلاك المشبكة، أو صندوق فلزي، أو كيس يحمي من التفريغ الكهربائي، فإننا نستخدم مواداً ذات خصائص مختلفة عن الكرتون. هذه المواد (الأسلاك المشبكة، الفلز، الكيس المضاد للكهرباء الساكنة) هي مواد موصلة للكهرباء. عندما تشكل هذه المواد غلافاً موصلاً ومغلقاً حول المذياع، فإنها تعمل كمبدأ "قفص فاراداي". قفص فاراداي هو حاجز موصل للكهرباء يستخدم لحجب المجالات الكهرومغناطيسية الخارجية. الموجات الكهرومغناطيسية (مثل موجات الراديو) لا تستطيع اختراق الموصلات المغلقة بفعالية. بدلاً من ذلك، تتولد تيارات كهربائية مستحثة على سطح الموصل تعاكس المجال الكهربائي للموجة، مما يؤدي إلى انعكاس الموجات أو امتصاصها، ويصبح المجال الكهرومغناطيسي داخل القفص ضعيفاً جداً أو معدوماً. لذلك، فإن هذه المواد ستكون أكثر فعالية في حجب موجات الراديو مقارنة بالكرتون أو الذراعين. ومع ذلك، إذا كانت هناك فتحات في هذا الغلاف الموصل، فإن الموجات يمكن أن تمر من خلالها، مما يسمح ببعض الاستقبال. إذن الملاحظة هي: **هذه المواد الموصلة تشكل غلافاً يشبه قفص فاراداي حول المذياع، مما يقلل أو يمنع وصول الموجات. ولكن، إذا كانت هناك فتحات، فإنها تسمح بدخول الموجات.**

سؤال التحليل - 1: التلخيص أي المواد أكثر فاعلية لحجب موجات الراديو؟

الإجابة: س1: المواد الموصلة التي تغلف المذياع تغليفاً كاملاً مثل الصندوق الفلزي المغلق والكيس الذي يحمي من التفريغ الكهربائي.

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المفهوم):** من خلال التجارب السابقة، لاحظنا أن بعض المواد كانت أكثر فعالية في حجب موجات الراديو من غيرها.
  2. **الخطوة 2 (التطبيق):** المواد مثل الذراعين والكرتون (غير الموصلة أو غير المغلقة بالكامل) لم تكن فعالة. بينما المواد الموصلة مثل الصندوق الفلزي المغلق والكيس الذي يحمي من التفريغ الكهربائي أظهرت قدرة أكبر على حجب الموجات.
  3. **الخطوة 3 (النتيجة):** لذلك، فإن المواد الأكثر فاعلية لحجب موجات الراديو هي: **المواد الموصلة التي تغلف المذياع تغليفاً كاملاً مثل الصندوق الفلزي المغلق والكيس الذي يحمي من التفريغ الكهربائي.**

سؤال التحليل - 2: استخدام الأرقام احسب الطول الموجي لكل تردد استخدمته في المذياع. وتذكر أن $c = f\lambda$ ، حيث c سرعة الموجات الكهرومغناطيسية وتساوي $3.00 \times 10^8 \text{ m/s}$.

الإجابة: س2: $\lambda = \frac{c}{f}$ لمحطة AM: $\lambda_{AM} = \frac{3 \times 10^8}{f_{AM}}$ لمحطة FM: $\lambda_{FM} = \frac{3 \times 10^8}{f_{FM}}$

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات والقانون):** لدينا سرعة الموجات الكهرومغناطيسية $c = 3.00 \times 10^8 \text{ m/s}$. القانون الذي يربط السرعة بالتردد والطول الموجي هو: $$c = f \lambda$$
  2. **الخطوة 2 (الحل):** لإيجاد الطول الموجي ($\lambda$)، نعيد ترتيب القانون ليصبح: $$\lambda = \frac{c}{f}$$ بما أن السؤال لم يحدد ترددات معينة لمحطات AM و FM، سنعبر عن الطول الموجي بدلالة التردد: - **لمحطة AM:** $$\lambda_{AM} = \frac{3 \times 10^8 \text{ m/s}}{f_{AM} \text{ Hz}}$$ - **لمحطة FM:** $$\lambda_{FM} = \frac{3 \times 10^8 \text{ m/s}}{f_{FM} \text{ Hz}}$$ (ملاحظة: يمكن للطالب استخدام أي ترددات فعلية لمحطات AM و FM في منطقته لإجراء حسابات محددة، على سبيل المثال، تردد AM حوالي 530-1700 kHz وتردد FM حوالي 88-108 MHz).
  3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن الطول الموجي لكل تردد يُحسب باستخدام العلاقة: **$\lambda = \frac{c}{f}$**

سؤال التحليل - 3: قارن ما العلاقة بين الطول الموجي للموجة المستخدمة في المذياع واتساع الفتحة في المواد المستخدمة لحجب موجات الراديو؟

الإجابة: س3: لمنع الموجة يجب أن يكون اتساع الفتحة أصغر بكثير من الطول الموجي ($\lambda \gg$ الفتحة).

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المفهوم):** لفهم العلاقة بين الطول الموجي للموجة واتساع الفتحة في الحاجز، نتذكر مبدأ الحيود. الموجات تميل إلى الحيود (الانحناء حول الحواف) عندما تمر عبر فتحات أو حول عوائق.
  2. **الخطوة 2 (التطبيق):** إذا كان اتساع الفتحة كبيراً مقارنة بالطول الموجي للموجة، فإن الموجة ستمر من خلالها بسهولة. أما إذا كانت الفتحة صغيرة جداً مقارنة بالطول الموجي، فإن الموجة ستتأثر بالحيود بشكل كبير ولن تتمكن من المرور بفعالية.
  3. **الخطوة 3 (النتيجة):** لذلك، لمنع الموجة من المرور عبر حاجز يحتوي على فتحات، يجب أن يكون اتساع الفتحة **أصغر بكثير من الطول الموجي للموجة ($\lambda \gg$ الفتحة)**. هذا يضمن أن الموجة لا تستطيع اختراق الحاجز بفعالية.

سؤال التحليل - 4: تفسير البيانات ما الصفات المشتركة بين المواد التي تعمل على حجب موجات الراديو؟

الإجابة: س4: أنها موصلة كهربائياً وتعمل كغلاف شبه مغلق (قفص فاراداي) يعكس الموجات ويضعف المجال داخلها.

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (الملاحظة):** من خلال التجارب، لاحظنا أن المواد التي نجحت في حجب موجات الراديو كانت مختلفة عن المواد التي لم تنجح.
  2. **الخطوة 2 (التحليل):** المواد الفعالة (مثل الصندوق الفلزي والكيس المضاد للكهرباء الساكنة) هي مواد موصلة للكهرباء. هذه المواد عندما تشكل غلافاً شبه مغلق حول المذياع، فإنها تعمل على مبدأ قفص فاراداي.
  3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، الصفات المشتركة بين المواد التي تعمل على حجب موجات الراديو هي: **أنها موصلة كهربائياً وتعمل كغلاف شبه مغلق (يشبه قفص فاراداي) يعكس الموجات الكهرومغناطيسية ويضعف المجال داخلها بشكل كبير.**

سؤال الاستنتاج والتطبيق - 1: اشرح قدم شرحاً حول ما قد يحدث للمجالات الكهربائية والمغناطيسية لموجات الراديو التي منعت من الوصول إلى

الإجابة: س1: تتولد تيارات مستحثة على السطح الموصل تنتج مجالات تعاكس الموجة، فيحدث انعكاس وامتصاص ويصبح المجال بالداخل شبه معدوم.

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المفهوم):** عندما تصل موجات الراديو (وهي موجات كهرومغناطيسية) إلى سطح مادة موصلة، فإنها تتفاعل مع الإلكترونات الحرة الموجودة في الموصل.
  2. **الخطوة 2 (التطبيق):** هذا التفاعل يؤدي إلى توليد تيارات كهربائية مستحثة على سطح الموصل. هذه التيارات المستحثة بدورها تنتج مجالات كهرومغناطيسية خاصة بها تكون معاكسة للمجالات الكهربائية والمغناطيسية للموجة الأصلية القادمة. نتيجة لذلك، يحدث انعكاس لجزء كبير من الموجة، بينما يتم امتصاص جزء آخر وتحويله إلى حرارة في الموصل. المجالات المعاكسة تعمل على إلغاء أو إضعاف الموجة بشكل كبير داخل الموصل.
  3. **الخطوة 3 (النتيجة):** لذلك، فإن ما يحدث للمجالات الكهربائية والمغناطيسية لموجات الراديو التي منعت من الوصول إلى الداخل هو: **تتولد تيارات مستحثة على السطح الموصل تنتج مجالات تعاكس الموجة، فيحدث انعكاس وامتصاص، ويصبح المجال الكهرومغناطيسي بالداخل شبه معدوم.**

سؤال التوسع في البحث: كيف يكون حجم الثقوب في الأسلاك الفلزية المشبكة الموضوعة على باب فرن الميكروويف مقارنة بطول موجة الميكروويف التي ترددها 2.4 GHz؟

الإجابة: س: التوسع في البحث $\lambda = \frac{3 \times 10^8}{2.4 \times 10^9} = 12.5 \text{ cm}$ يجب أن تكون الثقوب أصغر بكثير من 12.5 cm.

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المعطيات والقانون):** لدينا تردد موجة الميكروويف $f = 2.4 \text{ GHz} = 2.4 \times 10^9 \text{ Hz}$. سرعة الموجات الكهرومغناطيسية $c = 3.00 \times 10^8 \text{ m/s}$. نستخدم القانون: $$c = f \lambda \implies \lambda = \frac{c}{f}$$
  2. **الخطوة 2 (الحل):** بالتعويض بالقيم: $$\lambda = \frac{3.00 \times 10^8 \text{ m/s}}{2.4 \times 10^9 \text{ Hz}} = 0.125 \text{ m}$$ لتحويلها إلى سنتيمترات: $$\lambda = 0.125 \times 100 = 12.5 \text{ cm}$$
  3. **الخطوة 3 (النتيجة):** لضمان عدم تسرب موجات الميكروويف من فرن الميكروويف، يجب أن يكون حجم الثقوب في الشبكة الفلزية على الباب **أصغر بكثير من الطول الموجي للموجة، أي أصغر بكثير من 12.5 cm.**

سؤال الفيزياء في الحياة: افترض أنك تريد إرسال بعض الصور أو المعلومات المخزنة على القرص المغناطيسي لحاسوبك إلى صديقك، فما الذي يتعين عليك عمله لحماية تلك المعلومات من الموجات الكهرومغناطيسية خلال الإرسال؟

الإجابة: س: الفيزياء في الحياة بوضعه داخل غلاف موصل (قفص فاراداي) مثل كيس مضاد للكهرباء الساكنة أو علبة معدنية.

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المفهوم):** المعلومات المخزنة على القرص المغناطيسي يمكن أن تتأثر بالموجات الكهرومغناطيسية القوية، مما قد يؤدي إلى تلف البيانات أو تغييرها. لحماية هذه المعلومات، نحتاج إلى حجب الموجات الكهرومغناطيسية الخارجية.
  2. **الخطوة 2 (التطبيق):** أفضل طريقة لحماية الأجهزة الإلكترونية أو البيانات من الموجات الكهرومغناطيسية هي استخدام مبدأ قفص فاراداي. يتضمن ذلك وضع الجهاز داخل غلاف مصنوع من مادة موصلة للكهرباء ومغلق بالكامل.
  3. **الخطوة 3 (النتيجة):** لذلك، لحماية المعلومات المخزنة على القرص المغناطيسي لحاسوبك من الموجات الكهرومغناطيسية خلال الإرسال، يتعين عليك **وضعه داخل غلاف موصل (قفص فاراداي) مثل كيس مضاد للكهرباء الساكنة أو علبة معدنية محكمة الإغلاق.**